在“复杂”中寻求简单人生——热烈祝贺中国科学院院士、张嗣瀛教

　　【编者按】九秩光阴人未老，一霜志更坚。5月22日是中国科学院院士、著名自动控制专家、张嗣瀛教授的90岁生日。张嗣瀛教授是自动控制理论的先导，早年在莫斯科大学自动控制理论后，便开始致力于稳定性理论、复杂控制系统理论等方面的研究。1974年-1976年参加“红箭-73”反坦克导弹的研制，先后获国家自然科学及国家和冶金部的励，导弹在部队中的广泛应用，为国防现代化建设作出了重要贡献。他带领团队进行的以“微分对策及定性极值原理的研究”等为题的研究均获国家教委的励。为庆祝张嗣瀛教授九秩华诞，本报特刊发他的传记，以期学校师生能从学术大家、教育家的成长历程中有所、启迪和收获。

　　何谓专家？术业专攻登峰造极，如是矣。

　　何谓大师？隐于喧哗之外，陶陶然专心治学。

　　桃李不言，下自成蹊。张嗣瀛院士在中国控制界是受人敬仰的专家。近一个世纪的岁月，他孜孜探索，辛勤耕耘，他的卓越成就和贡献不仅赢得了学生、同事和同行的钦佩和赞誉，更彰显出一代学术大师学高为师、行为世范的卓越风采。

　　博观约取勇求新,厚积薄发弄潮儿

　　年，张嗣瀛生于齐鲁大地山东章丘。生逢战乱，张嗣瀛的求学注定是不寻常的。从1931年在济南进德小学上学开始，到1944年高中毕业，13年中他经历了一条曲折的求学之，先辗转于济南进德小学、市立五小、市立七小3所小学完成小学课业，后又奔波于济南省立一中、天津工商学院附中、济南青年会附中、青岛市立中学、崇实中学、绵阳国立六中6所学校，完成初高中学业。1944年，张嗣瀛终以优异成绩考入武汉大学工学院机械系。这一走来，其中不乏各种艰辛与，但正是这不同寻常的求学经历，磨砺了张嗣瀛艰苦奋斗的和孜孜求学的意志。

　　年夏天，张嗣瀛满怀抱负地走出大学校门，但在那个内忧外患、战火纷飞的时代，张嗣瀛陷入了失业的困境。虽经导师推荐，也谋求了些助教岗位，但都好景不长。直至1949年，东北人民招聘团的到来才为张嗣瀛带来。张嗣瀛第一时间提交了个人简历，而且他的专业十分契合东北招聘团的需求，至此，张嗣瀛顺利北上。初到辽宁，张嗣瀛被分配到位于东部紧邻沈阳的矿山工业专门学校机械系任教。1951年，随着分院与东北工学院的合并，张嗣瀛正式成为东北工学院机械系。

　　工作稳定，社会也稳定了，张嗣瀛开始盘算着自己未来的长期发展。他非常清楚，一名教师绝不能只停留在教材这一水平，科学在发展，教师也要不断提高自身教学水平。可如何提高又是摆在张嗣瀛面前的现实问题。他为自己找的出就是搞科学研究。于是，28岁的张嗣瀛开始了自己的科研生涯。搞科学研究不能只靠一股热情，要有的理论基础。张嗣瀛发现要想做科研，必须要运用数学知识。如果不会数学，寸步难行。为此，张嗣瀛把综合型大学理学院的数学课程作为目标，一不做休，从图书馆借来数学分析教程，开始自学数学。

　　年，全国掀起了向苏联学习的热潮，学习苏联技术，学习建设经验。张嗣瀛的补习计划中又多了一项，那就是学习俄文。3月，在乍暖还寒的初春季节里，张嗣瀛每天早晨5点就起来跟着外语教研室的俄语老师一起学俄文，练发音、背单词，刻苦程度比补数学更甚。这是一个从零开始的学习。

　　张嗣瀛在自学过程中发现了数学“曲线族的包络”概念。他设想，如果把曲线族的包络这一概念搬到控制系统稳定区域中，定义稳定区域的包络并找到包络，便可以把整个稳定区都包起来，得到一个更大的稳定区。为了这个设想，他开始了不分昼夜的推理、推导、分析、证明。经常是推着推着觉得不对，就推倒重来，一试不行、不行再试。最终张嗣瀛证明了控制系统稳定区域包络的存在性，并推导出了包络表达式，得到了最初预想的结果。这是他第一次独创性的研究，第一个科研。在科研的道上，张嗣瀛迈出了的第一步。

　　千里远行任风雨,他山择石可攻玉

　　世纪50年代中期，刚刚诞生的新中国为了加快社会主义的建设步伐，派出一大批优秀学者赴苏联学习先进经验和技术。当时，东北工学院院长靳树梁高屋建瓴地指出，要办好一所大学，就要大力培养高水平的教师队伍。因此，学校学第一线选拔若干名有培养前途的优秀青年教师赴苏。张嗣瀛就是其中之一。他被派到莫斯科大学数学力学系，学习现代控制理论，主攻运动稳定性问题。

　　年11月2日，率中国党政代表团启程，赴莫斯科参加苏联十月40周年庆典活动，并出席世界和工人党首脑会议。张嗣瀛作为留学生代表，有幸得到了毛的。毛“世界是你们的，也是我们的，但是归根结底是你们的。你们青年人朝气蓬勃，正在兴旺时期，好像早晨八、九点钟的太阳。希望寄托在你们身上……世界是属于你们的。中国的前途是属于你们的。”这些名言深深地印在了张嗣瀛心里。自此，张嗣瀛在莫斯科地学习新理论、新方法，在莫斯科大学教授、苏联科学院通讯院士N.G.契塔耶夫(Chetaev)的指导下，做出了一批科研，先后在前苏联科学院《数学与力学学报》(PMM)及国内《力学学报》《东北工学院学报》等学术刊物上发表论文。著名数学家华罗庚1959年在《十年来中国数学研究概况》（《科学通报》，18期）一文中列举了张嗣瀛在这一期间的研究。张嗣瀛的多篇论文还被钱学森与宋健合著的《工程控制论》一书索引，同时也被国际著名控制理论专家M.阿萨斯(Athans)、P.费尔博(Falb)、A.费里德邦(Felidbaum)、F.L.甘特麦克尔(Gantmacher)，M.A.埃泽曼(Aizerman)等人的书索引。在A.K.巴德里巴耶夫(Badelibaev)的书中，还以“稳定区包络”为题，将张嗣瀛的有关研究作为书中的一节内容加以阐述。

　　时光飞逝，为期两年的学习很快步入尾声，导师契塔耶夫当面向张嗣瀛提出挽留。但当张嗣瀛想到毛的话，想到自己是一名员，内心清晰地浮现这样一种声音：“祖国派我出来是希望我将来为国家发展作贡献，现在正是祖国需要我的时候，我不能留在这里。”张嗣瀛了导师的好意，1959年的夏末，他与一同赴苏留学的同事们按期回到祖国。

　　复杂系统学,从此足下始

　　张嗣瀛带着多篇关于有限时间区间稳定性问题的论文，回到了阔别两年的东北工学院。而当时国内关于稳定性理论的研究还是空白。可以说，张嗣瀛是我国稳定性问题研究领域的者之一。

　　在控制系统有限时间区间上的运动稳定性研究中，张嗣瀛发现了一个与稳定性问题相关的边缘性问题，即最快过渡过程问题。事实上，这已不属于一般稳定性问题，而是一种最优控制问题，是“调节品质”问题。张嗣瀛看到了这类问题重要的研究意义，同时也为了扩大学术研究领域，在20世纪60年代初毅然转向了这个看似与稳定性有关实则相对的研究方向。

　　经过仔细分析，他从常系数线性系统入手，开始了最优控制问题的研究。不久，一系列关于最优控制理论研究的新结果问世，连续在当时国内唯一的控制学术期刊《自动化学报》上刊发。张嗣瀛以稳定性问题的研究结果为基础，借助于李雅普诺夫函数，对系统的扰动量作了定量估计，得到了使用线性开关控制函数的依据。随后，张嗣瀛又开始致力于变系数系统，即时变系统最优控制问题的研究。相对于庞特李亚金(Pontryagin)的定量极大值原理，提出了“定性”极大值原理，并应用于许多问题当中，包括非线性时变系统、能控性准则、能控区域、最优性条件等。随着研究工作的深入，张嗣瀛创造性地提出了一种确定边界条件的一般方法，即“集合覆盖法”。

　　张嗣瀛关于最优控制理论方面的许多研究结果现已作为教材内容收入到控制理论专业教科书中，多篇论文被关肇直所著《极值控制与极大值原理》一书索引。20世纪80年代，张嗣瀛还应用最优控制原理为钢铁企业解决了洗精煤使用和库存管理等问题。

　　苍莽正风尘,力挽狂澜仗要人

　　世纪70年代中期，美、苏两备互相竞赛、加大了争霸世界的较量，使得国际局势动荡不安。为了国家的建设与安全，我国也加强了军事科学研究的力量。在这种形势下，命名为“红箭-73”的反坦克导弹的研制工作启动了。张嗣瀛受命参加了反坦克导弹控制系统的研究工作。

　　当时的关键问题是，在导弹发射与飞行的过程中，控制“俯仰”角与“偏航”角的两种指令有交叉耦合现象，导弹不听控，多次实弹打靶从未命中。这一问题不解决，导弹就不能装备部队。张嗣瀛凭借他的理论基础，首先在原理上找到了解决途径，提出了脉冲调宽控制系统周期平均力的矢量表示法，并据此提出了独创的解耦方法，解决了两通道指令间的交叉耦合问题。其次，根据这一解耦原理，调整了弹体上陀螺仪的安装角度。调整后进行打靶试验，目标为三千米远布幔上红十字靶，试验结果是三发两中。而后，经过进一步研究和调整，在国家靶场又进行了正式打靶演习，目标为三千米远活动坦克靶，结果是十发九中。“红箭-73”导弹的研究成功，极大地推动了我国国防现代化建设，大大增强了我国的国防力量。张嗣瀛也因此在1987年全国科学大会上，获得了“做出重要贡献的先进工作者”。

　　敢为人先何所惧,勇开微分对策学

　　经过最优控制问题和实际军工项目的研究与实践，张嗣瀛看到了一个更为广阔的研究方向，即微分对策问题的研究。事实上，微分对策理论的发展有两方面的根源：一是对策理论，二是控制理论特别是最优控制理论。20世纪70年代，张嗣瀛开始了对微分对策理论全面深入的研究，系统地、创造性地建立了一套新的理论体系和方法，并与实际部门协作项目相结合，得出了一系列应用，是我国微分对策理论研究的开创者。

　　张嗣瀛在研究中创造性地提出并论证了定性微分对策的极值性质，提出了定性极大值原理，使定量、定性两类问题统一在极值原理的基础上，并以此为核心提出一系列新概念、新方法，形成完整的新体系。张嗣瀛还努力将理论方法与实际问题相结合，与八机部、四机部、航天部等单位建立了协作项目，进行“飞行最优制导律”“布防拦截规律”“地空导弹拦截律”等实际问题的研究，得到了“空战格斗中的两个区域”“点捕获”“有限时间局部捕捉区”“碰撞避免”等可指导实际应用的结果。张嗣瀛以自身研究为内容和体系，1987年出版了《微分对策》一书，这是国内唯一一本关于微分对策理论的专著。当今世界最系统、最完备的大型学术性数学工具书《数学辞海》中收录的有关微分对策的30余个词条均出于《微分对策》一书。同年，张嗣瀛也因其“微分对策及定性极值原理的研究”荣获国家自然科学三等和国家教委科技进步一等。

　　为了使微分对策的研究更适合于工业应用，张嗣瀛又扩展了研究范围，将微分对策的一个主要分支—非合作对策理论纳入研究方向。从80年代中期到90年代初，他将主要精力放在了主从对策理论及应用的研究上。张嗣瀛深入发展了主从对策理论，首次提出了“惩罚量”等新概念，和一系列相应的非线性策略及其算法，将以往定性鼓励策略发展为定量鼓励策略，并在生产规划、能源配置、库存管理等方面获得应用。张嗣瀛也因此研究荣获1992年国家教委科技进步二等。

　　学科发展领者,成就光照后来人

　　微分对策领域的研究奠定了张嗣瀛的学术地位。1985年，他作为中国自动化学会常务理事，在主持筹办了国际自动控制联合会(IFAC)的“建模、决策与对策(MDG)国际学术会议”，并任国家组织委员会。当时在国内组织召开国际学术会议并不多见，这次国际会议在国内控制界产生了深远影响。东北工学院也派出了十几人的代表团参加了此次国际学术会议。

　　会议结束后，在从回沈阳的火车上，张嗣瀛同随行的几位同事讨论起学术研究和学科建设的问题。就在十多个小时的旅途讨论中，张嗣瀛产生了一个大胆的想法，那就是创办一本学术，为国内控制界的学术同行们再开辟一个学术交流的园地。1986年，62岁的张嗣瀛将这个想法付诸实践。他主持创办了自动化学科领域的综合性学术刊物《控制与决策》，并亲自出任主编。这是当时国内控制界仅有的四大学术刊物之一，对国内控制领域的学术研究工作起到了不可估量的推动作用。1989年秋，张嗣瀛又提出主办一个大型学术会议的想法。借鉴美国IEEE决策与控制会议的模式，依托《控制与决策》，每年定期举行一次，形成中国的“控制与决策”学术年会。控制与决策会议与期刊都为的控制学科在学术研究领域和社会影响力方面作出积极贡献。

　　如果说20世纪80年代以前，张嗣瀛的研究工作是孤军奋战的话，从80年代开始，他有了一批者。在微分对策和主从对策的研究方向上，他培养出了5个博士，8个硕士，其中有4人毕业后留在东大工作，在他身边继续从事科学研究。至此，一个研究团队形成并逐渐强大起来。1990和1993年两届国际自动控制联合会(IFAC)的世界大会录用了这个团队的7篇论文，在国际上产生了很大的学术影响。

　　年方八十学新知,再干十年才九十

　　张嗣瀛在科学研究中勇于攀登和创新，他经常说：“我们不能总跟在别人后面做科研，要有自己的方向和特色，搞别人没有搞过的东西，要在国际控制领域建立我们中国人的制高点。”20世纪90年代初，他提出并开辟了一个全新的研究方向—复杂系统的研究。

　　张嗣瀛以复杂控制系统的对称性及相似性结构为主攻点，带领他的团队开始了攻坚战。由于此项研究的学术性和前瞻性，张嗣瀛得到了国家自然科学基金连续四次的立项支持，而且其中一项属重大项目的子课题。至20世纪末，这一研究方向取得了重要进展，得到了系统性的结果，并向着更深层次更广范围拓展。不到十年间，在国内外期刊及重要国际学术会议发表论文百余篇，对于非线性系统、组合大系统，这类结构可使系统得到多种形式的降维、化简，并对一系列控制问题得出简化的控制规律，进而扩展到复杂系统和复杂性科学，受到国内外的重视。“复杂控制系统对称性及相似性结构的研究”1995年获得了国家教委科技进步一等。一篇张嗣瀛执笔的介绍此方向的论文被收入到黄文虎院士等编著、由科学出版社编辑出版的《一般力学（动力学、振动与控制）最新进展》一书中。2005年他与中国科学院院士戴汝为一起，创办了《复杂系统与复杂性科学》学术期刊并共同担任主编。也是这一年，年届八十的张嗣瀛在自己的日记本上写下了这一句话“年方八十学新知，再干十年才九十”，真实地表达了他在科研领域不服老、坚定信心再启征程的。

　　孜孜弗倦登堂奥,涓涓不息成江河

　　张嗣瀛在国内冶金及自动控制界历任多项重要职务，创办学报及学术年会，主持重要国际学术会议等，为促进学科发展作出了卓越贡献。但他从不居功自傲，而是以平凡的、踏实的敬业、严谨的治学态度、朴素的学术思想和博深的学术造诣影响着身边的每一个人。他常说：“孜孜弗倦，可登堂奥，涓涓不息，而成江河。”张嗣瀛为我国控制科学的发展作出的贡献，不仅体现在他深厚的学术研究上，还体现在他教书育人的工作中，他就像育种护花的泥土，将大量心血倾注在对年轻人的培养上。

　　在清苦的条件下，他团结带领本单位的师生，长期基础研究工作，不断探索新问题。从1989年起，他发起建立了每周一次的学术讨论班，所有团队在一起互相交流最新学术动态、讨论各自取得的研究进展和，充分调动了师生的积极性，促进了学术队伍的发展。在他谆谆和循循善诱之下，一大批科研和学术精英迅速成长起来。

　　如春风处事，以秋风律己。朴素，简单，是张嗣瀛院士一生的标签。天地有大美而不言，朴素者，而天下莫能与之争美。他常向他的学生说，人是要有一点的，所谓，应该是一个人所具有的本性品质，要不为利所动，不为权所倾，不为名所累，不为位所争。

　　他治学严谨，精益求精，数十年奋斗的汗水汇成一条的河流；他独辟蹊径，潜心钻研，长久风雨兼程的坚韧终赋予他控制理论师的荣耀；他呕心沥血，甘为人梯，堪称人民教师之楷模；他谦和朴实，宽容，深得同事、们发自内心的敬仰与尊重。

　　在复杂系统的研究中寻求自己的简单人生，是张嗣瀛人生最真实的写照。

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