文史 | 张嗣瀛院士去世,曾参加反坦克导弹的研制
2019-10-05 21:15

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据媒体报道,自动控制专家,中国科学院院士,中国自动化科学技术开拓者之一,东北大学张嗣瀛教授于4日逝世,享年94岁。先生曾说:“爱迪生有句名言‘天才就是1%的灵感加99%的汗水’,而我的那1%的灵感也来自99%的汗水。”

张嗣瀛,1925年生于山东章丘。1937年,他12岁,正在济南省立第一中学念初中一。在日军即将占领山东之前,学校南迁,后来在绵阳成立了国立第六中学。

张嗣瀛高中时到北京崇实中学上学,那是一所教会学校,不学日语。但日本偷袭珍珠港之后,日美开战,这所学校也进来了日本教官,并添加了日语。

高二暑假,一心想离开日占区的张嗣瀛去四川绵阳找他的母校。他的父亲通过在徐州经商的一位本族叔父,找到一位从西安到徐州的某商号的伙计,就托他把张嗣瀛带去西安。

到西安后便是他一个人的旅程了。

整个路程下来,曲曲折折有两三千里,汽车、火车、步行,他走了一个多月,终于到达绵阳。

到了1944年暑假,张嗣瀛考取了武汉大学机械系,第二年日本投降。

1949年,张嗣瀛到东北工学院当讲师,历任东北工学院教授、工程力学系主任、自动化研究所所长等。1957年至1959年,张嗣瀛在苏联莫斯科大学数学力学系进修自动控制理论;1978年晋升为教授;1997年当选为中国科学院院土。

张嗣瀛在科学研究中,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。

2013年8月的一天,我(田新娟)和在外地的张嗣瀛院士通了电话,他思维非常敏捷,语速快并且流畅,回答和讲解了我脑海中的问题。如导弹“乖乖听话”的原理,什么是复杂系统,我们生活当中接触到的复杂系统的例子,为什么1+1>2等。印象最深的是他的严谨,他纠正我谈话中“牛顿发明的万有引力定律”应该是“牛顿发现的万有引力定律”,是发现不是发明。放下电话,我的心情很兴奋和愉悦。

张嗣瀛数十年搞控制理论基础研究,他还参加过反坦克导弹的研制,控制理论在反坦克导弹中有什么应用呢?

在20世纪50年代中期,张嗣瀛被国家派出赴苏联莫斯科大学数学力学系学习进修现代控制理论,主攻运动稳定性问题。回国后,继续控制理论的基础研究数十年。

20世纪70年代中期,美、苏两国军备互相竞赛,加大了争霸世界的较量,使得国际局势动荡不安。为了保卫国家的建设与安全,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。那么,解决这个问题就要在原理上找到途径。这里边解决的办法,首先给出脉冲调宽控制系统周期平均力的矢量表示法,据此提出解耦的方法,解决两通道指令间的交叉耦合问题。根据这一解耦原理,调整弹体上陀螺仪的安装角度。调整后进行打靶试验,目标为3 000米远布幔上红十字靶,试验结果是三发两中。经过进一步的研究和调整,在国家靶场又进行了正式打靶演习,目标为3 000米远活动坦克靶,结果是十发九中,这个问题就很好地得到了解决。

《中国大百科全书·自动控制及系统工程卷》控制理论分支,张嗣瀛是主编,我国微分对策理论研究在实际生活中有很大的用处。

什么是微分对策,张嗣瀛用形象的比喻解释得一清二楚。他说:“大家都知道下棋吧,两个人下棋像静态博弈,你出一着我出一着,次序是固定的。而微分对策实际是一种动态的博弈。比如两架飞机进行空战,双方都想咬住对手的尾巴进行攻击,如何通过计算让自己占到优势,这就涉及微分对策。”

微分对策问题的提出,首先是由军事上的需要,以后又进入生产、经济领域。近年来,在系统科学中也找到了它的应用。事实上,微分对策理论的发展有两个方面的根源,一是对策理论,二是控制理论,特别是最优控制理论。以导弹拦截飞机为例,参与者是两方,且均为机动、可控,一方追击,一方躲避,双方对抗,各自选取对自己最有利的控制方案。既然有双方对抗的性质,所以和对策理论相关,因而那里的一些概念,诸如策略、对抗性,二人零和都将借用。但对策理论处理的问题是静态的,而微分对策是动态的。在研究中,张嗣瀛他们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。

在指导实践方面,张嗣瀛他们与八机部、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”、“基地布防拦截规律”、“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。

在张嗣瀛秘书那里,我看到了他在2011年9月撰写的《复杂系统的自聚集,系统功能与正反馈》的论文,其中提到1+1>2。就此,我询问了张嗣瀛,他的回答十分简单明了。他说,对于复杂系统,有一个熟知的定性表达式:1+1>2,即整体大于部分之和。它说明当各部分合成系统,各部分之间将发生相互作用,演化发展,功能将有跃升。

怎么样理解复杂与简单?好多事情非常复杂,但其中的规律非常简单。张嗣瀛举例说,下棋时很多的步走起来很复杂,但其中的规律是比较简单的。再如宇宙很复杂,牛顿发现的万有引力定律很简单。科学的目的就是要寻找复杂现象背后的规律。张嗣瀛深有感触地说,这个思想是我想做的事情。

资料来源:

中国科学院院士工作局编,科学的道路,上海教育出版社
田新娟著,漫谈30位院士的智慧和故事,辽宁科学技术出版社

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