追忆控制理论教研室

胡启迪

当今人们在谈论“控制理论”时,知悉其是应用数学的一个分支,它与运筹学一起,所冠名的“运筹学与控制论”,已列为数学类的一级学科、博士点学科。但追溯到40多年前, 说要在师范大学的数学系,白手起家,建设“控制理论”学科,那真有点离经叛道、不可思议。下面回顾一下,当年一批30岁上下的华东师大数学系青年教师,是如何走上创建新学科之路, 又如何在新时期发展新学科,并站稳脚跟的。这种创业精神和创建历程,足以使我们欣慰:无悔此生。

特殊历史时期的起步:自动化实践小分队

1971年华东师大首批工农兵大学生进校,在“上、管、改”的旗号下,提出要改造“旧数学”,但谁也未讲清什么是“新”“旧”数学,形而上学极致。 但“数学要为生产实际服务”还是我们师生当时统一认识的“最大公约数”,于是师生结合去社会调查。当时回来后,数学系确立了联系实际的几个方向: (1)工业生产自动化;(2)微波与电子工业;(3)机械制造中的数学;(4)统计应用等。然后把教师与学生按上面几个方向分组。其中工业生产自动化一脉, 就是今天“控制理论”的源。当时分在自动化实践小分队的有13个工农兵学员(黄国兴、李伯彤、王洪流、肖春云、施承启、刘建国等)加上一些以60年代初毕业为主体的青年教师组成, 他们分别来自微分方程教研室(杨庆中、毛羽辉、胡启迪)、概率统计教研室(陈淑、袁震东、阮荣耀)、函数论教研室(陈效鼎、汤羡祥)和政工干部(徐振寰)。 自动化实践小分队的教师全面承包13位工农兵学员的教学、课题、开门办学等整个教学活动,这是当今控制理论教研室的起步阶段。

所谓“全面承包”,即:(1)制订三年的教学计划;(2)承担三年的课程教学;(3)选定开门办学内容、工厂和目标。当时有两个项目成为组织教学的典型产品: (1)在制造业的模具生产中,正显露数控线切割机的作用,它是专用计算机在模具生产中的应用。生产过程中需大量编制各种曲线的程序,这样就涉及几何图形和微积分思想的教学。 当时就选定位于徐家汇的上海交通电器厂为开门办学基地。此项目由胡启迪、杨庆中负责实施。(2)在调查上海造船工业情况时,发现船体钢板型线的切割是个重大工艺, 如何制造专用计算机来自动切割各种型线的钢板,成为一个技术革新项目。于是我们用制造专用气割机,作为典型产品来带动计算机及电子技术的教学。 并在丽娃河畔的外语楼里作为制造数控气割机的基地,与上海造船厂挂钩,开门办学。此项任务由陈效鼎、袁震东负责。前后花了一年多时间,自行设计、自行制造,真刀真枪, 移交上海造船厂使用,同时为学员开设计算机原理、电子技术等课程。

此阶段业务实践的关键词是:计算机、数学、生产应用。

五校合并后的加强:数控组时期

1972年后,五校合并,进入上海师范大学阶段。合并后教师队伍扩大,上海师院的张人生、郭荣源、王家声、张超、刘俊杰、黄金丽等,以及上海教育学院的李承福、张文琴, 上海半工半读师院的郑毓蕃、周玉丽、俞德勇等充实到自动化实践小分队。1973年第二届工农兵大学生(宁鲁生、王新伟、沈霄风、卢立铭、冯伟国、牟援朝等)入校, 人数达40人左右,形成了专业规模。根据教学实践的特点,自1974年起更名为“数控班”,教师的实体为“数控组”,由胡启迪任组长,徐振寰任支书。此后逐年招生, 形成1974级数控班(季康财、潘仁良、孙伟英、徐志强、李巧云等)、1975级数控班(盛莱华、俞建新等)、1976级数控班(王海祥等),此阶段实践的要点是:

  1. 加强了数学基础教学,系统开设了“初等数学复习”、“微积分”、“解析几何”等。并校后,上海师院、上海教育学院的教师充实,使人力得到保障, 高等数学一头由杨庆中、毛羽辉、胡启迪负责。
  2. 加强了计算机硬件的课程,由郭荣源、俞德勇、徐红兵等负责。
  3. 扩充了开门办学的点和实践课题。计有 :1 )阮荣耀负责的在石油加油站的计算机实时监测课题;2)郑毓蕃、王家声负责的单晶硅生产过程计算机实时控制温度的项目; 3)阮荣耀、胡启迪、汤羨祥负责的上钢五厂退火炉及电炉的生产过程计算机实时控制温度的数学模型项目;4)袁震东负责的上钢十厂冷轧钢板计算机实时控制厚度的数学模型项目; 5)陈效鼎负责的胜利油田计算机应用项目。

在工农兵学员时期,五届“数控班”学员,除基础数学外,侧重在生产中的计算机应用,得到实践训练。五届毕业生,除哪里来到哪里去外,留沪的毕业生, 主要在以下领域发挥作用:1)成为文革后期,高校基础数学教师队伍的补充,分布在华东师大、师院、上教院、交大、中纺大、华东化工等校;2)成为新兴计算机学科的补充力量, 以华东师大为例,计算机科学系、教育信息技术系,都有他们的身影,其中黄国兴以后成为新建软件学院的院长; 3)为新建的宝钢基地输送了计算机应用的技术力量(如卢立铭、马亚平等),并为宝钢初创作出了贡献。

新时期的定型与升华:控制理论教研室的扎根

我们这批60年代初毕业的华东师大数学系青年教师,在辛勤承担工农兵学员的培养工作中,始终不忘我们的历史使命:在经典的数学学科中,开拓为生产实际服务的领域。 如果忘却了数学,仅仅为实践而实践,那就失去了数学工作者的职责;如果仅仅捧住数学,而耻于联系实际,那就会错位时代前进的洪流。到了文革后期,通过国外文献资料的学习, 与国内自控界学人的交流,以及自己多项课题的实践(特别是对单晶硅、退火炉、电炉等生产过程,计算机实时控制温度数学模型的建立与应用的成功实践)中, 思想升华,找到了我们的结合点,并成为新学科的胚胎,即现代控制理论。它是生产过程计算机实时控制所赖以需要的基础理论。 这个基础理论所需要支撑的数学工具是矩阵代数、概率统计和微分方程等。这个理论所适应的科学技术是计算机、通讯、控制, 即简称“三C”(Computer、Communication、Control)技术的发展。这个理论自身又有其内在的联系,涉及系统建模、系统辨识、最优控制,和线性、非线性控制系统理论。 此时,我们毫不犹豫地把我们在华东师大数学系开拓的新学科,冠名为“控制理论”,那时正值“四人帮”垮台后的1977年,我们迎来了“科学的春天”。我们以新的激情, 迎接新的时代,并做了以下几件事:

  1. 组织讨论班。以古特温的《控制论》和绪方胜彦的《现代控制工程》为教材,开展讨论班,系统接触现代控制理论。
  2. 与学界联系,合作交流。我们与上海交大张钟俊教授、华东化工学院蒋慰荪教授的自控界权威,开展学术交流,找到共同语言。张教授有趣地说到:文革中, 搞“控制理论”在自控界被视为脱离实际而批判,但在数学界却视作联系实际。他说:现在“四人帮”打倒了,我们可以联手合作发展了。同时我们与上海数学界合作, 主要是复旦大学李训经教授的“最优控制”组和上海交大数学系的张克邦、何焕熹等合作,后来一起在上海数学会开展新学科的推进。
  3. 全国范围内找到了合作伙伴。在同样的历史条件下,南开大学数学系以王翼、涂莑生、袁祉著为代表的,和厦门大学数学系以贺建勋、陈亚陵为代表的教师,和我们一样, 走了类似的路,成立了独立的控制理论队伍。此外,中科院数学所下的控制理论研究室(中科院系统科学所的前身),在关肇直院士领导下,结合国家“两弹一星”任务而成立。 当“四人帮”打倒后,我们相互交流时,有相见恨晚之感,坚定了我们创新学科的决心。1977年以厦大、南开和我校为发起单位,在我校召开了“全国控制理论及其应用学术交流会”, 热气腾腾,为“科学的春天”增加了春色,并载入我国控制理论发展史册。会议建议,恢复全国自动化学会的活动,今后由自动化学会名义, 每年定期召开“中国控制理论及其应用学术年会”,轮流在各地举行,首届定在1979年在厦门召开,由厦大承办。并决定组织开展全国现代控制理论讨论班, 由中科院控制理论研究室负责牵头,1978年暑假在北航举办,我们教研室成员几乎倾巢而出,渴求新知。
  4. 融入系统科学的创建。作为学科发展的必然方向,推动系统科学的发展,在前辈钱学森院士和关肇直院士的直接推动、组织下, 凝聚了全国工业控制界、数学的运筹控制界、经济管理界和各行业系统管理界人士,于1980年在北京成立了“中国系统工程学会”,由于华东师大控制理论的工作, 胡启迪被选为首届理事。此后,袁震东在自动化学会,胡启迪在数学会、系统工程学会,积极参与工作,扩大华东师大影响,促进全国交流。当系统科学推进到复杂系统阶段, 郑毓蕃等的工作进入前沿,迎领潮流,终于在90年代获得系统科学博士点。
  5. 服务社会,推广与普及成果。为推动学科普及,以及计算机应用,70年代末。我们在上海科学会堂,连续举办多次讲座和培训班,为上海工业界、高校等普及控制理论学科, 受到广泛欢迎。

新形势下的抉择:坚持前行还是就此止步?

正当我们经过多年摸索,找到“控制理论”入口时,大环境给我们提出了新的拷问:文革后,“拨乱反正”,合并的五校,除半工半读师院外,已恢复原貌,教师也回归原校, 华东师大数学系正恢复元气,奋发向上。那么近10名控制论组教师何去何从?特别是培养中学教师的华东师范大学为什么要控制论组 (当时控制论还未列入数学学科大类下的一级学科)?当时我们这些人正近不惑之年。我们并不纠缠具体的争论,坚持“实事求是”、“一切从实际出发”。我们的认识是: 多年的探索来之不易,一切有意义的实践来之于坚持。我们已开了头,迈了步,那就应义无反顾地走下去。我们也清楚,我们的教研室与别的室不同。老学科都有老教授、权威, 不可多得的财富,我们没有学术权威。老学科都有现存的基础理论,我们新学科,没有现存体系,一切需要我们去认知、吸收、建立。因此,我们要前行, 必须坚持实践、集体协力、取众之长、各尽其责、整体协调。学科的成长与发展,必定是集体的成果。合则进,散则衰。作为室主任的我也自勉,必须协调各方、驾驭全局, 这是事业成功之所需。当时系的领导郑启明等也尊重我们的选择,也寄予对我个人的信任。系主任曹锡华教授,也一直关心我们的发展,我们是不能忘却的。

这样,控制理论教研室与系的其他七个教研室(代数、几何、函数论、方程、计算数学、运筹、中教)在新的历史时期并肩启航了。当时我们做了以下几件事:

  1. 建立两个学科组,开展讨论班。一个是系统辨识与自适应控制,由袁震东、阮荣耀、汤羡祥、周玉丽、陈淑等组成;另一个是线性系统理论与最优控制, 由郑毓蕃、胡启迪、陈效鼎、杨庆中、毛羽辉等组成。
  2. 承担本系基础课《数学分析》教学。恢复高考后77级《数学分析》教学,就由我室打头炮,分两个中班,由胡启迪、毛羽辉分别主讲,汤羡祥、周玉丽辅导,以后几届, 又增杨庆中主讲。除此外,教研室每年还满负荷地承担外系的《高等数学》。
  3. 承担拔尖生的专门化教学。如韩正之、谈明德、吕美润、林涛、王珂等拔尖生,以后在控制理论领域,都有很大作为。
  4. 承担改革开放后培养第一批控制理论研究生任务。成立了由阮荣耀、袁震东、郑毓蕃组成的研究生指导小组,开展第一批边教边实践的研究生工作, 培养了陆吾生、陈树中、王行愚、胡仰曾、张有鈜等第一批研究生,他们在控制理论方面作出了重要成果,蜚声国内外。
  5. 开设了一批大学生选修课。如:“现代控制理论引论”、“线性系统理论”、“系统辨识”、“最优控制”等课程,这在数学系历史上是第一次, 这些课由毛羽辉、胡启迪、陈效鼎、袁震东、杨庆中等负责。
  6. 开拓了一批控制理论研究成果。(袁震东文已有详细介绍),这里特别需补充的是应用成果的拓展,从前面已提到的生产过程计算机控制拓向社会领域的应用。 其中80年代初,胡启迪与杨庆中一起,长期与华师大人口所桂世勋教授合作,在人口预测、人口普查、人口迁移、人口控制等课题上用现代控制理论方法,做了定量研究, 提供了有关论文。结合教育系统的特点,胡启迪又在系统科学在教育系统中的应用方面做了普及工作。记得80年代初的某天,校长刘佛年教授,把我请到了他家里, 听取我关于系统科学、系统工程的一系列介绍,并探讨、研究了在教育科学领域的应用,在其指点下,我做了以下几点工作: 1)承接国家教育部委托的语、数、英等科目在义务教育阶段教育质量系统调查工作,我作为数学学科的负责人,在中教组田万海、许鑫铜、赵小平等的全力合作下, 在我国首次完成了大规模学科抽样评价,并获得1990年国家教育部科技成果一等奖。 2)在教育科学院、教育管理学院,多次为研究生、大学生开设“系统工程及其在教育系统的应用”课程,并编写讲义。 3)在全国的教育系统工程专业委员会范围内,与天津大学、华中理工大学、西安交大、上海理工大学一起开展学术交流工作。
  7. 积极参加社会学术活动,扩大对外交流。除了“控制理论及其应用学术年会”、“全国自动化学会年会”、“中国数学会年会”、“全国系统工程年会”、“国际控制论年会”外, 在上海地区,在上海数学会旗下,我们与复旦数学系控制论组联手,促进上海控制理论的发展,开展了许多学术活动。特别在1991年由我和李训经教授负责, 在我校举行了数学界控制论专题会,全国众多专家出席,算是一次控制数学盛会。

控制理论原创队伍的感念:创业精神永存心间

随着社会发展,学科进步,控制理论原创队伍中,除一部分坚守原阵地,做出新贡献,还有一部分向社会辐射、渗透,走向新岗位。其中汤羡祥去了经济系,周玉丽去了统计系, 郑毓蕃、陈树中、王新伟去了计算机系,陈淑去了校行政,陈效鼎为数学系创建了计算机中心实验室,马国选投身数学系资料室建设,俞德勇去了网络学院。而我也自1984年始, 全身心投入数学系系主任工作,1992年又调往市高教局担任副局长,转身高教管理,1995年又奉命组建上海市教育考试院,担任首任院长兼党委书记,直至退休。 虽然原创队伍身处各方,但当年在创建控制理论学科时的艰辛历程,奋发进取,精诚合作,成为我们一生的宝贵财富。深感要确保一个集体的创业成功,是需要一种创业精神, 这种精神包含以下要素:

实践的精神。我们的成功来自于实践,谁也没有给我们设计好一条前进的路线,都是我们边实践、边探索、边校正、边前进,实时控制,走向彼岸。

奋斗的精神。探索的路上,困难多多,当年的年轻人,只知排难,不计名利,日夜奋战,全身心扑在岗位上。不管是远在吴淞的上钢五厂,还是外地的胜利油田, 只为找到课题而乐,不惜每次路上花费的时间。

坚持的精神。社会的风云变化,环境的多种诱惑,干事的磕磕碰碰,师生的不同要求,都需要我们一件件落实。每逢转折关头,“下面怎么办?”的问题,经常会困扰我们。 此时惟有咬咬牙、坚持住,确保了我们的成功。贵在坚持,弥足珍惜。

奉献的精神。学科的创建,总有些人走在前面,披荆斩棘,攀上险峰,他们的学术成果为学科增彩,但谁人知晓他们为此奉献了多少心血、心智。同时为了学科发展, 需创造条件让一些同志先去国外进修,这样留下的同志又乐于挑起科研和研究生工作的担子,保证学科发展不断线;当上面下达去干校等非业务指标时, 组里总是先安排组的负责人和党员先下去锻炼;这里都闪耀着一种奉献精神。讲奉献,你忙我顶,有难同当,凝聚了创业的人心。

互爱的精神。我们组青年教师多,配偶分居两地多,居住条件困难多。虽然大环境比较艰苦,但作为基层组织,总是竭尽所能,关心疾苦,尤其是徐振寰同志, 有颗善良关爱之心,做了很多工作。我们经常一起家访,了解困难,并积极向上反映,最终解决了所有两地分居问题,并改善部分居住困难问题。事业的发展,少不了同志间的关爱。 这是保证集体创业成功的润滑剂。

发韧于上世纪七十年代初的华东师大数学系控制论创建实践,是由一群毕业于60年代初的青年人开拓的。所体现的集体创业精神:实践、勤奋、坚持、奉献、协作、关爱, 永远闪耀在创业者的心间。

button