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[人才风采][国家科技奖]程代展:打造中国原创理论

时间:2016-09-05 来源:人才办 作者: 编辑:人员机构

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    年近古稀,程代展眼里仍透着一股子纯粹,似乎数学就是他眼中的全部。采访现场,这位两度以第一完成人身份获得国家自然科学二等奖的学者,滔滔不绝地向记者解释着“矩阵半张量积”这个理论。眉眼间的投入与执着让人着迷,也回答了他痴迷数学、愿一生躬耕于此的提问。
  程代展,1946年生,1970年毕业于清华大学冶金系焊接专业,1981年获中国科学院研究生院硕士学位,1985年获美国华盛顿大学博士学位。是中国大陆为数不多的IEEE Fellow、IFAC Fellow荣誉获得者,中国科学院数学与系统科学研究院研究员,博士生导师,中国自动化学会控制理论专业委员会主席。2013年,他受聘为山东大学特聘教授。

这是中国人原创的理论

  矩阵的半张量积是一种新的矩阵乘法,它将普通矩阵乘法推广到前阵列数与后阵行数不等的情况,可以方便地应用于处理高维数组及非线性问题,是一个便捷而有力的新的数学工具……
  上面说的,是由程代展发展的一种新方法,也是他近二十年来最宝贵的研究心血。2014年,程代展凭借矩阵半张量积这一工具,提出了逻辑动态系统的状态空间方法,初步建立了逻辑动态系统的动力学和相应的控制理论。这一研究,也使他和他的团队荣获国家自然科学二等奖。
  “什么是逻辑动态系统呢?你看自然界里大概有两种过程,一个过程就是行进运动,比如机器人行走、机械运动、人的行走,这些都是连续变化的过程。这是从牛顿第二定律得来的,已经被研究了许久,有许多现成的数学工具可以应用。而另外一种是逻辑的过程,它不像第一种那样位置随时间的变化而变化。”投注了太多心血,使得他即使面对外行人,也想把这一艰涩的理论说出个一二三四。

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  “举个例子,下棋。下棋就是一个逻辑过程,这个事情与时间没有关系,可以走快走慢,只是地点发生了改变,这跟决定有关。这种逻辑决策的过程应用很多,就像商业决策、军事对抗等等。”
  应对第二种逻辑型的过程,以前并没有合适的数学工具去解决。程代展正是创造性地应用了矩阵半张量积理论,为这种逻辑型运动提供了数学工具。
  “矩阵半张量积是中国人原创的理论!”在与程代展谈话的过程中,他不止一次向记者提到。“这个理论是中国人首先提出的,外国人跟着我们做,这种情况在中国并不多见。”
  这种理论已应用于生物系统、博弈论、线路设计、网络查询等8种不同领域,足见矩阵半张量积的优越性和广泛性。
  程代展对这个理论充满希望,他曾在论文里写到:“这是一片待开垦的处女地,这是我们中国人原创和主导的新领域,这里充满了新的挑战和新的机遇。我渴望更多的朋友,特别是年轻学子的加入!”

做科研,要顶得住浮躁

  不慕虚名、不尚奢华、追求真知是程代展对待科研的态度。尽管已经退休,但除了学术出访,他几乎每周七天都耗在办公室,不是在纸上写写算算,就是在计算机上编程验证。

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  研究工作甚至成为他心目中的唯一,不管走在路上还是坐在车子上,心里想的最多的便是正在烦恼着的数学问题。他在自己的博客日记里写到:“APEC放假那几天,几乎每天都是我走进办公楼道,打开走廊的灯。心里有一种自豪感:即使我不是到办公楼的唯一,也是第一。”
   “科研对我来说不是生存手段,而是真正的兴趣所在。”如今社会上的一些不正之风就连科学界也难以避免,置身其中的程代展对此很是坦然。“随波逐流的事情我是不会干的。就说这次国家自然科学奖,我可以坚定地说自己没有打过一个电话,没有找过一个人了解进展。我就老老实实地做自己的研究。”不难看出,他是在享受做科研的过程,而不是仅仅计较最后的结果。这种对科研的纯粹态度,使他顶住了社会的浮躁之风。
  程代展的论文时常发表在各大权威杂志上,但即便是获得国际自动控制联合会颁发的权威杂志Automatica最佳论文奖,成为内地获此殊荣的第一人,他也并不沾沾自喜。“不就是这么回事儿嘛。”他淡淡地回应。可在发现问题解决问题的科研过程中,他却时常因为新的突破激动不已。
  在程代展的回忆里,他从小就对语文数学有着浓厚的兴趣,老师也特别喜欢这个“成绩优异”的好学生。
  中学时代,老师经常组织各种课外小组,鼓励大家阅读各类课外书,再加上各种竞赛,都刺激了程代展对数学的兴趣。后来他被清华录取,却阴差阳错选了冶金系的专业。这不是他的兴趣所在,但在那个特殊时期没有太多选择的权利,只好硬着头皮读下去,成绩也不错。后来考研究生,专业选择自由了,于是他进入中科院数学所,从此正式开始自己的应用数学生涯。
  回顾自己走过的路,程代展坦言,最自豪的事情便是在科研的路上一直走到了现在。当然期间也有遗憾,最遗憾的可能是“没有一开始就选择数学这条路。”
  对数学、对科研的纯粹,让他即使遇到人生的风浪,也始终在心中保持着向上走的念头。这份纯粹与痴迷在如今浮躁的社会中显得如此难能可贵。他希望像拿破仑所说的那样:“在历史的沙滩上留下自己的足迹。”

在山大,我有两个Group

  2010年,程代展与山大结缘,那是他第一次来山大作学术报告,介绍自己提出的矩阵半张量积的新方法。当时的学校领导以专业的眼光给予了很高的评价,并诚邀他加盟。事实上,那时知道这种理论的人很少,它的影响非常有限,远没有现在这样热门。所以,在程代展的心中,始终认为山大对自己颇为“知遇”。
  自那时起,程代展便一直和山大数学学院、控制学院保持密切联系。2013年5月14日,程代展正式加盟山大,成为山东大学的特聘教授。
  与此同时,矩阵半张量积这种新方法也有了长足的发展。国内包括北大、清华、山大、同济大学、哈工大等十余所高校的一些教授都在用这个工具做研究,国际上有意大利、以色列的两个团队以及美国、英国等国的教授也在用它研究控制问题。

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  “我希望和山大的同行们一起,将我们中国人自己提出的理论、方法进一步完善,形成一个完整的学科分支。让我们的理论成为有重要国际影响的‘中国创造’!”程代展加盟山大时说出了自己的愿望。
  如今,在加盟山大的一年多时间里,他带起了两支group,分别在数学学院和控制学院。程代展将自己称作“引路人”。他要做的便是运用自己的所学与所有资源,组织和引导这两个团队的学生与国际接轨,研究当下热门问题和前沿方向。“我现在正拼命‘鼓动’这些学生将矩阵半张量积的方法运用到博弈上。博弈是一种非常活跃的东西,它在控制领域也非常热门。”
  “山大学生基础蛮好的,他们思想活跃,独立性强,会在老师之外自己找方向做科研。”对自己团队里的学生,程代展给出了很高的评价。有的学生在博士期间就发表了二三十篇论文,其中不乏国内外权威杂志,这样的钻研精神就连程代展也深深为之触动。

念书比写文章重要

  作为老师,程代展也时常与人交流学生培养问题。2012年11月,程代展在科学网上发表了一篇博文《昨夜无眠》,讲述自己一位很有潜力的博士生放弃科研改做中学老师的事情。一时间,“如何培养学生”成为网上热议的话题,程代展也分别撰文3次回应这个话题。
  当时的程代展,对那名学生的离开感到惋惜。虽说没有强迫学生继续科研,但时至今日,他依旧在期待着那名学生的回归。“并不是每个学生都适合做理论研究,许多人都是依葫芦画瓢,真正能做出成果的千里马是可遇而不可求的。”
  程代展曾说:“我们教育最大的缺失,是没有培养起年轻人对理想的追求和为科学献身的精神。”中国在改革开放之后有着飞跃性的发展,前进的速度过快势必会带来一系列问题,物质的诱惑导致整个社会呈现一定的浮躁状态。对此程代展显得有些无奈:“其实我也知道年轻人承受着许多压力,面临许多现实问题,这些都导致了他们很难一心一意做科研。”
  要改变这种现状,程代展认为老师的培养是关键。如何让自己的学生对自己的专业真正感兴趣,学校教育很重要。他曾谈到:“我对数学的兴趣有很大部分也是来自于老师的指导。”
  作为过来人,程代展建议大学生在读书期间努力打好扎实的基础,这是一生受益的东西。他经常对学生说:“念书比写文章重要。”此外,即使是写文章,也要写些深刻的内容,在精不在多。正如杨振宁所说,“真理其实是很少的。”
  程代展一直都保持着对文学的情有独钟和舞文弄墨的冲动。2011年,他在科学网上开通了博客,记录自己的生活与感悟,甚至连载自传,访客已有120多万。丘成桐也曾说过:“在学好数学的同时,更不能偏废语文。语文的训练是成为真正学者的第一步”。一个人的各种素养,会在某一时刻不经意融会起来。所以程代展建议,理工科学生除了专业知识外,还应当抽时间读一点文学、哲学以及社会科学的书籍;文科生当然也要掌握必要的自然科学知识。

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  记者见到程代展的时候,他正在给学生批改博士论文,在接下来的周三下午,他还将参加学生的讨论班与大家探讨学术问题。退休多年,程代展的生活似乎比退休前还要忙碌。他说:“只要做得动,我就舍不得放下……”