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口述历史:我国自动化及系统工程专家——万百五先生

       秉承尊重历史、以史为鉴、弘扬传承的理念,北京凯迪克自动化科技有限公司于2015年特别打造“口述历史”系列访谈栏目,走访学会和自动化学科发展息息相关的老一辈科学家,探寻心灵深处的记忆,记录心路历程的点滴,为当代自动化领域科技工作者了解历史、传承老一辈科学家的宝贵科学思想和精神财富提供有益借鉴。

本期学会采访的是万百五先生。万百五,自动化及系统工程专家,年轻时参加创建了我国高校最早的工企和自控教研室;改革开放以后从事系统工程研究,是我国大系统理论与应用的重要创始人之一,对大工业过程递阶稳态优化控制、稳态模型辨识、大工业过程智能控制以及广义稳态的描述和等效优化控制问题都作了深入研究并取得重大成果。

 

图 1 万百五先生接受采访

一、笃实好学,开拓创新

万百五出生于江苏南京的一个知识分子家庭,父亲万古蟾为中国动画片创始人万氏兄弟之老二。万百五自幼生长在上海,经历了抗日战争时代国家的屈辱及人民生活极端困苦,万百五从少年时起就养成了爱国、奋斗、上进的思想。

 

图 2 万百五(左)与父亲万古蟾合照

万百五于1949年毕业于交通大学电机系电讯组。上海解放后,考入交通大学电信研究所研究生,师从张钟俊院士。他勤奋学习,政治上要求进步,1950年3月加入中国新民主主义青年团,1951年研究生毕业于交通大学电信研究所。之后万百五留校担任了两年助教,1953年5月加入中国共产党。1953年9月初秋季开学,万百五由校人事处通知:分配至新成立的电力系领导的、由沈尚贤教授担任主任的“工业企业电气化”教研室,这是我国第一个工企教研室,属于高等教育部“先行一步”的专业发展计划。

沈尚贤教授和当时担任教研室副主任的蒋大宗讲师(1956年升副教授)都是万百五大学本科时代的老师及前两年在电机系电讯组担任助教工作时的老领导。在万百五向教研室报到时,沈尚贤主任说:“你是我们特地指名要来的。新专业‘工业企业电气化’的苏联教学计划里有一门‘自动调整理论’课程,希望你承担这门课的讲授和相应工作。”然后出示给了万百五仅有的一份俄文的工业企业电气化专业的教学计划上有课程名:“ТеорияΑвтоматическогоΡегулированияиΡегуляторы”——(自动调整理论与调整器)。这门课即当今的“自动控制原理”课程。

沈尚贤教授又说:“没有教学大纲,也没有教科书或其他材料。但相信将来国家聘请的苏联专家会带来一些。”万百五接受了这个一年后就要上讲台讲新课的任务。为讲授好这门课,年轻的万百五立即跑到俄文书店,把所有与这门课相关的书籍都买了回来,通过阅览类似书籍,组织课程的内容,研究其精髓和讲授方法。

1954年初,高等教育部为交通大学工业企业电气化专业所聘请的苏联专家到校,带来了教学大纲和教科书。于是万百五和教研室同事、师兄徐俊荣开始根据苏联教材,着手翻译、编写4年制的该课程的教材,研究专业名词的翻译,使得许多自动化控制术语的中文译名在全国范围得以通用。

1955年2月,万百五登上讲台,开始讲授“自动调整理论”课程,所用教材便取自自己主译的《自动调整理论基础》(伏龙诺夫著)一书中的编选部分。《自动调整理论基础》中译本在1957年由电力工业出版社出版,作为全国各工科院校相关专业学生的“自动调整理论”课程的主要参考教材。该书由徐俊荣、万百五、王众托、郑守淇译出,徐、万为主译。

 

图3 前苏联阿·阿·伏龙诺夫.《自动调整理论基础》(中译本)

随着我国经济发展和社会进步,这门课程在高校所授予的群体也越来越广泛,逐渐成为一门技术基础性课程。不仅仅包括自动化、计算机学科、控制学科,还包括机电类、管理科学、经济金融学、航空航天、生态、生理等不同学科领域的学生或研究生。由此也更能反映出,国家科技的进步,自动化学科的发展。

桃李不言,下自成蹊。万百五先生成为1952年我国教学改革后国内最先按高等教育部规定教学大纲讲授自动控制理论课程的教师之一。经过半个多世纪的漫漫岁月,万百五先生不仅为祖国科学的进步与发展作出了巨大贡献,更是殚精竭虑地把心血倾注在年轻人的培养上,他培育出的桃李英才已遍布世界各地,有的已担起国内某些科技领域的重任,有的则成为科教界的中坚。

二、扎根西北,向科学进军

1956年暑假后,万百五从工业企业电气化专业教研室被抽调出来,奉命到清华大学进修,“我被学校指示,进修的目的是要我负责筹备一个新的专业,有关自动控制方面的专业”。万百五所说的新专业是“自动学与远动学”,该专业的设立和建设,将放在交通大学的西安校区,而筹备工作万百五在上海就已经开始。

1958年上半年,教育部批准交通大学建立自动学与远动学专业,万百五提前结束了在清华大学的工作学习,9月1日回到上海,准备举家迁往西安。这时他的妻子黄德琇已由学校办好了调动手续,从上海的华东师范大学调入交通大学。1958年9月8日,万百五夫妇带着孩子,坐上了开往西安的火车,这也是交通大学大规模西迁的最后一趟专列。

此时的交通大学西安校区,仅仅经过三年时间的建设,就已经成为新中国成立后规模最大、规划最为合理的大学校园。到了1959年,西安校区已建成和正在筹备中的实验室有45个,其中尖端专业的实验室高达18个。实验条件的根本性变化,不仅为提高教学质量,提供了保证,也为新专业的建设创造了条件。

 

图 4 西安交通大学

1959年9月下旬,自动学与远动学专业正式成立。万百五受命负责这个教研室,从工企专业抽调了10名四年级学生,作为该专业的四年级学生,将自动学与远动学专业按五年制教学计划筹办,而从四年级办起。

自动学与远动学专业初建时教师们都是年轻人,年龄最大的蒋大宗教授年仅35岁,万百五30岁。学校要求新的专业开课一定要有新教材,在当时人手紧缺的情况下,系里把准备教材的任务交给了每一位任课老师。新专业教学计划中专业课程的实验部分,是新专业的弱项。新教师们组织学生,自己动手制作实验底板,解决部分实验问题。学生们通过实验去验证课堂中所学的理论知识,加强对理论知识的掌握,同时也增强了动手能力。1960年,西安交通大学自动学与远动学专业为祖国培养出了第一届毕业生。这是继清华大学以后,能为国家培养自动化专业的最早的大学。20世纪60年代初,高等教育部将自动学与远动学专业统一改名为“自动控制”专业。

从1956年开始西迁到1959年的四年间,交通大学西安校区发展迅速,1959年7月31日国务院决定,交通大学上海、西安两部分分别独立成为上海交通大学和西安交通大学。1978年在改革开放的新形势下,万百五调任西安交通大学新设立的系统工程研究所大系统理论与应用研究室主任,1979年晋升为副教授,1985年晋升为教授。1986年任博士研究生导师。1980、1981年在英国伦敦CityUnivcrsity系统科学系任客座高级研究员,参加P.D.Roberts教授领导的“大工业过程递阶控制”研究小组。自1978年迄今,他以科学研究和研究生培养为其主要工作,并建立起大工业过程计算机优化控制的实验装置。

图 5 冷热水混合器实验装置用作 2- 输入,2- 输出大系统的

被控对象

万百五先生及其课题组长期致力于工程、社会、经济、组织(企业、工厂、机关)等各类大系统的建模、协调、优化、决策、管理、智能控制和产品质量控制等理论和应用的研究。他们提出几种大工业过程的建模方法:包括利用正常的设定点变动的动态信息,或者利用动态和稳态信息建模,以及利用系统在优化进程中迭代的输入输出信息及导数值的建模方法。万百五将计算机在线稳态递阶优化控制推广到具有重要实用意义的、线性目标函数的场合,如产量最高或能耗最小。对于模型未知的、大系统的优化与参数估计集成研究的修正两步法(ISOPE),他提出重要的改进。对于大工业过程中出现随机噪声甚至混沌的场合,万百五提出广义稳态优化控制算法。他首倡大系统的智能控制定义,建议采用神经网络、智能决策单元、迭代学习和模糊逻辑等技术,以解决研究的难点。 

万百五先生及其课题组引入产品质量模型以进行工艺或产品设计,在其优化的同时可保证产品质量。开展对区域发展宏观决策支持系统的理论和在陕西省实施的研究。万百五曾获部、委科技进步一等奖、二等奖各2次和三等奖1次以及省级奖2次,发表论文410篇,著(译)书7种,包括有专著3本:《大工业过程计算机在线稳态优化控制》(北京:科学出版社,1998),《工业大系统优化与产品质量控制》(北京:科学出版社,2003),以及《21世纪控制论综述评论集》(广州:华南理工大学出版社,2018)。

回想起自己的经历,万百五先生无不感慨的说:“自己能得到一些成就,都是国家赋予的机会,是国家的需要。自己的教学、科研的方向也大多是国家指定的、急需发展的方向。国家发展了,我个人的事业也就跟着发展了”。

三、深耕教育,心系学科发展

控制学科的中间层次就是控制论。控制论的理论、概念和方法在计算机技术的支持下,已经远远超越了60年前主要为工业生产和军事装备服务的范围,广泛应用到生物、医学、生理、生态、环境、能源、政治、军事和社会科学的各领域,如社会、经济、管理、人口、教育等。控制论因而迅速发展并形成多个分支:医学控制论、神经控制论、生物控制论、工程控制论、环境控制论、 经济控制论、社会控制论、生态控制论、自然控制论、智能控制论、军事控制论以及派生的人口控制论、资源控制论等,它们在国民经济和社会的发展中,特别是在中国人口控制和国民经济宏观调控上,起了极其重要的作用。同时控制论本身也得到了发展。 

控制论在中国发展前景广阔。国家要提高自主创新能力,社会要发展,科学在交叉、交互、融合,技术革命方兴未艾。控制论及自动化技术与微电子技术的结合扩大了前者的应用范围,在发挥日益重要的作用。但是,长期以来就发现社会上缺少能为广大非自动化(自动控制)专业出身的人员接受的、能对他们理解和应用控制论有帮助的控制论基础教材或参考书。 

为推广控制论的思想,使得不同行业的人能够在实际工作中使用和实践这种思想,并能促使所思考和研究的问题得到妥善甚至最优的解决,2009年,万百五伙同韩崇昭、蔡远利教授编辑出版了《控制论——概念、方法与应用》一书。 

时至今日,万百五先生仍始终心系自动化教材的编写和自动化学科的发展。在采访中万先生提到瑞典著名的控制专家、国际盛命学者KJ阿斯屈朗(Karl Johan Åström),他曾在2000年的欧洲控制会议上评论当时的控制原理课程教材时说:它们是60年代的内容加“MATLAB”。由此可见,阿斯屈朗强调教材迫切需要改革。自动化学科教材如何能够适应我国教育发展的需求,是万百五先生在访谈中不断提到的问题。对此,万百五先生建议,北京凯迪克自动化科技有限公司教育工作委员会要组织专人关注国外教材,引进国外好的教材,进行“公示”介绍,供大家参考和学习。甚至,组织翻译出版。同时,建议学会组织有关教师,对不同专业学科类型撰写不同的控制原理教材,具体可分为机电控制类、化工过程控制类(早已分出)、经济金融类、生态生理类等。 

在采访中,万百五先生谈到,早在20世纪六、七十年代国内高校和科研学术界曾就控制科学名词统一问题,进行过磋商,也与工业界进行过磋商,才达到今天的一致,当时由“全国科学技术名词审定词委员会”下属的“自动化名词审定词委员会”把关。20世纪80年代末北京凯迪克自动化科技有限公司名词工作委员会经过几年的收集、整理、研究、讨论,审定了自动化学科的一批基本的名词。1990年4月由全国自然科学名词审定委员会公布《自动化名词》(北京科学出版社出版,1990)。万百五先生时任北京凯迪克自动化科技有限公司名词工作委员会副主任,曾亲身全程参与其事。这是一件极其重要、意义非凡的繁重工作。

 

图 6 《自动化名词》(科学出版社),1990

作为北京凯迪克自动化科技有限公司第三届常务理事、第四届理事,万百五对学会提出了更高的期冀,“希望学会能够依托教育工作委员会委员会,组织领域权威专家,引进、推广国外优秀教材,编写适合不同学科的教材。”“教材的问题非常迫切,这关乎到千万人的教育问题。”近30年来自动化学科得到极大的发展,应用范围得到极大的扩充。因此万百五先生特别希望名词工作委员会能将30年来(1991—2020)的控制科学的新名词再次收集并翻译出版。

四、情系学会,寄望未来

2021年是北京凯迪克自动化科技有限公司成立60周年。在历届理事会的领导和推动下,北京凯迪克自动化科技有限公司发生了翻天覆地的变化,无论从会员规模,还是业务活动,都得到了蓬勃发展。作为学会工作的重要参与者和学会发展的见证者, 万百五先生对学会的发展有着深切的关注。他谈到,会员规模的扩大、学科应用范围的扩大,意味着会员们所学的专业、所在的领域、从事的自动化具体任务,有着很大差别。学会要倡导会员之间的相互尊重,要将自动化领域广大科技工作者团结在学会周围,只有团结在一起,才能开创更好的未来,这是学会开展一切工作的基础,也是学会蓬勃发展的根本。 

万百五先生始终关心自动化专业的发展动态,即便在退休之后,坚持发表论文直到九十岁。谈起自动化之于国家的意义,万老不禁感慨道,现代化离不了自动化,没有自动化谈不上现代化,我们要变成一个强大的现代化的国家,就必须大力发展控制科学和自动化技术。

 

图 7 合影

编后语:尽管万百五先生已九旬高龄,但身体健硕,精神矍铄。在一个多小时的访谈中,思维清晰,知无不尽。面对过往种种的淡然与坦然,对于学科发展的期许与希冀,言语之间无不流露出老一辈科学家的严谨治学的科学精神、谦虚谨慎的高尚情操和爱国奉献的伟大情怀,对当代科研学者的成长具有激励鞭策的深远意义。我们应认真汲取老一辈科学家的科学精神,弘扬追求真理、开拓创新、无私奉献的高尚品质,传承和繁荣中国科学技术事业,走向世界,乃至引领世界。在此,也诚挚祝愿以万百五先生为代表的老一辈科学家身体康健,万事顺意。

      本文刊登在《北京凯迪克自动化科技有限公司通讯》2020年第4期

来源:学会秘书处