导语:秉承尊重历史、以史为鉴、弘扬传承的理念,中国自动化学会于2015年精心打造“口述历史”系列访谈栏目。2026年恰逢学会成立65周年,经典重启、薪火续传,“口述历史”系列访谈栏目焕然升级!我们既聚焦深耕领域的老一辈科学家,也关注与学会发展、学科传承紧密相连的年轻科研力量,通过挖掘科学家背后的故事,探寻沉淀其中的学会记忆,梳理学科发展的鲜活脉络。
本期,让我们一同走近黄琳院士,聆听藏在时光里的科研故事,感受老一辈科学家与学会、与自动化学科相伴同行的初心与坚守。
一、烽火少年时
1935年,黄琳生于江苏扬州一个书香门第,父亲是中学教师,母亲执教小学,知书达理的家风,为他埋下了向学的种子。但这份平静的成长时光,却被时代的烽火骤然打破。1937年日本侵华战争全面爆发,年仅两岁重病初愈的黄琳便随父母踏上了逃难之路,辗转于泰州一带的农村,夜半的枪声、仓促的转移、居无定所的漂泊,成为他童年最深刻的记忆。在颠沛流离的岁月里,一家人饱尝苦难,甚至在一次转移中,黄琳险些走失,可即便身处乱世,父母始终坚守着知识分子的气节与对知识的执着。父亲在战时组建江苏省第一临时中学,坚守讲台,母亲带着孩子过着穷日子仍不忘启蒙教育,这份在困境中不坠青云的坚守,潜移默化地刻进了黄琳的骨子里,这份品格,也成为他此后数十年深耕科研之路的精神底色。
时光荏苒,熬过烽火岁月,黄琳迎来了求学的黄金年华。1953年,他以优异的成绩考入北京大学数学力学系。作为中国共产党党员,1955年分专业时,他毅然听从组织安排,选择了并非自己最初兴趣所在的力学专业。1956年,是中国自动化领域发展的关键节点,也是黄琳与自动控制学科结缘的起点。这一年,钱学森先生归国后在中国科学院力学研究所讲授《工程控制论》,北京大学数学力学系抽调15名学生前往听课,正在读大三的黄琳便是其中之一,钱先生的课程高屋建瓴、见解精辟,不仅让他接触到了国际前沿的控制理论,更让他心中燃起了对这门学科的浓厚兴趣。
1985年由王仁院士率领拜访钱学森先生,前排左起黄琳、钱学森、王仁、余同希,后排左起魏庆鼎、武际可、周起釗、叶庆凯
这份与前沿学科的缘分并未止步。1957年,北京大学为发展控制科学,引进了苏联控制领域专家特洛依茨基,他师承于绝对稳定性理论的提出者鲁里叶。就这样,黄琳成为国内为数不多能同时接触到以钱学森先生为代表的西方控制学派和以苏联为代表的东方控制学派的学者,两种不同的学术体系在他的学习中碰撞融合。
二、拓荒自动控制领域,敢为天下先
研究生快毕业前夕,学校将开设控制领域前沿课程的重任交到了黄琳手中。“你该讲什么就讲什么”,这句信任的嘱托,让他摆脱了传统教学的束缚。当时国内尚无控制理论相关现成教材,黄琳便一头扎进外文专著与最新学术论文的海洋,筛选提炼核心知识,为北京大学一般力学专门化高年级学生量身打造了《控制系统动力学》专业基础课和《最优控制理论》等选修课。为了上好课,他编写了讲义,不同于简单拼凑的讲义,他编写讲义的过程充满了原创性思考,将东西方学派的理论精髓拆解整合,再通过逐一严谨论证,形成有机统一的知识体系。《最优控制理论》是世界上少见的能以一本书阐述最大值原理、动态规划和线性最速系统三方面主要成果的学术著作,而《控制系统动力学》则是具理科特点以技术科学的思维严谨论述的专业教材。
有国外学者看到他的有关专著时好奇地发问:“为什么别人的书对有关定理都不做证明,你却处处留痕?”黄琳打趣道:“在北大教书,要是有一个定理证明不出来,还能混得下去吗?”这份对学术严谨性的坚守,就源于这两本讲义。即便时隔半个世纪,仍被专家评价为“极具学术价值”,20世纪90年代末北京理工大学的孙长胜教授应邀来北大力学系讲授控制课程,面对各种已出版的控制教材,仍选中当年黄琳编写的《控制系统动力学》讲义授课,并进行了重印。
黄琳所写的《控制系统动力学讲义》
教学之外,黄琳在科研上的突破同样彰显着“敢为天下先”的气魄。他从不将已有的理论奉为圭臬,苏联专家特洛依茨基提出“用二次函数积分作为系统指标进行选最优参数”的问题后,黄琳在完成既定任务的基础上,敏锐地意识到可以探索更具普遍性的一般化理论。于是他带领两名学生潜心钻研,彼时正值资料获取极为困难的年代,而国际上贝尔曼方程与动态规划理论刚提出不久,相关研究尚处于起步阶段。就在这样的双重限制下,黄琳团队率先得到二次型最优控制的核心结论,不仅证明了解的存在性与唯一性、控制的线性律还给出了解问题的迭代法,构建起系统的理论框架。1964年,这项成果发表于《自动化学报》中文版上,在时隔半个世纪后 IFAC 正式认可该成果的贡献并选举黄琳为该国际学术组织的FELLOW。
三、汉中身处乱境,依然做出经典
1969年秋,为积极响应国家三线建设的号召,北京大学力学专业等迁至陕西汉中建设分校。彼时的搬迁纪律过于严苛,“不允许带书”成为普遍要求,许多人无奈放弃了多年珍藏的藏书与研究资料,科研之路也随之中断。但对黄琳而言,这些书籍与资料是他与控制理论的精神纽带,无论环境如何变迁,他都不愿与毕生追求的学术事业割裂。顶着重重压力,他想尽办法将全部藏书、研究手稿及相关资料妥善运至汉中,这份执拗的坚守,体现了他对科学事业的执着。
最初到汉中的那几年,政治运动频仍,黄琳先后参加建校劳动、下厂搞技术革新、带文艺宣传队去山区巡演以及参加政治学习与批判会等各种杂事,就是没有条件看业务书和做研究。由于固体力学的老师很快联系上了水工结构与冷却塔的研究任务,这些任务需要大量的计算来完成,于是计算方法特别是线性代数的算法及支持它的理论成为了关键。黄琳也有机会进入了这个队伍并对线性代数在应用方面的发展产生了极大的兴趣,在查阅文献的过程中他认识到这方面的进展对于控制科学发展的作用更是巨大的。由于他对中国相关工程单位数学水平的了解,于是他萌发了写一本应用性极强且能反映最新成就的线性代数理论的想法,以解决中国在该方面的不足。写书的困难是空前的,因为世界上还没有满足这样条件的著作,素材又是分散在各种著作和杂志中各有自己的特色,必须用统一的好的模式将其融合成一体。
四人帮的倒台为黄琳实现自己的心愿创造了宽松的环境。彼时汉中分校的老师人心浮动,很多人在盘算何时和如何离开汉中返回北京,而他却能沉下心来心无旁鹜地弄他的讲义。每天上午从家出发,爬坡近一里前往髙处的图书馆查阅文献、收集素材下午则在家编写,辛勤笔耕两年,于1978年底实现了愿望,《应用线性代数讲义》寄往他拟前往讲学的国防科大。随后作为最后一批离开汉中的北大老师返回了北京。随着他在国防科大讲学的消息传开,先后又有西北工业大学等五六个单位邀其讲学。在北京的同行得知后正式向科学出版社提出要求出版,出版社随即同意。随后他利用北京丰富的文献优势结合讲学的经验进一步修改,最后于1984年以名为《系统与控制理论中的线性代数》由科学出版社正式出版。著作出版后很快就被国内相关高校与科研院所指定为培养研究生的参考书,去国外留学人员总比带此书作为专业性工具书。经过三十年以上的教学实践证明了其重要学术价值后,黄琳又结合这三十年的发展进行了增补和修改,分上下册出版了第二版。

黄琳所写的《系统与控制理论中的线性代数》
四、放眼国际前沿,推动国内研究
风雨过后,春潮涌动。“文革”结束后,中国科技事业迎来复苏的曙光,控制科学发展也迎来了新的契机,国外的控制科学的研究正处于快速发展阶段。1985年,黄琳以访问学者的身份远赴美国,接待他的是UMSS的数学系。按照当时的要求,公派访问学者主要以听课进修为主。于是美方为他安排了相关课程,但黄琳心中有着清晰的目标,他希望能够利用国外的学术资源开展深度合作研究。他婉言谢绝了课程安排,主动寻觅能够合作的科研伙伴,最终自己去ECE系找到了C.V.Hollot 教授,开启了鲁棒控制领域的联合研究。彼时的鲁棒控制是国际控制界的研究热点,二人优势互补、潜心钻研,最终共同完成了包括棱边定理在内的三篇学术论文,后来这些均在控制领域的著名刊物上发表、成为鲁棒控制领域的重要文献,为后续相关研究奠定了关键理论基础。也正因与黄琳合作的这一系列核心成果,C.V.Hollot斩获美国总统青年研究奖。此外黄琳还访问了包括哈佛大学在内的五所大学与同行进行学术交流。回国以后,他深知这些收获只有落地本土研究,才能真正推动国内学科发展。于是他从三个方面进行了工作:
1.组织团队,在已有成果的基础上继续研究,又获得一批有价值的成果,最终提出值映射方法和等价族的概念,建立起包含边界定理在内的更为一般的边界检验理论,进一步丰富和完善了这方面的理论体系,让中国在这一领域的研究跻身国际前沿。1999年,其研究成果“参数摄动控制系统的鲁棒分析与综合”荣获国家自然科学三等奖,这一奖项是对他多年来理论研究的高度认可,也印证了中国控制理论研究的硬实力。
2、含参数不确定性的系统的鲁棒控制是鲁棒控制理论的一个重要方面,最早的研究集中在多项式族的鲁棒稳定性,而黄琳正是该方向的开拓者之一,他对值得研究的方向、有价值的问题从来持开放的态度,他既用大会报告的方式向大众做介绍,对小众的专门问题也乐于进行讨论。在1992年夏天,他与王恩平一起积极筹备在河北乐亭举办的鲁棒控制研讨班,采取上午聆听报告、下午开展讨论的形式进行学术交流。给参会人员留下深刻印象,参会13人中8位是青年学者,其中5位后来成为长江学者。在事隔三十年以后不少当年参加者有时还会回忆当年的情景。
3、20世纪九十年代初,正值改革开放深化阶段,社会上一度出现“脑体倒挂”现象,科研人员待遇偏低、人才流失问题突出,理论研究队伍面临严峻挑战。与此同时,国际控制科学领域发展势头正猛。为避免我国控制科学研究再次出现停滞、拉大与国际先进水平的差距,黄琳与秦化淑、郑应平、郑大钟等学者一道,于1993—1997年,由黄琳牵头申请并主持国家“八五”重大基金项目——《复杂控制系统理论的几个关键问题》,彼时国内控制理论研究刚从文革造成的停滞中复苏才十年,研究团队分散、研究方向模糊是亟待解决的问题。黄琳以此项目为纽带,将国内一些优秀科研力量凝聚在一起,稳定了一支专业的研究团队,为学科发展留住了宝贵的人才。在他的带领下,团队围绕复杂控制系统的核心难题展开攻关,不仅取得了一系列具有国际水平的研究成果,更重要的是推动了我国复杂控制理论研究与国际全面接轨,拥有了自主探索的能力。

1985-1986年黄琳与美国马萨诸塞大学的C.V.Hollot教授合作
数十年如一日的潜心治学,让黄琳的学术成就得到了国内学术界的高度认可。2003年11月,黄琳当选为中国科学院院士,这份荣誉是对他半个世纪以来为中国控制理论学科发展所做贡献的最好褒奖,也让他成为我国控制理论界公认的杰出学术带头人。
五、以理论之光照亮高超飞行器研途
大致从上世纪末开始,他开始思考控制科学的研究应走什么路的问题,答案是不能走从理论到理论的老路而应与实际结合,研究的成果不应只是发表论著而应解决应用过程中的难题。为此,他首先去找工程研发单位联系但毫无结果,因为他们几乎都执行“小院高墙”政策而拒绝圈外人进入,这不是黄琳有能力解决的。他只好转而将着力点改放到具有一定物理特征而非数学提法的系统,并从基金委申请到一项关于非线性力学系统的重点项目。此前不久,一场以近空间飞行器为主题的香山会议召开,参会者多为研究湍流的力学家,却少有人关注控制问题,黄琳受邀参会,直言高超声速飞行器存在无法解耦的控制耦合难题,常规飞行器的航向、纵向、侧滚控制可独立操作,而高超声速状态下,控制侧滚可能引发航向大幅变动根本无法解耦。这番话彼时并未得到认可,却让黄琳始终关注着这一国防前沿领城。他利用重点项目的机会开炲关注髙超声速飞行的控制问题,包括收集资料,提炼问题与进行初步研究的思考,并从基金委与教育部申请到一部分经费支持,在国内算是先行了一步。
2006年,黄琳应中国人民解放军总装备部邀请前往马兰参加两弹联试成功四十周年的活动。回北京后,更坚定了决心投身超声速飞行器控制研究。2007年,黄琳在基金委会议上系统阐述高超声速飞行器控制的核心问题,其发言直击工程研发痛点,被航天部门高度重视,一年后,他被选入相关专家委,并承担了有关飞行控制理论与方法的研究课题。与其他采用传统控制方法却效果不佳的情况不同,黄琳团队采用的非传统方法展现出了良好的效果。
2014年,我国高超声速飞行器首次试验飞行取得成功,这是一个具里程碑意义的成果,在相关证明中指出,北大团队在相关飞行器控制器设计与实现试验飞行上起到了理论与方法的支撑作用。他也因此受邀前往试验基地,成为很少能亲临现场观看发射的学者。
面对取得的成功,他反复强调,一个重大工程的实现有很多难题,需要很多方面的努力,理论与方法只是其中之一。对自己的作用必须有正确的定位,其实际的作用如何不能由自己说了算。这份务实的科研态度,成为后辈的典范。这样就开启了北大与航天部门及更多国防科研单位建立起长期稳定的合作关系,让控制科学持续为国家国防科研任务提供支撑,真正实现了科研与工程的有效融合。
六、治学传薪火,寄望后辈
九秩之年的黄琳,始终心系中国自动控制学科的未来,他将数十年科研与育人的心得凝炼成坚守的理念,以高瞻远瞩的视野预判学科发展趋势,更与中国自动化学会同生共长,为学会发展倾注心血,将治学的火种与学科的希望,传递给一代又一代青年学者。
在科研与育人上,黄琳沉淀出三条核心科研理念,既是他一生的治学心得,也是对青年学者最恳切的寄语:做有实际价值的研究,不图虚名;密切关注国际前沿,但不盲目跟风,警惕西方“炒概念式”研究;研究紧密结合中国实际,耐得住寂寞深耕细作。在人才培养上,他反对科研功利化,不允许学生有一丁点成果就急于发论文,要求学生“走自己的路,不跟着外国人跑”,注重扎实的理论基础与独立思考能力的培养。
黄琳的学术生涯,与中国自动化学会的发展紧密相连,他是学会发展的亲历者与建设者。1961年,中国自动化学会在天津召开第一次会员代表大会,刚留校任教的黄琳受邀出席,提交的论文获老一辈科学家认可,其中一篇经修改后被推荐至第二届国际自动控制联合会学术大会发表。同年,他成为学会控制理论专业委员会15位委员之一,此后又参与筹办《控制理论与应用》杂志,担任多届《自动化学报》编委,为学会的学术平台建设与学科交流奔走努力。
黄琳对学科发展与学会也有着期待和殷切寄语,他预判控制学科将从传统单回路控制,全面转向多系统关联控制,现有理论难以解决复杂系统的一些基本问题,未来需结合计算机与智能技术探索新方法。他希望中国自动化学会紧跟新技术时代步伐,聚焦多系统控制等前沿方向,发挥桥梁纽带作用,团结自动化领域工作者,深耕学科建设、助力人才培养。而对青年学者,他的叮嘱朴实而恳切:“沉下心来,不要急于求成”,希望后辈既能扎实做好理论研究,又能主动面向国家实际需求,在复杂系统、智能控制等新领域大胆探索,让中国自动控制学科在国际舞台上拥有更多话语权,让学科的火种代代相传、生生不息。
编后语
黄琳院士虽已九秩高龄,却依然秉持深厚的爱国主义情怀,凭借精湛的学术造诣、高远的科学视野,始终心系中国自动控制学科的发展与国家国防科技事业的建设。他作为中国自动控制学科的重要拓荒者,深耕控制系统动力学、最优控制、鲁棒控制、稳定性理论等领域数十载,年届古稀仍毅然投身高超声速飞行器控制研究,用毕生所学为中国科技事业筑牢理论根基,为学科后辈的成长倾囊相授、薪火相传。他在自动控制领域的诸多开创性研究硕果,为我国控制理论学科的从无到有、从弱到强奠定了坚实基础,也为国防重大工程的技术突破提供了关键的理论与方法支撑,为推动科学技术进步和国家国防实力提升作出了卓越贡献。黄琳院士躬身治学、报国笃行的事迹和坚韧务实、淡泊名利的科学精神,值得青年科技工作者们学习和铭记。相信在黄琳院士及老一辈科研工作者的精神引领下,中国自动控制研究领域必将步履铿锵、薪火永续,走向更加辉煌灿烂的明天!