張鐘俊院士是我國控制科學技術(shù)的奠基人之一,他在國內(nèi)最早講授自動控制課程,開創(chuàng)了我國自動控制的教育和研究。他是國內(nèi)第一批將現(xiàn)代控制理論應(yīng)用于實際工程 的科學家,在我國自動化發(fā)展的進程中,他是開拓者,也是帶頭人。他是我國系統(tǒng)工程的首批倡導(dǎo)者和踐行者,其影響和地位有“北錢(學森)南張(鐘俊)”之 說。
他,15歲考入交通大學電機工程學院,23歲獲得美國麻省理工學院博士學位,24歲回國成為教授,25歲成為交通大學分校電機系主任,27歲擔任重慶交通大學電信研究所所長;他是老一輩的海歸,更是新中國的瑰寶,其經(jīng)歷堪稱傳奇。
2015年9月23日,是張鐘俊院士百歲誕辰。
以下是韓正之老師撰寫的紀念張鐘俊教授的文章,原載《自然雜志》14卷3期p220-225,1991年
1990年7月,上海交通大學和上海科學技術(shù)協(xié)會隆重舉行“張鐘俊教授執(zhí)教50周年學術(shù)研討會”。張鐘俊教授50年來的科研與教育生涯是一本優(yōu)秀的教材,其中雖無驚天動地的事跡,卻無時無刻不閃爍著他崇高的理想和不斷進取的精神。
一位年輕的教授
1915 年9月,張鐘俊出生在浙江嘉善的一個普通的教員家庭,11歲那年,他離開家鄉(xiāng)赴嘉興求學,不久到上海就讀于南洋中學。青少年時代,張鐘俊就表現(xiàn)非凡,他博 學強記,思想敏捷,興趣相當廣泛,他輾轉(zhuǎn)各地,進過許多學校,成績一直名列前茅,而且一次又一次得到跳級的榮譽。
圖1 1930年上海南洋中學畢業(yè)
1930年9月,才過15歲的張鐘俊以杰出的成績考入國立交通大學電機工程學院。交通大學嚴格的基礎(chǔ)教育為張鐘俊的成長奠定了扎實的基礎(chǔ)。1934年7 月,張鐘俊在交大畢業(yè),獲得了電機工程學士學位,并以其出色的學績?nèi)〉弥忻牢幕逃饡莫剬W金,進美國的麻省理工學院電工系讀研究生。
麻省理工學院堪稱世界工程科學的驕傲,在那里云集著一批優(yōu)秀的科學家。學院一貫以培養(yǎng)創(chuàng)造性人才為宗旨,對學生的教育強調(diào)開拓而不是知識的堆積。在那里 優(yōu)越的設(shè)備條件、豐富的圖書資料匯成了知識的海洋。張鐘俊如魚得水,如饑似渴地學習,廢寢忘食地鉆研。他的天賦和勤奮,使他很快地在麻省理工學院嶄露頭 角。兩個學期之后,他獲得了碩士學位;又經(jīng)過5個學期,他獲得了科學博士學位。
麻省理工學院對于攻讀科學博士學位的研究生要求幾近苛刻。研究生除了要攻讀本專業(yè)課程之外,還必須在理學院選擇一門專業(yè)作為副科;不但要求掌握該副科專 業(yè)大學本科核心課程知識,而且要求選讀該專業(yè)的兩門研究生課程。電工是張鐘俊的主科,副科他選擇了數(shù)學專業(yè)。在數(shù)學系進修期間,張鐘俊結(jié)識了控制論的創(chuàng)始 人——R·維納教授。維納給他講授傅里葉分析,這是維納極有造詣的一門課程。維納深入淺出的講解、他的淵博知識以及非凡的綜合能力,給張鐘俊留下很深的印 象。他暗暗將維納作為自己的楷模,因而除了聽課他還經(jīng)常個別去向維納求教,討論的內(nèi)容已經(jīng)遠遠超出了傅里葉分析。
麻省理工學院是當時美國少數(shù)幾個有權(quán)授予科學博士學位的院校之一。為了自己的聲譽,它要求博士學位論文不但內(nèi)容要完整而且必須有獨特的見解。在導(dǎo)師列昂 (Lyon)和斯脫萊通(Stratton)的指點下,張鐘俊選擇了單相電機的短路問題作為博士論文的研究課題。他研究了凸極電機短路的暫態(tài)過程。這是一 個多年來懸而未決的難題,其中要涉及求解一個含周期變化參數(shù)的常微分方程。淵博的知識使張鐘俊聯(lián)想到天體的運行,這也呈現(xiàn)一種周期變化的特征,而天文學家 是利用傅里葉級數(shù)進行探討的。他大膽地將這種方法推廣到單相凸極電機的短路動態(tài)方程上,經(jīng)過周密的論證和巧妙的推理,他終于獲得了成功,第一次在理論上獲 得了這類電機的一個模式常數(shù)。這個常數(shù)在另一個碩士研究生的實驗中得到證實。張鐘俊的博士論文《單相電機短路分析》在1937年12月進行答辯,與會者對 文章給出極高的評價,認為其中提出的方法不只是對電機學,就是對數(shù)學研究也是一個創(chuàng)新。
圖2 1938年在MIT通過博士學位后
由于學業(yè)上的出類拔萃,畢業(yè)后張鐘俊被推薦到美國有名氣的大學里擔任助理教授。然而種族偏見剝奪了他這次機會,面對這種不公正的待遇,張鐘俊義憤填膺, 他下定決心:學成之后一定要為炎黃子孫爭這口氣。后來,學校繼續(xù)留他做博士后副研究員。自1861年麻省理工學院創(chuàng)辦以來,張鐘俊是該校電工系第28位科 學博士,也是第一位博士后副研究員。他協(xié)助哥愛萊明(Guillemin)教授研究網(wǎng)絡(luò)綜合理論。在網(wǎng)絡(luò)綜合領(lǐng)域,哥愛萊明是公認的創(chuàng)始人之一。當時這門 理論還處于啟蒙階段。從1937年12月到1938年10月,張鐘俊不但熟悉了網(wǎng)絡(luò)綜合的背景,而且開始能夠獨立地從事這個領(lǐng)域的研究工作。
1938年,日寇的鐵蹄踏進中國的華東。9月,張鐘俊接到家書,信中說杭州淪陷,全家內(nèi)遷避禍江西。國破家危,年輕的張鐘俊熱血沸騰。10月,他經(jīng)香港回到上海。
張鐘俊學成在海外,名聲早已流傳到中華。他剛剛踏上國土,西南聯(lián)大、浙江大學、廣西大學和武漢大學就競相聘請他擔任教授。美商上海電力公司也以高薪相 聘。回想起海外華人所受的侮辱,再看眼前民眾的疾苦,張鐘俊斷然拒絕了外商的聘請,他要與國人同甘共苦。當年11月他毅然離滬進川,擔任武漢大學(當時已 遷至四川省樂山縣)電機系教授,時年24歲。
不久,日寇飛機在樂山投下燃燒彈,劫后的樂山遍地斷磚殘瓦,校舍也不能幸免。張鐘俊即去重慶,轉(zhuǎn)任國立中央大學電機系教授。一年后,適逢交大校友在重慶 小龍坎籌建交大分校。母校情篤,張鐘俊積極參與此事。當1940年交大小龍坎分校正式成立時,張鐘俊被聘為教授,任電機系主任。
1942年2月,鑒于上海的交通大學名稱已不存在(改為南洋大學),原交大分校在現(xiàn)有基礎(chǔ)上擴充并在重慶九龍坡另建新校舍,成立重慶交通大學。學校新設(shè) 置電信研究所,聘張鐘俊擔任電信研究所主任。1943年秋,電信研究所正式招收研究生,課程設(shè)置參照美國的哈佛大學和麻省理工學院。張鐘俊親自講授高等電 工數(shù)學、電信網(wǎng)絡(luò)等課程,還指導(dǎo)學生從事網(wǎng)絡(luò)綜合理論的研究。到1948年,張鐘俊在網(wǎng)絡(luò)綜合領(lǐng)域里已經(jīng)很有造詣,他將這一時期的研究成果寫成《網(wǎng)絡(luò)綜 合》一書。這是國際上第一本闡述網(wǎng)絡(luò)綜合理論的專著,書中采用了復(fù)頻率概念來表征兩端口和四端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗函數(shù),它們分別是復(fù)變量的標量和矩陣的有理函 數(shù)。這個概念與經(jīng)典控制理論及以后的現(xiàn)代控制理論中的傳遞函數(shù)和傳遞函數(shù)矩陣是一致的。書中還提出了正實函數(shù)與網(wǎng)絡(luò)的物理可實現(xiàn)性間的關(guān)系。
在電信研究所的后期,張鐘俊開始研究自動控制理論。他在電信研究所講授伺服原理。后于1950年到長春中國科學院機電研究所再次講授這門課程,從此開創(chuàng)了我國控制理論和控制技術(shù)的研究歷史。
一位愛國的學者
1945年秋,日寇投降了。重慶交通大學和南洋大學匯合,返回上海徐家匯。兩校匯合后繼續(xù)設(shè)置電信研究所,仍然由張鐘俊擔任該所主任。入冬后,張鐘俊便舉家搬遷上海。
到上海之后,張鐘俊應(yīng)聘兼任了上海市公用事業(yè)管理局的技術(shù)室主任(按照現(xiàn)在稱呼為總工程師)。當時,該局經(jīng)管上海全部的公用事業(yè),包括電力和電訊、電車 和公共汽車、煤氣和自來水,以及市輪渡、地下鐵路(籌建)等8個方面。其中固然有張鐘俊熟悉的領(lǐng)域,但也有他生疏的方面。作為技術(shù)室主任他必須掌握科學管 理的方法和具備科學管理的能力。當時大部分的公用事業(yè)都由外商經(jīng)營,同他們打交道他必須懂得契約和合同法規(guī)及關(guān)于社會關(guān)系的各種知識,就是這段經(jīng)歷為張鐘 俊日后在中國開創(chuàng)系統(tǒng)工程研究準備了條件。
1948年末,國民黨政府搖搖欲墜。局長率先出走了。正在那時,張鐘俊收到了麻省理工學院校長斯脫萊通的信,邀請他赴美擔任該校電工系教授。但張鐘俊決意留下來,和廣大人民一起迎接上海的解放。
上海解放了,軍管會請張鐘俊留任公用事業(yè)局,協(xié)助搞好公用事業(yè)的接管工作。原先各租界的電網(wǎng)是獨立的,各電廠的輸出電壓和頻率也不盡相同,為了能夠?qū)θ? 市的供電進行統(tǒng)一管理,張鐘俊領(lǐng)導(dǎo)并具體指揮了電網(wǎng)合并工作,改造了部分發(fā)電機組,統(tǒng)一了電壓和頻率。接著他又建議抽調(diào)干部組織電力調(diào)度培訓班,培養(yǎng)電力 管理人才。張鐘俊還主持了上海黃浦區(qū)第一條過江電纜的設(shè)計和安裝,改變了浦東地區(qū)缺電的局面。
1950年初,震驚中外的“二·六”轟炸使楊樹浦發(fā)電廠遭到嚴重破壞。為了預(yù)防再次空襲,其它電廠也在準備轉(zhuǎn)移設(shè)備。這就使上海的電力供應(yīng)顯得非常緊 張。針對這種情況,張鐘俊提出了一系列措施緩和電力供需矛盾,協(xié)助人民政府戰(zhàn)勝困難。為了錯開供電高峰負荷,他建議實行輪流休息天制度和三班制;為了保證 工業(yè)用電,他建議禁止使用電爐等耗電量大的家用電器和臨時提高民用電價等,其中的一些措施很快在全國推廣。
根據(jù)高教部關(guān)于合并研究所的決定,上海交通大學的電信研究所于1950年停止招生,次年最后一屆研究生結(jié)業(yè)。1950年夏,張鐘俊赴長春接洽電信研究所的轉(zhuǎn)交事宜。他在長春中國科學院機電研究所講授伺服原理,這是解放以后首次開設(shè)的自動控制課程。
電信研究所結(jié)束后,張鐘俊轉(zhuǎn)入了電力系的發(fā)電專業(yè)。他科研的重點也隨之轉(zhuǎn)入了電力系統(tǒng)。為了集中精力搞好新的教學工作,張鐘俊辭去了公用事業(yè)管理局的職務(wù)。在他精心培養(yǎng)下,一批又一批的新中國電力建設(shè)的專門人材脫穎而出,活躍在祖國的四面八方。
1956年,高教部指派張鐘俊出席國務(wù)院召開的全國長期(12年)科學規(guī)劃會議。出席會議的有全國各地的300多位專家。會議分成幾個專業(yè)組,張鐘俊是電力組成員,并在會議的最后階段執(zhí)筆編寫了電力系統(tǒng)這部分的長期規(guī)劃。會議之后,張鐘俊被委任為國家科委電力組成員。
同年,張鐘俊根據(jù)電廠的實驗情況研究用線性規(guī)劃等運籌學工具來討論電力系統(tǒng)優(yōu)化的可能性。他和他的助手首次提出了在各發(fā)電廠燃料消耗增益相等時的負荷經(jīng) 濟分布的條件,首次給出了選擇補償器位置及其配置容量的計算方法,在國內(nèi)的同行中引起很大的反響。1957年,他們又提出了在眾多的約束條件下的電力經(jīng)濟 分布方程。他的有關(guān)論文中的優(yōu)化設(shè)計的思想和方法與以后提出的系統(tǒng)工程中的最優(yōu)化原則是吻合的,在當時國內(nèi)工程界是相當罕見的。
1958年起,上海交通大學開始設(shè)置軍事性質(zhì)的專業(yè)。為了保證和提高這些專業(yè)的教育質(zhì)量,張鐘俊調(diào)任無線電系和自動控制系主任。
根據(jù)張鐘俊在自動控制領(lǐng)域的造詣和聲望,以后,他又被委任為國家科委自動化專業(yè)組副組長。
1966年以后,中國出現(xiàn)了長時間的折騰,正常的科學研究被壓抑了,而正在此時世界科學技術(shù)正以前所未有的速度發(fā)展著。現(xiàn)代控制理論迅猛發(fā)展,控制技術(shù)步入了一個新的階段。張鐘俊依然堅持學習這些最新發(fā)展的理論,時刻關(guān)注著它們的新成就。
1973年,為了解決潛艇的慣性導(dǎo)航,張鐘俊和部分同事組織了討論班。他主講現(xiàn)代控制理論,同時編著了《矩陣方法和現(xiàn)代控制理論》一書,該書成為我國最 早闡述現(xiàn)代控制理論的著作。同年,他又撰寫了《現(xiàn)代控制理論綜述》,向國內(nèi)同行介紹現(xiàn)代控制理論的發(fā)展狀況。經(jīng)過兩年的努力,導(dǎo)航問題獲得完美的解決。他 們將主要結(jié)論寫成論文《陀螺角速度漂移數(shù)學模型的辨識》。文章應(yīng)用卡爾曼濾波技術(shù)對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的反饋信息進行處理,從而大幅度提高了控制精度。這項研究 后來獲得全國科學大會獎和上海市重大科技成果獎。
一位獻身事業(yè)的科學家
1976年10月,“四人幫”垮臺了。科學界像沐浴在春光中,充滿了勃勃的生機。春風吹進了張鐘俊的心扉,盡管這時候他已兩鬢掛霜了,但仍感到渾身充滿了春天的活力。
為了奪回失去的時光,張鐘俊積極展開了三個方面的工作。他一方面積極投身于國際學術(shù)交往中,利用自己的學識和地位為中國的自動化事業(yè)擴大影響,爭得榮 譽;一方面堅持在校內(nèi)帶領(lǐng)同事和學生學習新知識,研究新課題,承擔理論和實際的攻關(guān)項目;一方面不辭辛勞地奔波在祖國各地,講課,做報告,傳授新知識,介 紹新動向,或者推廣科研成果,為經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。
圖3 參加鑒定會宣讀鑒定意見
1978年秋,張鐘俊參加了上海交通大學訪美代表團,并負責電子、電工和自動控制等領(lǐng)域的交流和調(diào)研。在短短的45天的訪問中,張鐘俊敏銳地注意到微電 腦的開發(fā)和應(yīng)用是一項關(guān)鍵性的突破。從航天事業(yè)到污染治理,從工業(yè)控制到音樂作曲,從政府機構(gòu)到家庭和個人都廣泛地使用了微電腦。他每到一地總提出要參觀 計算機房,詢問機器的性能,了解它們的用途。在張鐘俊的提議下,代表團帶回了王安計算機和INTEL開發(fā)系統(tǒng)。張鐘俊認識到,要把我國的生產(chǎn)水平和管理水 平搞上去,必須大力推廣應(yīng)用微電腦,普及微電腦的應(yīng)用知識。回國后,他即組織微電腦開發(fā)的研究,籌建計算機應(yīng)用的學術(shù)組織。
圖4 張鐘俊(后排中)參加1978年上海交通大學訪美代表團
在美國訪問期間,張鐘俊還發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的思想正在廣泛地滲透到自然科學和社會科學的各個領(lǐng)域,特別是系統(tǒng)工程作為一門科學管理的方法論有著重要的應(yīng)用價值。他發(fā)現(xiàn)作為自動控制與工程技術(shù)的結(jié)晶,機器人的研制正在美國崛起,前途無量。回國后,他立即著手進行這些課題的研究。
1980年,張鐘俊再次訪美,并應(yīng)邀在密執(zhí)安大學和佛羅里達大學作短期講學。在佛羅里達大學,張鐘俊和現(xiàn)代控制理論的創(chuàng)始人R.E.卡爾曼相遇了。卡爾 曼傾聽了張鐘俊題為“系統(tǒng)工程在中國”的演講,對他在系統(tǒng)工程方面的見解表示贊賞。共同的事業(yè)將兩位科學家聯(lián)系在一起。應(yīng)張鐘俊的邀請,翌年,卡爾曼來我 國講學。
圖5 在佛羅里達大學會見卡爾曼教授
在這次訪問中,張鐘俊參觀了美國最大的咨詢機構(gòu)—蘭德公司,聽取了公司人員的介紹。張鐘俊再次體會到系統(tǒng)工程方法在預(yù)測和決策中的重要地位,他聯(lián)想到祖 國正在進行現(xiàn)代化建設(shè),深感大有必要推廣系統(tǒng)工程理論。這項工作將對現(xiàn)代化建設(shè)的科學管理和科學規(guī)劃帶來裨益。在他的提議下,上海交大在系統(tǒng)工程研究所的 基礎(chǔ)上于1981年又成立了系統(tǒng)工程跨系委員會。
1978年以來,張鐘俊不顧自己年事已高,出席自動化領(lǐng)域的各種國際會議十多次,美國、法國、英國、瑞士、前聯(lián)邦德國和香港等許多地方都留下了他的足跡。鑒于他的名望和成就,他多次被邀請擔任會議的主持人或者討論會的召集人。
圖6 1985年參加國際會議期間與外國學者合影
“文革”以后,張鐘俊歷任上海交通大學的計算機系主任、電工和計算機科學系主任。在國家號召領(lǐng)導(dǎo)班子年輕化的時候,他主動退居二線。
1978年恢復(fù)研究生制度以后,張鐘俊即擔任碩士研究生導(dǎo)師。1981年設(shè)置博士學位的時候,他被批準為博士導(dǎo)師。1986年國家建立博士后流動站,他 又被委任為博士后導(dǎo)師。他的科研領(lǐng)域相當廣泛,并且與國家的重點科研項目緊密結(jié)合,涉及最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識、自適應(yīng)控制、預(yù)測控制、電力系統(tǒng)、大系統(tǒng)、經(jīng) 濟控制、H∞設(shè)計技術(shù)、計算機輔助設(shè)計、智能控制、機器人學、非線性控制等很多方面。其中大部分在當時都是控制學科的前沿課題。從1982年以來他和他的 學生們的研究成果獲得國家教委科技進步獎二等獎3次。
圖7 指導(dǎo)博士生開展科學前沿研究
在指導(dǎo)研究生的同時,張鐘俊還帶領(lǐng)同事們做了大量的實際課題。其中比較突出的是地區(qū)發(fā)展規(guī)劃的咨詢。
張鐘俊具體負責了上海交通大學接受的新疆維吾爾自治區(qū)長期發(fā)展規(guī)劃的咨詢課題。1983年11月底,年近古稀的張鐘俊率領(lǐng)首批考察組進疆考察。1984 年,張鐘俊等對50萬個關(guān)于解放后新疆經(jīng)濟發(fā)展狀況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)作了整理和分析,從中萃取了5萬個數(shù)據(jù)作建立數(shù)學模型的依據(jù),并決定了以定量為主、以定性為 輔的建模方針。在大家的努力下,建立了描述宏觀經(jīng)濟的系統(tǒng)動力學模型、反映各生產(chǎn)部門間相互依賴關(guān)系的投入產(chǎn)出模型和用狀態(tài)空間描述的動態(tài)經(jīng)濟控制模型, 并完成了一個附屬的特爾菲型專家咨詢系統(tǒng)。根據(jù)模型,課題組在計算機上模擬獲得了新疆地區(qū)在1990年至2000年能夠達到的各項經(jīng)濟指標,提供了實現(xiàn)這 些指標的具體方案,描繪了21世紀新疆的遠景,還指出了潛在的問題。
“新疆宏觀社會經(jīng)濟模型”是我國第一個采用系統(tǒng)工程思想建立起來的大型地區(qū)性的社會經(jīng)濟模型。這項研究獲得了上海市科技成果獎。這項研究采用的方法為規(guī)劃的科學化提供了一個范例。以后他還負責完成了牡丹江、常熟等市的遠景規(guī)劃和我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展規(guī)劃等的咨詢?nèi)蝿?wù)。
1985年,張鐘俊已入古稀之年,他辭去了校內(nèi)所有的行政職務(wù),然而從那時起他顯得更忙碌了。他一年四季奔波在祖國各地,擔任了華僑大學、西安交通大 學、北方交通大學、重慶大學、合肥工業(yè)大學等23所高等院校的顧問教授或者名譽教授和湖南科技大學等兩所院校的名譽校長,他在那里講課和指導(dǎo)科學研究。他 擔任了廈門經(jīng)濟特區(qū)、常熟和嘉興等市的高級科技顧問,為經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展出謀劃策。他擔任了國家自然科學基金會信息科學部評審組成員和獎勵委員會委員。他還 曾擔任過國務(wù)院學位委員會自動化小組的召集人、中國自動化學會和中國系統(tǒng)工程學會的副理事長,以及中國微電腦應(yīng)用學會名譽理事長和上海微電腦應(yīng)用學會的理 事長。
圖8 受聘為嘉興市高級科技顧問
一位學科發(fā)展的帶頭人
1988年8月,全美電子電工工程協(xié)會的SMC專業(yè)委員會在中國舉行國際學術(shù)會議。閉幕式上舉行了隆重的贈旗儀式。會議主席將一面協(xié)會的會旗贈送給張鐘俊教授,表彰他在中國開創(chuàng)了自動化的教育和研究。
與世界上許多杰出的科學家一樣,在60年代初期張鐘俊便以極大的熱忱關(guān)注著卡爾曼和龐得里亞金在控制理論方面的新進展。在1962年卡爾曼和布西提出新 的濾波設(shè)計的時候,他就認識到一門新的理論已經(jīng)脫穎而出了。1964年,張鐘俊將卡爾曼濾波技術(shù)應(yīng)用到“遠航儀”的接收信號的處理中,成為我國第一批將現(xiàn) 代控制理論應(yīng)用于實際工程的科學家。1973年他在主持核潛艇的慣性導(dǎo)航這個研究課題中,又應(yīng)用了現(xiàn)代的系統(tǒng)測辨技術(shù)建立了陀螺角速度漂移的數(shù)學模型,而 且再次應(yīng)用了卡爾曼濾波設(shè)計了信號反饋裝置,大幅度提高了潛艇定位的精度。
如果說第二次世界大戰(zhàn)促成了經(jīng)典控制理論的誕生,而空間技術(shù)和計算機發(fā)展導(dǎo)致了現(xiàn)代控制理論的話,那么當前的世界問題,例如能源問題、環(huán)保問題、人口問 題和經(jīng)濟問題等,又對控制理論提出了新的課題。張鐘俊注意到了這樣的事實。現(xiàn)在需要討論的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜:一方面這種系統(tǒng)的運行過程常常夾雜著人的思維 活動,系統(tǒng)的行為變得更加不確定起來;另一方面需要討論的系統(tǒng)規(guī)模更加龐大。它常常是由一些小系統(tǒng)按照遞階或者完全分散的形式耦合生成,經(jīng)典的信息結(jié)構(gòu)被 打亂了。這些新特點使得傳統(tǒng)的控制手段變成幾乎是一籌莫展。根據(jù)70年代以來需要解決的問題的新特點和理論的新進展,張鐘俊支持“控制理論進入第三個發(fā)展 階段”的看法,認為現(xiàn)在已經(jīng)是大系統(tǒng)理論時代,這個觀點一直指導(dǎo)著他的研究方向。
張鐘俊在自動控制領(lǐng)域中的貢獻眾所歸望。1980年他當選為中國科學院技術(shù)科學部學部委員。
近年來,張鐘俊又帶領(lǐng)同事們和同學們進行了大量的研究,他們總選取領(lǐng)域的前沿課題作為自己的研究對象,在研究中講究實際與理論并重。例如,預(yù)測控制是 70年代才提出的一種實用的控制技術(shù),張鐘俊及其同事們在這項技術(shù)剛誕生之際就予以非常的重視,他們進行了許多理論上的探索,提出了預(yù)測控制中控制和校正 分離的新框架,提出了雙重預(yù)測和分散信息的預(yù)測控制方法,并正著手應(yīng)用到化工工業(yè)控制中,在普遍注重算法設(shè)計的預(yù)測控制領(lǐng)域中,他們的工作稱得上是佼佼 者。此外在廣義系統(tǒng)、H∞設(shè)計技術(shù)等領(lǐng)域,他們都取得了重要進展。
也許是早年在上海市公用事業(yè)局工作的那段經(jīng)歷,張鐘俊一直關(guān)注著管理科學的發(fā)展。60年代前后,系統(tǒng)工程逐步形成了一門獨立的學科,它以全局的觀點出 發(fā),綜合應(yīng)用現(xiàn)代科學技術(shù)和先進的管理技術(shù),追求整體最優(yōu)規(guī)劃、實施方案和具體運行。60年代后期系統(tǒng)工程方法應(yīng)用到經(jīng)濟學和管理學等許多領(lǐng)域,表現(xiàn)出強 大的力量。1977年,祖國正從長期的動亂走向安定團結(jié),滿目瘡痍亟待治理,停滯多年的經(jīng)濟亟待奮起,規(guī)劃問題隨之而來。這一年,張鐘俊在廣州召開的一次 全國性學術(shù)會議上,提出了在我國推廣應(yīng)用系統(tǒng)工程的主張,成為我國首批倡導(dǎo)系統(tǒng)工程方法的科學家之一。在這次會議上,張鐘俊結(jié)合國際上成功應(yīng)用的范例,深 入淺出地介紹了系統(tǒng)工程的觀點、內(nèi)容和方法,與會者頗有振聾發(fā)聵之感。
圖9 在中國系統(tǒng)工程學會第七屆學術(shù)年會上
80年代前后,張鐘俊和其他學者一起,將大系統(tǒng)理論和系統(tǒng)工程方法結(jié)合在一起分析宏觀經(jīng)濟問題,提出了新一代的經(jīng)濟控制論。
經(jīng)濟控制論的發(fā)展可以有這樣一些里程碑:60年代奧斯卡·蘭格用經(jīng)典控制方法詳細討論了凱恩斯理論,將可靠性理論引入了經(jīng)濟領(lǐng)域,用控制理論方法研究了 經(jīng)濟現(xiàn)象的穩(wěn)定性;70年代鄒至莊在經(jīng)濟問題中引進了最優(yōu)控制方法,曼內(nèi)斯庫則引進了狀態(tài)空間方法和對國民經(jīng)濟大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)作了逐層剖析;到了80年代, 張鐘俊和他的同事們將最新的控制理論用于經(jīng)濟現(xiàn)象的分析,他們在經(jīng)濟控制問題中引進了能控性和能觀性,提出了經(jīng)濟系統(tǒng)建模的原則和步驟,提出了經(jīng)濟系統(tǒng)最 小實現(xiàn)模型,提出了動態(tài)投入產(chǎn)出分析法,闡述了經(jīng)濟系統(tǒng)仿真的意義和特點。這些論著后由中國數(shù)量經(jīng)濟研究會陜西分會在1981年整理出版。這些論文開拓了 我國經(jīng)濟控制的現(xiàn)代理論階段,對于建立我國的社會經(jīng)濟模型具有一定的啟示和指導(dǎo)作用。
1984年以來,張鐘俊和他的同事們應(yīng)用系統(tǒng)工程思想完成了新疆等地發(fā)展規(guī)劃的咨詢。張鐘俊的這些理論和實踐在我國系統(tǒng)工程發(fā)展史上無疑是一座豐碑。
有人說計算技術(shù)和自動控制是一對攣生兄弟,興許這是確切的,許多控制理論學者都非常重視計算機科學的進展。張鐘俊也持有這種觀點,并進一步認為計算機科學的突破是現(xiàn)代控制新理論誕生的助產(chǎn)婆。
1984年,張鐘俊又提出了以大系統(tǒng)理論為指導(dǎo),以微電腦應(yīng)用為突破手段,形成分級分布式計算機控制和信息管理的工業(yè)大系統(tǒng)理論,這個理論又簡稱為“一 大一微”。他以杰出的才能和淵博的知識勾劃了工業(yè)大系統(tǒng)的研究框架。他分析了這類系統(tǒng)信息結(jié)構(gòu)分散的特性,論述了微電腦應(yīng)用在控制中的基本作用,提出了計 算機通信、計算機協(xié)調(diào)等新的研究課題。
圖10 赴桂林復(fù)印機廠調(diào)研生產(chǎn)流水線
10年來,有張鐘俊參與的在國際和國內(nèi)第一流雜志或者重要的國際會議上發(fā)表的論文已過百篇,這些文章的內(nèi)容幾乎覆蓋了自動化的整個領(lǐng)域。張鐘俊擔任過 《電氣自動化》、《信息與控制》、《系統(tǒng)工程》和《微型電腦應(yīng)用》的主任編輯,《自動化學報》、《控制理論與應(yīng)用》和《系統(tǒng)工程理論與實踐》的編委。在我 國的自動化發(fā)展過程中,張鐘俊既是一位開拓者,又是一位始終戰(zhàn)斗在最前沿的學術(shù)帶頭人。
圖11 收集張鐘俊后期研究成果的6本論文集
來源:中國自動化學會網(wǎng)站