從珠算到量子計算，中國續寫(xiě)計算輝煌

【這些文化遺存現今的模樣 】

【資料圖】

上點(diǎn)年紀的中國人，少有沒(méi)撥過(guò)算盤(pán)的。

它是中國古代的一項重要發(fā)明，在阿拉伯數字出現之前曾被人們廣為使用的一種計算工具。人們往往把算盤(pán)的發(fā)明與中國古代四大發(fā)明相提并論，認為算盤(pán)也是中華民族對人類(lèi)的一大貢獻。諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎得主、“歐元之父”羅伯特·蒙代爾曾評價(jià)：“珠算是改變歐美國家數學(xué)基礎教育的一個(gè)突破點(diǎn)!”

小小算盤(pán)，緣何這般神奇?安徽省黃山市珠算心算協(xié)會(huì )會(huì )長(cháng)汪素秋的介紹頗為專(zhuān)業(yè)：“是因為它的算法原理。人類(lèi)社會(huì )早期算力有限，古羅馬只有7個(gè)數字符號，古巴比倫和古瑪雅分別采用20位制和60位制，計數困難，運算煩瑣。珠算，采用的是中國古人發(fā)明的‘五升十進(jìn)制’，計數簡(jiǎn)便、運算快捷，拿過(guò)一把算盤(pán)，‘隨手撥珠便成答案’?！?/p>

中國人又是何時(shí)開(kāi)始使用算盤(pán)的呢?這一問(wèn)題，至今仍眾說(shuō)紛紜。

清代數學(xué)家梅啟照等人認為，算盤(pán)起源于我國的東漢、南北朝時(shí)期。其依據是，東漢數學(xué)家徐岳曾寫(xiě)過(guò)一部《數術(shù)記遺》，其中著(zhù)錄了14種算法，第13種即稱(chēng)“珠算”，并說(shuō)：“珠算，控帶四時(shí)，經(jīng)緯三才?！?/p>

宋元時(shí)期，隨著(zhù)商業(yè)興盛，算盤(pán)廣泛使用。北宋張擇端的《清明上河圖》中，“趙太丞家”藥店柜臺上就放著(zhù)一把算盤(pán)。宋末元初詩(shī)人劉因特別以《算盤(pán)》為題賦五言絕句：“不作翁商舞，休停餅氏歌。執籌仍蔽簏，辛苦欲如何?！?5世紀，珠算流入日本、朝鮮及東南亞各國，對世界數學(xué)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

“算盤(pán)被聯(lián)合國教科文組織評價(jià)為‘世界上最古老的計算機’。在2007年英國《獨立報》評選的‘改變世界的101項小發(fā)明’中，中國算盤(pán)位居第一!珠算對左右腦開(kāi)發(fā)特別有幫助，在珠算基礎上進(jìn)行心算，還能鍛煉記憶力?！蓖羲厍镅堄浾叩剿谓痰狞S山市屯溪區大位小學(xué)實(shí)地一看。

一進(jìn)教學(xué)樓，耳畔便傳來(lái)“大珠小珠落玉盤(pán)”的悅耳聲——這是珠算傳習班在上課。

推開(kāi)門(mén)，幾十個(gè)六七歲的孩子，人手一把木框算盤(pán)，用小手靈巧地撥動(dòng)著(zhù)算珠，口里念著(zhù)口訣：“一上一，二上二，三下五除二，四去六進(jìn)一……”

“怎么樣，來(lái)場(chǎng)比賽如何?你們用計算器，孩子們用珠心算?！蓖羲厍锇l(fā)出“挑戰”。

考題隨機給出：“665+223-675+566-253?！痹?huà)音剛落，學(xué)生們異口同聲：“526!”而此時(shí)，我們按動(dòng)計算器的手還沒(méi)停，只能當場(chǎng)認輸。

“大位小學(xué)”的名字，是為了紀念古代珠算的集大成者程大位。汪素秋的另一身份，是國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)珠算(程大位珠算法)的代表性傳承人。

學(xué)校不遠處一座舊式民居，便是程大位故居。故居展陳，講述了這位明代“珠算宗師”的傳奇——

1533年出生的程大位天資聰穎，年輕時(shí)遍訪(fǎng)名師，搜集古今算書(shū)。40歲后，潛心研究珠算算法，孜孜矻矻二十年，著(zhù)成《新編直指算法統宗》，詳述珠算規則，完善算盤(pán)用法、珠算口訣，還集納了古代流傳的近600道數學(xué)難題及解題方法。

“書(shū)中多用歌訣出題，簡(jiǎn)明有趣，讓艱澀難懂的算書(shū)一躍成為暢銷(xiāo)書(shū)，‘一時(shí)紙價(jià)騰貴，坊間市利，競相翻刻’?！惫示又v解員程雪梅娓娓道來(lái)，“當時(shí)，‘海內握算持籌之士，莫不家藏一編，若業(yè)制舉者之于四子書(shū)、五經(jīng)義，翕然奉以為宗?！?/p>

時(shí)代在進(jìn)步，“珠算”的后人們，在繼承、發(fā)揚計算方面自然不甘落后。新中國成立后，珠算在我國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展中屢立奇功。諸多“大國重器”的起步階段，都曾靠珠算助力。

上世紀50年代，我國著(zhù)手原子彈研制。當時(shí)國內只有手搖計算機和兩臺104型計算機，很多數據無(wú)法及時(shí)計算，遲滯了整個(gè)研制進(jìn)程。為此，科學(xué)家們橫下一條心：“就算用算盤(pán)打，也要把原子彈打出來(lái)!”于是，一把把算盤(pán)、一柄柄計算尺，成為計算機運算的重要補充。

“珠算不僅是一項古老技能，更蘊藏著(zhù)中國特有的計算智慧，反映出中國人對精度、速度的追求。如今，‘中國計算’的魅力仍生生不息!用珠算改變世界的中國人，今天正一步步走向超級計算的星辰大海?！蓖羲厍镎f(shuō)。

上世紀70年代，世界超級計算機問(wèn)世，在中長(cháng)期天氣預報、基因分析、航空航天、核爆模擬等領(lǐng)域大顯身手。面對西方國家技術(shù)封鎖，我國于1978年啟動(dòng)相關(guān)研制工程。經(jīng)過(guò)研發(fā)團隊不斷攻關(guān)，實(shí)現關(guān)鍵技術(shù)突破，1983年底，我國首臺億次超級計算機“銀河-Ⅰ”研制成功，使我國成為當時(shí)世界上少數幾個(gè)能獨立設計和制造超級計算機的國家。

進(jìn)入21世紀，“天河”“神威”等超級計算機，更多次在超算大賽上奪得桂冠。

2020年12月，我國在計算領(lǐng)域再獲重大突破。中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉等人，成功構建76個(gè)光子的量子計算原型機，取名“九章”，以紀念中國古代數學(xué)專(zhuān)著(zhù)《九章算術(shù)》。

在合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心，我們見(jiàn)到了這個(gè)“寶貝”——實(shí)驗桌上，兩個(gè)通過(guò)光纖連接起來(lái)的長(cháng)3米寬1.5米的不起眼“盒子”，里面密布光學(xué)元器件。

“一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生光源，另一個(gè)進(jìn)行干涉，把光信號變成電信號，再引到隔壁的探測器進(jìn)行分析?！敝锌拼蟛┦跨姾采榻B。

“九章”使我國成為全球第二個(gè)實(shí)現“量子優(yōu)越性”的國家。

有多“優(yōu)越”?潘建偉介紹：“比如，‘九章’處理高斯玻色取樣的速度比當時(shí)世界最快的超級計算機‘富岳’還快100萬(wàn)億倍!也就是說(shuō)，2020年，求解5000萬(wàn)個(gè)樣本的高斯玻色取樣時(shí)，‘富岳’需6億年，而‘九章’只需200秒!”

發(fā)表這一重大科研成果的《科學(xué)》雜志審稿人評價(jià)：這是“一個(gè)最先進(jìn)的實(shí)驗”;美國麻省理工學(xué)院教授德克·英格倫認為，這是“一個(gè)劃時(shí)代的成果”。

“量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力，可望通過(guò)特定算法在密碼破譯、大數據優(yōu)化、材料設計、藥物分析等領(lǐng)域，提供比傳統計算機更強的算力支持?！迸私▊フf(shuō)。

“九章”構建后不到一年，升級版“九章二號”再次刷新國際光量子操縱的技術(shù)水平，其處理特定問(wèn)題比目前全球最快的超級計算機快億億億倍!

“世間六藝任紛紛，算乃人之根本。知書(shū)不知算法，如臨暗室昏昏?！痹凇缎戮幹敝杆惴ńy宗》前言中，程大位曾這樣暢言計算的意義。

從珠算到超算，再到量子計算，“中國計算”的輝煌仍在繼續!

(本報記者 馬姍姍 常河)

來(lái)源：光明日報

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