第二天，鳳凰軍工廠，一間剛剛改造完成、配備了當(dāng)時(shí)國內(nèi)最先進(jìn)投影設(shè)備和屏蔽裝置的特級(jí)保密會(huì)議室。
姜晨再次召集了周啟明教授等一批國內(nèi)自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和軟件工程領(lǐng)域最頂尖的專家。
這次的范圍更小，除了周教授等幾位老資歷的學(xué)術(shù)泰斗，更多的是年富力強(qiáng)、思想活躍的中青年骨干，其中不少人還參與過“磐石”計(jì)劃，算是姜晨的老熟人。
氣氛比昨天在招待所時(shí)少了幾分沉重，多了幾分期待和探究。
昨天姜晨提出的“集中力量主攻數(shù)控系統(tǒng)”的提議和“彎道超車”的豪言，已經(jīng)在小范圍內(nèi)傳開，吊足了大家的胃口。
他們都想知道，姜晨葫蘆里到底賣的什么藥。
姜晨沒有寒暄，直接開門見山：“各位老師，各位同志，昨天我們分析了當(dāng)前的困境，結(jié)論很清楚，跟著國外的路子走，我們死路一條。”
“發(fā)那科、西門子他們?cè)趥鹘y(tǒng)數(shù)控技術(shù)上積累了幾十年，專利壁壘密不透風(fēng)，我們想模仿都找不到門路，更別說超越了。”
他走到電子白板前，這也是鳳凰軍工廠根據(jù)姜晨提供的思路，用投影儀和特殊觸控膜改造的早期產(chǎn)品，調(diào)出一張簡化的技術(shù)對(duì)比圖。
“所以，我們必須換道。找到一條他們尚未形成絕對(duì)壟斷，同時(shí)又符合未來技術(shù)發(fā)展趨勢，并且能夠發(fā)揮我們自身優(yōu)勢的道路。”
所有人都屏住了呼吸，等待著姜晨揭曉答案。
“我經(jīng)過反覆的思考和……嗯……大量的計(jì)算機(jī)模擬推演，”姜晨巧妙地掩飾著系統(tǒng)的存在，“認(rèn)為有三個(gè)方向，值得我們重點(diǎn)突破。”
他伸出第一根手指：“第一，處理器架構(gòu)。”
“我們?yōu)槭裁匆欢ㄒ脟饽切?fù)雜、臃腫、還死貴的CISC（復(fù)雜指令集）處理器，或者他們嚴(yán)格限制出口的高性能x86芯片？RISC（精簡指令集計(jì)算）架構(gòu)，大家應(yīng)該不陌生吧？”
他看向人群中一位戴著黑框眼鏡、頭發(fā)略顯稀疏的中年專家，笑了笑：“王教授，‘磐石’計(jì)劃后期，我們不是已經(jīng)驗(yàn)證了RISC架構(gòu)在特定領(lǐng)域的潛力嗎？”
被點(diǎn)名的王志宏教授，是中科院計(jì)算所的骨干，也是“磐石”計(jì)劃CPU設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的核心成員之一。
他扶了扶眼鏡，點(diǎn)頭道：“是的，姜總師。我們?cè)凇褪?xiàng)目中，確實(shí)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過一款基于MIPS指令集的32位RISC處理器原型，主要用于光刻機(jī)內(nèi)部的一些高速控制和圖像處理。”
“相比CISC，RISC指令簡單、長度固定、便于流水線執(zhí)行，功耗也低。當(dāng)時(shí)的結(jié)論是，在需要高吞吐量和低延遲響應(yīng)的實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域，RISC確實(shí)有潛力。”
“潛力？我看是大有可為！”姜晨語氣加重，“數(shù)控系統(tǒng)，什么最重要？”
“實(shí)時(shí)性！精度！響應(yīng)速度！”
“RISC指令簡單，執(zhí)行周期確定，中斷響應(yīng)快，這不正是我們數(shù)控系統(tǒng)最需要的特性嗎？而且，指令集簡單，意味著我們可以更快地設(shè)計(jì)出自主可控的CPU核心，甚至可以根據(jù)數(shù)控需求，定制一些專用指令！”
“‘磐石’的經(jīng)驗(yàn)證明，我們有這個(gè)基礎(chǔ)，有這個(gè)能力！與其去仿制別人復(fù)雜的、還處處設(shè)限的CISC或x86芯片，不如我們自己開辟一條RISC的道路！用我們自己的‘龍芯’（沿用之前的代號(hào)），來驅(qū)動(dòng)我們自己的數(shù)控大腦！”
王志宏教授的眼睛瞬間亮了起來。
他之前一直覺得RISC更適合工作站、服務(wù)器，沒想到姜晨直接點(diǎn)破了它在嵌入式實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢。
“對(duì)啊！指令周期確定，中斷延遲低……這對(duì)于需要微秒級(jí)響應(yīng)的伺服控制來說，簡直是量身定做！而且指令集簡單，功耗低，也更容易做到工業(yè)級(jí)的穩(wěn)定性和抗干擾！姜總師，這個(gè)思路……高！”
其他搞硬件的專家也紛紛點(diǎn)頭，RISC這條路，似乎真的可行！
姜晨伸出第二根手指：“第二，運(yùn)動(dòng)控制算法。周教授昨天分析得很透徹，傳統(tǒng)的PID控制，在高速高精度、多軸聯(lián)動(dòng)下，必然遇到瓶頸。指望靠PID去完美控制五軸聯(lián)動(dòng)加工一個(gè)復(fù)雜葉片，那跟用算盤算導(dǎo)彈彈道差不多，不是不行，是太難，效果還不好。”
他看向周啟明教授：“周老，您是控制理論的泰山北斗。近年來國際上出現(xiàn)的一些新的控制理論，比如模型預(yù)測控制（MPC）、自適應(yīng)控制、模糊控制，甚至神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制（雖然還很早期），您肯定都有關(guān)注吧？”
周教授點(diǎn)點(diǎn)頭，眼神里閃過一絲凝重，他皺了皺眉頭，：“是的，這些理論我們一直在跟蹤研究。MPC通過建立被控對(duì)象的模型，預(yù)測未來的系統(tǒng)行為，進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化控制，理論上可以獲得比PID更好的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性。自適應(yīng)控制則可以在系統(tǒng)參數(shù)變化或存在不確定性時(shí)，自動(dòng)調(diào)整控制器參數(shù)……這些理論都很優(yōu)美，數(shù)學(xué)上也證明可行，但是……”
他頓了頓，面露難色：“但是，這些先進(jìn)算法的計(jì)算量太大了！特別是MPC，需要在每個(gè)控制週期內(nèi)求解一個(gè)復(fù)雜的優(yōu)化問題，對(duì)處理器的計(jì)算能力要求極高！以我們現(xiàn)有的芯片水平，要在微秒級(jí)的實(shí)時(shí)控制回路里實(shí)現(xiàn)這些算法，簡直是天方夜譚！”
“這就回到了我們第一個(gè)問題。”姜晨笑了，“如果我們有了自主的、高效的RISC處理器呢？它的計(jì)算能力或許比不上頂級(jí)的CISC，但執(zhí)行效率高，實(shí)時(shí)性好，而且我們可以為這些特定算法進(jìn)行硬件加速優(yōu)化！”
“更重要的是，”姜晨話鋒一轉(zhuǎn)，“誰說我們一定要完全照搬國外那些復(fù)雜到極點(diǎn)的‘完美’算法？系統(tǒng)（他口中的‘系統(tǒng)’指鳳凰廠的超算模擬平臺(tái)）的模擬結(jié)果表明，通過對(duì)模型進(jìn)行簡化、采用更高效的數(shù)值求解方法、甚至結(jié)合一些經(jīng)驗(yàn)性的規(guī)則（模糊控制），完全可以在現(xiàn)有或近期可實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)這些先進(jìn)算法的‘工程化’版本！”
“性能或許達(dá)不到理論最優(yōu)，但絕對(duì)比純粹的PID強(qiáng)得多！”
“還有，前瞻控制（Look-ahead）！”姜晨在白板上畫出一段曲線和速度規(guī)劃圖，“這個(gè)技術(shù)并不神秘，就是提前讀取多段程序，根據(jù)拐角、曲率變化，預(yù)先規(guī)劃好加減速曲線，避免速度突變，保證加工過程的平滑。這更多的是一個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)和緩存管理的問題，對(duì)硬件要求不高，但對(duì)提升高速加工的表面質(zhì)量和效率至關(guān)重要！我們必須把它作為標(biāo)配！”
“樣條插補(bǔ)（Spline/NURBS Interpolation）也是一樣！加工復(fù)雜曲面離不開它。數(shù)學(xué)原理是公開的，關(guān)鍵在于如何高效、精確地在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)！這些都是軟件層面的硬骨頭，需要我們下大力氣去啃！”
周教授和他的幾個(gè)得意門生聽得兩眼放光。
姜晨提出的思路，既指明了超越PID的先進(jìn)方向，又給出了工程實(shí)現(xiàn)的可能性（依賴于RISC處理器和算法優(yōu)化）。
“模型簡化……高效求解……前瞻控制……樣條插補(bǔ)……如果真能把這些結(jié)合起來，那我們的系統(tǒng)性能，絕對(duì)能提升一個(gè)檔次！甚至在某些特定應(yīng)用上，不輸國外！”一個(gè)年輕的副教授激動(dòng)地說。
姜晨伸出第三根手指，也是最后一點(diǎn)：“第三，體系架構(gòu)。這一點(diǎn)，我認(rèn)為是最重要，也是我們最有可能實(shí)現(xiàn)‘彎道超車’的地方！”
他看向一位穿著格子襯衫、戴著厚厚眼鏡、看起來有些“技術(shù)宅”氣質(zhì)的女士，她是從中科院軟件所請(qǐng)來的專家，國內(nèi)操作系統(tǒng)和軟件工程領(lǐng)域的權(quán)威，姓李，李慧蘭研究員。
“李老師，您對(duì)國外數(shù)控系統(tǒng)的封閉性怎么看？”
李慧蘭推了推眼鏡，語氣冷靜但透著一絲銳利：“極度封閉，極度不利于我們的學(xué)習(xí)和發(fā)展。發(fā)那科就不說了，完全是個(gè)黑箱。”
“西門子看似開放，提供了二次開發(fā)接口，但其核心的NC內(nèi)核、PLC內(nèi)核是絕對(duì)保密的，我們永遠(yuǎn)只能在他們搭好的臺(tái)子上跳舞，永遠(yuǎn)無法觸及核心，更無法保證系統(tǒng)的自主可控和信息安全。”
“沒錯(cuò)！”姜晨用力點(diǎn)頭，“所以，我們的‘紅星’（暫定的名字）系統(tǒng)，從一開始，就必須走一條完全不同的道路——開放！模塊化！軟件化！”
“我們要基于標(biāo)準(zhǔn)化的硬件總線，比如國際上開始流行的VME總線，或者我們國內(nèi)正在預(yù)研的某些標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)硬件接口的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。控制板卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、IO模塊，都應(yīng)該像搭積木一樣，可以靈活插拔、組合、替換！”
“軟件層面，我們要基于一個(gè)自主可控的、高可靠的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，可以先基于某些開源內(nèi)核如RTEMS進(jìn)行裁剪和加固，最終目標(biāo)是完全自研，將數(shù)控功能劃分成獨(dú)立的、高內(nèi)聚、低耦合的功能模塊——比如插補(bǔ)模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、PLC模塊、人機(jī)交互模塊等等。模塊之間通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口進(jìn)行通信。”
“這樣做的好處是什么？”姜晨自問自答，“第一，便于分工協(xié)作和并行開發(fā)。不同的團(tuán)隊(duì)可以負(fù)責(zé)不同的模塊，互不干擾。第二，便于系統(tǒng)的升級(jí)和維護(hù)。哪個(gè)模塊落后了，或者有Bug，只需要替換或升級(jí)這個(gè)模塊，而不需要推倒重來。第三，也是最重要的，為未來的智能化、網(wǎng)絡(luò)化打下基礎(chǔ)！開放的架構(gòu)，才能方便地接入新的傳感器、新的算法、新的應(yīng)用！才能形成我們自己的、充滿活力的數(shù)控技術(shù)生態(tài)！”
李慧蘭研究員的眼中爆發(fā)出異樣的光彩。
作為軟件專家，她深知開放式、模塊化架構(gòu)的巨大優(yōu)勢和長遠(yuǎn)意義。
“軟硬分離……分層解耦……標(biāo)準(zhǔn)化接口……姜總師，您這個(gè)思路，完全符合現(xiàn)代軟件工程的發(fā)展方向！如果真能實(shí)現(xiàn)，那我們的系統(tǒng)，在架構(gòu)上，就直接站到了世界前沿！甚至比西門子還要徹底！”
“RISC處理器提供高效實(shí)時(shí)的‘心臟’，先進(jìn)算法賦予‘大腦’智慧，開放式架構(gòu)構(gòu)建靈活強(qiáng)健的‘神經(jīng)系統(tǒng)’！”姜晨在白板上畫了一個(gè)清晰的架構(gòu)圖，總結(jié)道，“這就是我為‘紅星’數(shù)控系統(tǒng)規(guī)劃的技術(shù)路線！一條不同于發(fā)那科、也不同于西門子的、屬于我們龍國自己的道路！”
會(huì)議室內(nèi)，鴉雀無聲。
所有專家都被姜晨描繪的這幅藍(lán)圖深深震撼了。
這不是簡單的模仿，更不是低水平的復(fù)制。
這是一條目標(biāo)明確、邏輯自洽、技術(shù)上具有前瞻性、工程上又似乎可以夠得著的、完整的自主創(chuàng)新之路！
雖然姜晨沒有給出任何一張具體的圖紙，沒有提供任何一行現(xiàn)成的代碼。他只是像一位高明的棋手，布下了幾個(gè)關(guān)鍵的“棋子”，指明了幾條可能的“通路”。
但他提供的這些“提示”與“方向”，卻如同撥云見日，瞬間驅(qū)散了籠罩在專家們心頭的迷茫和絕望。
原本看似高不可攀的技術(shù)壁壘，似乎也變得不再那么遙不可及。
因?yàn)榻繉⑺麄冇龅降囊粋€(gè)復(fù)雜問題一步步拆開了，而每一步小的問題他們都可以理解并解決。他們要的，就是一個(gè)大的方向。
“RISC……對(duì)啊！指令簡單，速度快，適合實(shí)時(shí)控制！咱們?cè)趺礇]想到把‘磐石’的架構(gòu)往這個(gè)方向優(yōu)化！”
王志宏教授第一個(gè)反應(yīng)過來，興奮地拍著大腿。
“前瞻控制……預(yù)讀多段程序，平滑速度曲線……這個(gè)思路如果能實(shí)現(xiàn)，加工效率和精度至少能提升一個(gè)量級(jí)！”周啟明教授也激動(dòng)得站了起來，彷彿看到了困擾自己多年的難題有了新的解法。
“開放式架構(gòu)……軟硬分離……這才是未來！咱們?cè)僖膊荒鼙话l(fā)那科那種‘鐵盒子’束縛住了！我們要搞出中國人自己的、能不斷進(jìn)化的數(shù)控系統(tǒng)！”李慧蘭研究員更是握緊了拳頭，眼中充滿了斗志。
雖然姜晨沒有給出完整的“答案”，但他指出的方向，無疑是正確的、可行的，并且是充滿潛力的。
一條屬于龍國自己的、旨在實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的高性能數(shù)控系統(tǒng)之路，在這一刻，被清晰地照亮了。