“口述历史”系列访谈——我国自动化科学技术开拓者之一,中国科学院院士张嗣瀛

日期:2015-05-30 09:01

编者按:

张嗣瀛,自动控制专家,中国科学院院士,中国自动化科学技术开拓者之一。他治学严谨,精益求精,潜心钻研,数十年如一日,为我国控制科学的发展做出了卓越贡献。

2015年5月22日,是张嗣瀛院士的九十岁生日,本文以学会秘书处对张院士的访谈内容为基础,结合历史资料,对张院士几十年来献身科研和教育的伟大历程进行了记录。

一、乱世辗转,笃实好学

1925年,张嗣瀛生于齐鲁大地山东章丘。生逢战乱,他的求学路注定是不寻常的。从1931年到1944年,他克服重重困难,先后辗转于3所小学6所中学,完成了13年的曲折求学之路,并于1944年,以优异的成绩考入武汉大学工学院机械系。一路走来,这不同寻常的求学经历,磨砺了张嗣瀛艰苦奋斗的精神和孜孜求学的意志。

1948年,内忧外患、战火纷飞,张嗣瀛经导师推荐,在浙江金华的英士大学担任了一年助教。直至1949年,中华人民共和国成立,东北人民政府招聘团到上海招聘,他才顺利北上,被分配到位于辽宁省东部紧邻沈阳的抚顺矿山工业专门学校机械系任教,教授力学。1951年,随着抚顺分院与东北工学院的合并,张嗣瀛正式成为东北工学院机械系讲师。

在东北工学院任教期间,年轻的张嗣瀛勤奋好学,刻苦钻研。他认为作为大学老师必须要善于学习、搞好科学研究。为了打下坚实的理论基础,他自学了综合型大学理学院的部分数学课程。1952年,全国掀起了学习苏联技术和建设经验的热潮。张嗣瀛的学习计划中便又多了一项,那就是学习俄文。在乍暖还寒的初春季节,他披星戴月,最终完成了这段零起点的学习任务。

  张嗣瀛在自学过程中发现了数学“曲线族的包络”概念。他设想,如果把曲线族的包络这一概念搬到控制系统稳定区域中,定义稳定区域的包络并找到包络,便可以把整个稳定区都包起来,得到一个更大的稳定区。为了这个设想,他开始了不分昼夜地推理、推导、分析、证明。最终张嗣瀛证明了控制系统稳定区域包络的存在性,并推导出了包络表达式,得到了最初预想的结果。这是他第一次独创性的研究,第一个科研成果。1956年,全国第一次力学会议在北京召开,张嗣瀛在会上做了论文报告,钱学森听取报告并给予了指导。

二、赴苏深造、厚积薄发

20世纪50年代中期,刚刚诞生的新中国为了加快社会主义的建设步伐,派出一大批优秀学者赴苏联学习先进经验和技术。张嗣瀛被派到莫斯科大学数学力学系,师从莫斯科大学教授、苏联科学院通讯院士N.G.契塔耶夫(Chetaev),学习进修现代控制理论,主攻运动稳定性问题。1957年11月2日,毛泽东主席率中国党政代表团启程,赴莫斯科参加苏联十月革命40周年庆典活动,并出席世界各国共产党和工人党首脑会议。张嗣瀛作为留学生代表,有幸得到了毛主席的接见。毛主席“世界是你们的,也是我们的,但是归根结底是你们的。希望寄托在你们身上……世界是属于你们的。中国的前途是属于你们的。”这些名言深深地印在了张嗣瀛心里。

张嗣瀛在莫斯科如饥似渴地学习新理论、新方法,在莫斯科大学教授、苏联科学院通讯院士N.G.契塔耶夫(Chetaev)的指导下,做出了一批科研成果,先后在前苏联科学院《数学与力学学报》(PMM)及国内《力学学报》、《东北工学院学报》等学术刊物上发表论文。著名数学家华罗庚1959年在《十年来中国数学研究概况》(《科学通报》,18期)一文中列举了张嗣瀛在这一期间的研究成果。他的多篇论文还被钱学森与宋健合著的《工程控制论》一书索引,同时也被国际著名控制理论专家M.阿萨斯(Athans)、P.费尔博(Falb)、A.费里德邦(Felidbaum)、F.L.甘特麦克尔(Gantmacher)、M.A.埃泽曼(Aizerman)等人的书索引。在A.K.巴德里巴耶夫(Badelibaev)的书中,还以“稳定区包络”为题,将张嗣瀛的有关研究成果作为书中的独立一节内容加以阐述。

为期两年的进修学习很快步入尾声,导师契塔耶夫向张嗣瀛提出了挽留。但当张嗣瀛想到毛主席的话,想到自己是一名共产党员,内心清晰地浮现这样一种声音:“祖国派我出来是希望我将来为国家发展作贡献,现在正是祖国需要我的时候,我不能留在这里。”张嗣瀛拒绝了导师的好意,1959年的夏末,他与一同赴苏留学进修的同事们按期回到祖国。 

 张嗣瀛带着多篇关于有限时间区间稳定性问题的论文,回到了阔别两年的东北工学院。而当时国内关于稳定性理论的研究还是空白。可以说,张嗣瀛是我国稳定性问题研究领域的先驱者之一。随后,他将研究领域扩展到最优控制问题,多篇论文连续在当时国内唯一的控制学术期刊《自动化学报》上刊发。张嗣瀛关于最优控制理论方面的许多研究结果现已作为教材内容收入到控制理论专业教科书中,多篇论文被关肇直所著《极值控制与极大值原理》一书索引。

三、孜孜弗倦,科研报国

20世纪70年代中期,美、苏两国军备互相竞赛、加大了争霸世界的较量,使得国际局势动荡不安。为了保卫国家的建设与安全,我国也加强了军事科学研究的力量。在这种形势下,命名为“红箭-73”的反坦克导弹的研制工作启动了。张嗣瀛受命参加了反坦克导弹控制系统的研究工作。凭借坚实的理论基础,他有效解决了由于指令交叉耦合导致的导弹不听控的关键问题,完成了目标为三千米远的活动坦克靶试验,打靶结果十发九中。“红箭-73”导弹的研究成功,极大地推动了我国国防现代化建设,大大增强了我国的国防力量。张嗣瀛也因此在1987年全国科学大会上,获得了“做出重要贡献的先进工作者”奖。

  经过最优控制问题和实际军工项目的研究与实践,张嗣瀛看到了一个更为广阔的研究方向,即微分对策问题的研究。20世纪70年代,张嗣瀛开始了对微分对策理论全面深入的研究,系统地、创造性地建立了一套新的理论体系和方法,并与实际部门协作项目相结合,得出了一系列应用成果,是我国微分对策理论研究的开创者。1987年张嗣瀛出版了《微分对策》一书,这是国内唯一一本关于微分对策理论的专著。当今世界最系统、最完备的大型学术性数学工具书《数学辞海》中收录的有关微分对策的30余个词条均出于《微分对策》一书。同年,张嗣瀛也因其“微分对策及定性极值原理的研究”荣获国家自然科学三等奖和国家教委科技进步一等奖。在微分对策理论的应用方面,张嗣瀛首次提出了“惩罚量”等新概念,和一系列相应的非线性策略及其算法,将以往定性鼓励策略发展为定量鼓励策略,并在生产规划、能源配置、库存管理等方面获得应用。张嗣瀛也因此研究荣获1992年国家教委科技进步二等奖。

1985年,张嗣瀛作为中国自动化学会常务理事,在北京主持筹办了国际自动控制联合会(IFAC)的“建模、决策与对策(MDG)国际学术会议”,并任国家组织委员会主席。这次国际会议在国内控制界产生了深远影响。会议结束后,在从北京回沈阳的火车上,张嗣瀛同随行的几位同事讨论起学术研究和学科建设的问题。就在十多个小时的旅途讨论中,他产生了一个大胆的想法,那就是创办一本学术杂志,为国内控制界的学术同行们再开辟一个学术交流的园地。1986年,62岁的张嗣瀛将这个想法付诸实践。他主持创办了自动化学科领域的综合性学术刊物《控制与决策》,并亲自出任主编。这是当时国内控制界仅有的四大学术刊物之一,对国内控制领域的学术研究工作起到了不可估量的推动作用。1989年秋,张嗣瀛又提出主办一个全国性大型学术会议的想法。借鉴美国IEEE决策与控制会议的模式,依托《控制与决策》杂志,每年定期举行一次,形成中国的“控制与决策”学术年会。

20世纪90年代初,张嗣瀛提出并开辟了一个全新的研究方向----复杂系统的研究。张嗣瀛以复杂控制系统的对称性及相似性结构为主攻点,带领他的团队开始了攻坚战。至20世纪末,这一研究方向取得了重要进展,得到了系统性的结果,并向着更深层次更广范围拓展。不到十年间,在国内外期刊及重要国际学术会议发表论文百余篇。“复杂控制系统对称性及相似性结构的研究”1995年获得了国家教委科技进步一等奖。一篇张嗣瀛执笔的介绍此方向的论文被收入到黄文虎院士等编著、由科学出版社编辑出版的《一般力学(动力学、振动与控制)最新进展》一书中。2005年他与中国科学院院士戴汝为一起,创办了《复杂系统与复杂性科学》学术期刊并共同担任主编。也是这一年,年届八十的张嗣瀛在自己的日记本上写下了这一句话“年方八十学新知,再干十年才九十”,真实地表达了他在科研领域不服老、坚定信心再启征程的精神。

 

四、桃李满天,寄望未来

桃李不言,下自成蹊。半个多世纪的漫漫岁月,张嗣瀛不仅为祖国科学的进步与发展做出了巨大贡献,更是殚精竭虑地把心血倾注在年轻人的培养上,他培育出的桃李英才已遍布世界各地,有的已担起国内某些科技领域的重任,有的则成为科教界的中坚。现在,他仍然坚持培养博士研究生。迄今为止,在他的教学生涯中,共培养了博士后8人、博士50余人、硕士60余人。

张嗣瀛善于鼓励培养学生的创新思维,他认为做研究不能局限于老师的研究方向,要增加学术活跃性,敢于创新。他教育学生学术氛围是严谨、公开的,要抓住每一个机会与同学、与导师交流,激烈的讨论、思想的碰撞往往是学术创新不可或缺的推力。他寄望越来越多的年轻人能够认识到创新思维的重要性,在尊师重道的同时,敢于打破常规,敢于为祖国的学术发展和技术进步冲锋陷阵。他还会用马云、乔布斯的例子激励年轻的学者:“他们是敢想的人,一想就开创了一个时代。”

谈及自动化产业的未来,张嗣瀛仍保有一腔热血。他感慨很多原创性理论都是国外提出来的,国内的原创理论研究与国际先进水平仍有差距。他认为我国的科研工作者应该立足长远,克服困难,守得住清贫,耐得住寂寞,争取做出更多的原创性理论。他经常说:“我们不能总跟在别人后面做科研,要有自己的方向和特色,搞别人没有搞过的东西,要在国际控制领域建立我们中国人的制高点。”

编后语:

在对张嗣瀛院士的采访过程中,我们感受到了老一辈科学家踏实的敬业精神、严谨的治学态度、朴素的学术思想和博深的学术造诣。张嗣瀛“处世如春风,律己以秋风”,在复杂系统的研究中寻求自己的简单人生,是张嗣瀛人生最真实的写照。衷心祝愿张院士健康长寿,万事如意。

来源:学会秘书处