张钟俊———中国自动化技术的开拓者(下)

□郑茂

    期次:1205   


  自动化技术的开拓者
  自动控制是张钟俊最主要的研究领域。难能可贵的是,几十年来,他始终站在领域的最前沿。
  1946年,在研究网络综合理论时,张钟俊就采用复频率的概念来描述两端口和四端口网络的阻抗,这和当时才形成的控制理论中的传递函数概念和以后才出现的传递矩阵的概念是一致的。1948年,张钟俊在交通大学电信研究所讲授伺服原理、1950年在长春机电研究研究所又讲了这门课程,这是中国历史最早讲授控制理论的记载。为此,1988年8月,美国电子电工工程师协会(IEEE)的系统,人类和控制专业委员会在中国举办年会,该专业委员会主席将IEEE的会旗赠给张钟俊,以表彰他在中国开创了自动化的教学和研究。
  1956年,张钟俊及其助手完成论文“电力系统中有功功率与无功功率的经济分布问题”,论文运用运筹学方法首次建立了在各发电厂燃料消耗增益相等时的负荷经济分布的条件,首次给出补偿位置的选择及其配置容量的计算方法,这是我国最早涉及最优控制的论文之一,文中提出优化模型与以后最优控制的提法是吻合的。该文后由科学出版社发行单印本作为国际交流论文。
  和世界上许多杰出的科学家一样,20世纪60年代初张钟俊便以极大的热情关注着卡尔曼和庞得里亚金在控制理论中的新发展。1962年卡尔曼和布西提出了新的滤波设计的时候张钟俊认识到新的理论已经脱颖而出了。1964年。张钟俊将卡尔曼滤波技术应用到“远航仪”的接收信号处理中,在我国开创了应用现代控制理论的先例。1973年,张钟俊接受了潜航惯性导航课题,为此他编写了《矩阵方法和现代控制理论》讲义,向课题组成员讲解现代控制理论,经过两年的努力,该课题完美地结题。设计中,他们再次应用卡尔曼滤波技术对惯性导航系统的反馈信号进行处理,大幅度提高了导航精度。该项研究成果总结在论文“陀螺角速度漂移数学模型的辨识”中,论文获全国科学大会奖和上海市重大科技成果奖。
  鉴于张钟俊在自动控制理论和应用中一系列开创性的工作,1979年起担任中华人民共和国国家科学技术委员会自动化学科组副组长。1980年当选为中国科学院技术科学部学部委员(院士),自动化分组组员。
  1984年,根据控制理论和计算机技术的发展,张钟俊提出了以大系统理论为指导,以微电脑应用为突破手段、形成分布式计算机控制和信息管理的“工业大系统”研究课题,他勾划了工业大系统的研究框架,分析了这类系统信息结构分散的特性,论述了微电脑的基本控制作用,提出了计算机通讯,协调等一系列柔性生产新的研究方向。
  张钟俊带领他的同事们在控制领域的广泛前沿开展了卓有成效的研究,在预测控制、鲁棒控制、非线性控制和智能控制等领域取得了大量成果。例如在预测控制方面,他们提出了控制和校正分离的新框架,提出双重预测方法,研究了分散系统的预测控制;在非线性控制方面,他们建立了仿射系统的Yokoya-ma型,并用于观测器设计和可线性化结构的研究,讨论了非线性系统的分散扰动解耦设计和分散镇定。这些成果不仅在国内,而且在国际上都具有先进性。
系统工程的倡导者
1976年“四人帮”垮台,张钟俊已两鬓斑白,但他浑身充满了春天的活力,为了夺回失去的时光,他把所有时间、全部精力都用于他热爱的教育专业和科研。
  1977年,中国正从“文化大革命”走向安定和发展,百废待兴。发展规划的制定随即成为一个十分突出的问题,这一年张钟俊出席了广州召开的一次全国学术会议,并作大会发言。在发言中,他结合国际上许多成功的范例,深入浅出地介绍了系统工程的观点,内容和方法,提出在我国的四个现代化建设中应该推广系统工程。张钟俊的这次发言是我国最早提出应用系统工程的提议之一。
  1978年张钟俊参加了解放后第一个访问美国的中国访问团,在短短的45天访问中,到达20个城市,访问了27所大学和20个研究机构,访问中他敏锐地注意到,微电脑的开发和应用系统工程的应用。在国际著名的策略咨询机构———兰德公司,张钟俊领略了系统工程在规划和决策中的作用,看到了系统工程实施的全过程,感受到这种方法带来的巨大经济效益,这对他在中国提倡和促进系统工程理论的应用起着极大的推动作用,回国后他经常奔波各地作报告,注意收集应用系统工程成功的例子。1980年,张钟俊再度访美、他在福罗里达大学作了题为“系统工程在中国”的演讲,引起了包括卡尔曼在内的一批科学家的兴趣。
  如果说做报告写文章是宣传系统工程,那末张钟俊主持的新疆发展规划的咨询课题便是系统工程的一次实践了。
  1982年底,上海交通大学接受了新疆维吾尔自治区长期发展规划的咨询。该课题由张钟俊主持。1983年1月,张钟俊率领首批考察组来到新疆,希望通过实地调查能对新疆的资源、生产、消费和潜力等有一个具体的认识。张钟俊带领考察组成员上午听取有关各方面的汇报,下午整理分析。以后又去各地实地考察。2月中旬,他们带了丰富的感性认识和第一手资料返回上海。不久自治区计划委员会又送来了他们需要的数据50万个。张钟俊等对这50万个数据作了整理和分析,通过定性和定量相结合的方法。箤取5万个数据作为建立数学模型的依据,并决定以定量为主、定性为辅的建模方针。又经过半年的努力,描写宏观经济的系统动力学模型,反映各生产部门间相互依赖关系的投入产出模型和用状态空间描述的动态经济控制模型这三个大型数学模型建立起来了。同时完成了一个附属的特尔菲型专家咨询系统。应用这些模型获得了新疆地区90年代和本世纪末能够达到的各项经济指标。1984年9月,张钟俊再次率领课题组到达新疆,向自治区各级领导汇报自己的研究成果,详细说明了各阶段可以实现的目标和应该注意的问题,这次汇报在新疆引起很强烈的回响,鼓舞了人民的志气,明确了发展方向。《新疆宏观社会经济模型》是我国第一个采用系统工程方法建立的大型地区性社会经济模型。这项研究成果获1986年上海科学技术进步三等奖。得到新疆维吾尔自治区和中央领导人的表彰。
  此后,张钟俊还组织人员完成了牡丹江市,常熟市地区和我国钢铁工业发展规划的咨询。
授课内容与世界同步
张钟俊生前,每逢新年来临之际,都会收到江泽民同志寄来的贺卡。
  江泽民于1945年底入交通大学电机工程系就读,选修过张钟俊教授的《运算微积分》课程。张老师在科学研究中的大胆求新和培养学生上的宽严相济,给年轻的江泽民留下了深刻的印象,并深深影响了他日后的工作和学习。多年后,他仍然保持着对张老师的一份特殊的尊崇。
  张钟俊讲课从不照本宣科,特别是讲授研究生课程,不用课本,而是把世界上最前沿的科学技术作为讲课的重点。后来,一些在美国进修、在贝尔实验室工作过的专家,在与张老师的学生交流的过程中感到很惊讶,这些学生掌握的知识竟然与他们是同步的,都是当时电讯方面最新、最前沿的理论和方法。
  张钟俊培养研究生讲究“实”、“严”、“新”三个字,“实”是基础扎实。他要求每个博士研究生去选读本校数学系的课程,使他们有扎实的抽象思维能力和分析能力,他还要求博士研究生有计算机操作能力,这些扎实的基础为博士生单独从事科学研究创造了条件;“严”是指推理严格,张钟俊对学生论文都要经过再三推敲,仔细审查其中的逻辑性,对其中出现的“显然可得”这些容易忽视的地方特别注意其合理性;“新”是指选材要新,要敢于接触那些前沿课题,在张钟俊培养的博士中,他们的学位论文都以广义系统、预测控制、机器人、鲁棒设计、非线性系统等最前沿的课题作为研究对象。
  1978年恢复研究生制度后,张钟俊即担任硕士研究生导师。1983年国家设置博士学位后,他又任博士研究生导师。1986年国家设置博士后科研流动站,他主持的博士点又首批建立了博士后科研流动站。自1983年以来,张钟俊培养了34名博士,有3名博士后科研人员出站,数量上在国内首屈一指。
  张钟俊始终在高等院校工作,1990年上海交通大学为他执教50周年(自1940年到交通大学工作算起)举行庆祝会,表彰他为培养学科建设接班人方面作出的杰出贡献。数代弟子汇聚一堂,衷心向老师祝福,赞颂他为国家培养了一批又一批的专业科技人才。江泽民同志欣然为老师题词:“执教五十年,桃李遍天下”。
  鉴于张钟俊在培养科学技术接班人方面的突出成就,1988年他主持的博士点被评为全国的重点,1989年,以他主持的博士点工作业绩而写成的材料“培养高质量博士,推动学科建设”获得了国家级优秀教学成果奖。
  张钟俊从不服老。1995年,年届80的他虽早已辞去行政职务,却仍像年轻人一样,高效率,快节奏地工作。每天清晨处理来自全国各地的文件,着手修改向交大百年校庆献礼的中英文论文集;每天总有老师和学生来家讨论问题,他仍亲自为学生逐字逐句修改文章。
  他深信能在1996年4月8日和大家一起共庆母校百年华诞,他有信心做跨世纪的人。然而1995年12月初,风尘仆仆地从南京讲学归来后,他即患感冒引发肺炎住进医院。12月29日,他匆匆地离开了人世。在临终前一秒,他还充满希望地对女儿说:“明天会比今天好,还有很多很多事要去做。”