口述歷史—我國自動化科學技術開拓者之一 中國科學院院士張嗣瀛
2021年04月08日15:17

  來源:中國自動化學會

  編者按:

  張嗣瀛,自動控制專家,中國科學院院士,中國自動化科學技術開拓者之一。他治學嚴謹,精益求精,潛心鑽研,數十年如一日,為我國控制科學的發展做出了卓越貢獻。

  2015年5月22日,是張嗣瀛院士的九十歲生日,本文以學會秘書處對張院士的訪談內容為基礎,結合歷史資料,對張院士幾十年來獻身科研和教育的偉大曆程進行了記錄。

  一、亂世輾轉,篤實好學

  1925年,張嗣瀛生於齊魯大地山東章丘。生逢戰亂,他的求學路註定是不尋常的。從1931年到1944年,他克服重重困難,先後輾轉於3所小學6所中學,完成了13年的曲折求學之路,並於1944年,以優異的成績考入武漢大學工學院機械系。一路走來,這不同尋常的求學經曆,磨礪了張嗣瀛艱苦奮鬥的精神和孜孜求學的意誌。

  1948年,內憂外患、戰火紛飛,張嗣瀛經導師推薦,在浙江金華的英士大學擔任了一年助教。直至1949年,中華人民共和國成立,東北人民政府招聘團到上海招聘,他才順利北上,被分配到位於遼寧省東部緊鄰瀋陽的撫順礦山工業專門學校機械系任教,教授力學。1951年,隨著撫順分院與東北工學院的合併,張嗣瀛正式成為東北工學院機械系講師。

  在東北工學院任教期間,年輕的張嗣瀛勤奮好學,刻苦鑽研。他認為作為大學老師必須要善於學習、搞好科學研究。為了打下堅實的理論基礎,他自學了綜合型大學理學院的部分數學課程。1952年,全國掀起了學習蘇聯技術和建設經驗的熱潮。張嗣瀛的學習計劃中便又多了一項,那就是學習俄文。在乍暖還寒的初春季節,他披星戴月,最終完成了這段零起點的學習任務。

  張嗣瀛在自學過程中發現了數學“曲線族的包絡”概念。他設想,如果把曲線族的包絡這一概念搬到控制系統穩定區域中,定義穩定區域的包絡並找到包絡,便可以把整個穩定區都包起來,得到一個更大的穩定區。為了這個設想,他開始了不分晝夜地推理、推導、分析、證明。最終張嗣瀛證明了控制系統穩定區域包絡的存在性,並推導出了包絡表達式,得到了最初預想的結果。這是他第一次獨創性的研究,第一個科研成果。1956年,全國第一次力學會議在北京召開,張嗣瀛在會上做了論文報告,錢學森聽取報告並給予了指導。

  二、赴蘇深造、厚積薄發

  20世紀50年代中期,剛剛誕生的新中國為了加快社會主義的建設步伐,派出一大批優秀學者赴蘇聯學習先進經驗和技術。張嗣瀛被派到莫斯科大學數學力學系,師從莫斯科大學教授、蘇聯科學院通訊院士N.G。契塔耶夫(Chetaev),學習進修現代控制理論,主攻運動穩定性問題。1957年11月2日,毛澤東主席率中國黨政代表團啟程,赴莫斯科參加蘇聯十月革命40週年慶典活動,並出席世界各國共產黨和工人黨首腦會議。張嗣瀛作為留學生代表,有幸得到了毛主席的接見。毛主席“世界是你們的,也是我們的,但是歸根結底是你們的。希望寄託在你們身上……世界是屬於你們的。中國的前途是屬於你們的。”這些名言深深地印在了張嗣瀛心裡。

  張嗣瀛在莫斯科如饑似渴地學習新理論、新方法,在莫斯科大學教授、蘇聯科學院通訊院士N.G。契塔耶夫(Chetaev)的指導下,做出了一批科研成果,先後在前蘇聯科學院《數學與力學學報》(PMM)及國內《力學學報》、《東北工學院學報》等學術刊物上發表論文。著名數學家華羅庚1959年在《十年來中國數學研究概況》(《科學通報》,18期)一文中列舉了張嗣瀛在這一期間的研究成果。他的多篇論文還被錢學森與宋健合著的《工程控制論》一書索引,同時也被國際著名控制理論專家M。阿薩斯(Athans)、P。費爾博(Falb)、A。費里德邦(Felidbaum)、F.L。甘特麥克爾(Gantmacher)、M.A。埃澤曼(Aizerman)等人的書索引。在A.K。巴德里巴耶夫(Badelibaev)的書中,還以“穩定區包絡”為題,將張嗣瀛的有關研究成果作為書中的獨立一節內容加以闡述。

  為期兩年的進修學習很快步入尾聲,導師契塔耶夫向張嗣瀛提出了挽留。但當張嗣瀛想到毛主席的話,想到自己是一名共產黨員,內心清晰地浮現這樣一種聲音:“祖國派我出來是希望我將來為國家發展作貢獻,現在正是祖國需要我的時候,我不能留在這裏。”張嗣瀛拒絕了導師的好意,1959年的夏末,他與一同赴蘇留學進修的同事們按期回到祖國。 

  張嗣瀛帶著多篇關於有限時間區間穩定性問題的論文,回到了闊別兩年的東北工學院。而當時國內關於穩定性理論的研究還是空白。可以說,張嗣瀛是我國穩定性問題研究領域的先驅者之一。隨後,他將研究領域擴展到最優控制問題,多篇論文連續在當時國內唯一的控制學術期刊《自動化學報》上刊發。張嗣瀛關於最優控制理論方面的許多研究結果現已作為教材內容收入到控制理論專業教科書中,多篇論文被關肇直所著《極值控制與極大值原理》一書索引。

  三、孜孜弗倦,科研報國

  20世紀70年代中期,美、蘇兩國軍備互相競賽、加大了爭霸世界的較量,使得國際局勢動盪不安。為了保衛國家的建設與安全,我國也加強了軍事科學研究的力量。在這種形勢下,命名為“紅箭-73”的反坦克導彈的研製工作啟動了。張嗣瀛受命參加了反坦克導彈控制系統的研究工作。憑藉堅實的理論基礎,他有效解決了由於指令交叉耦合導致的導彈不聽控的關鍵問題,完成了目標為三千米遠的活動坦克靶試驗,打靶結果十發九中。“紅箭-73”導彈的研究成功,極大地推動了我國國防現代化建設,大大增強了我國的國防力量。張嗣瀛也因此在1987年全國科學大會上,獲得了“做出重要貢獻的先進工作者”獎。

  經過最優控制問題和實際軍工項目的研究與實踐,張嗣瀛看到了一個更為廣闊的研究方向,即微分對策問題的研究。20世紀70年代,張嗣瀛開始了對微分對策理論全面深入的研究,系統地、創造性地建立了一套新的理論體系和方法,並與實際部門協作項目相結合,得出了一系列應用成果,是我國微分對策理論研究的開創者。1987年張嗣瀛出版了《微分對策》一書,這是國內唯一一本關於微分對策理論的專著。當今世界最系統、最完備的大型學術性數學工具書《數學辭海》中收錄的有關微分對策的30餘個詞條均出於《微分對策》一書。同年,張嗣瀛也因其“微分對策及定性極值原理的研究”榮獲國家自然科學三等獎和國家教委科技進步一等獎。在微分對策理論的應用方面,張嗣瀛首次提出了“懲罰量”等新概念,和一系列相應的非線性策略及其算法,將以往定性鼓勵策略發展為定量鼓勵策略,並在生產規劃、能源配置、庫存管理等方面獲得應用。張嗣瀛也因此研究榮獲1992年國家教委科技進步二等獎。

  1985年,張嗣瀛作為中國自動化學會常務理事,在北京主持籌辦了國際自動控制聯合會(IFAC)的“建模、決策與對策(MDG)國際學術會議”,並任國家組織委員會主席。這次國際會議在國內控制界產生了深遠影響。會議結束後,在從北京回瀋陽的火車上,張嗣瀛同隨行的幾位同事討論起學術研究和學科建設的問題。就在十多個小時的旅途討論中,他產生了一個大膽的想法,那就是創辦一本學術雜誌,為國內控制界的學術同行們再開闢一個學術交流的園地。1986年,62歲的張嗣瀛將這個想法付諸實踐。他主持創辦了自動化學科領域的綜合性學術刊物《控制與決策》,並親自出任主編。這是當時國內控制界僅有的四大學術刊物之一,對國內控制領域的學術研究工作起到了不可估量的推動作用。1989年秋,張嗣瀛又提出主辦一個全國性大型學術會議的想法。借鑒美國IEEE決策與控制會議的模式,依託《控制與決策》雜誌,每年定期舉行一次,形成中國的“控制與決策”學術年會。

  20世紀90年代初,張嗣瀛提出並開闢了一個全新的研究方向----複雜系統的研究。張嗣瀛以複雜控制系統的對稱性及相似性結構為主攻點,帶領他的團隊開始了攻堅戰。至20世紀末,這一研究方向取得了重要進展,得到了系統性的結果,並向著更深層次更廣範圍拓展。不到十年間,在國內外期刊及重要國際學術會議發表論文百餘篇。“複雜控制系統對稱性及相似性結構的研究”1995年獲得了國家教委科技進步一等獎。一篇張嗣瀛執筆的介紹此方向的論文被收入到黃文虎院士等編著、由科學出版社編輯出版的《一般力學(動力學、振動與控制)最新進展》一書中。2005年他與中國科學院院士戴汝為一起,創辦了《複雜系統與複雜性科學》學術期刊並共同擔任主編。也是這一年,年屆八十的張嗣瀛在自己的日記本上寫下了這一句話“年方八十學新知,再幹十年才九十”,真實地表達了他在科研領域不服老、堅定信心再啟征程的精神。

  四、桃李滿天,寄望未來

  桃李不言,下自成蹊。半個多世紀的漫漫歲月,張嗣瀛不僅為祖國科學的進步與發展做出了巨大貢獻,更是殫精竭慮地把心血傾注在年輕人的培養上,他培育出的桃李英才已遍佈世界各地,有的已擔起國內某些科技領域的重任,有的則成為科教界的中堅。現在,他仍然堅持培養博士研究生。迄今為止,在他的教學生涯中,共培養了博士後8人、博士50餘人、碩士60餘人。

  張嗣瀛善於鼓勵培養學生的創新思維,他認為做研究不能局限於老師的研究方向,要增加學術活躍性,敢於創新。他教育學生學術氛圍是嚴謹、公開的,要抓住每一個機會與同學、與導師交流,激烈的討論、思想的碰撞往往是學術創新不可或缺的推力。他寄望越來越多的年輕人能夠認識到創新思維的重要性,在尊師重道的同時,敢於打破常規,敢於為祖國的學術發展和技術進步衝鋒陷陣。他還會用馬雲、喬布斯的例子激勵年輕的學者:“他們是敢想的人,一想就開創了一個時代。”

  談及自動化產業的未來,張嗣瀛仍保有一腔熱血。他感慨很多原創性理論都是國外提出來的,國內的原創理論研究與國際先進水平仍有差距。他認為我國的科研工作者應該立足長遠,克服困難,守得住清貧,耐得住寂寞,爭取做出更多的原創性理論。他經常說:“我們不能總跟在別人後面做科研,要有自己的方向和特色,搞別人沒有搞過的東西,要在國際控制領域建立我們中國人的製高點。”

  編後語:

  在對張嗣瀛院士的採訪過程中,我們感受到了老一輩科學家踏實的敬業精神、嚴謹的治學態度、樸素的學術思想和博深的學術造詣。張嗣瀛“處世如春風,律己以秋風”,在複雜系統的研究中尋求自己的簡單人生,是張嗣瀛人生最真實的寫照。衷心祝願張院士健康長壽,萬事如意。

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