發布時間:2019-07-11 科技相關
鐘萬勰
中國科學院院士、工程力學與計算力學專家,中國計算力學發展的奠基人之一,英國威爾士卡迪夫大學、香港大學名譽教授,先后獲1998年國際計算力學協會FELLOW獎、2001年何梁何利科技進步獎和全國模范教師稱號、2010年國家自然科學獎二等獎,以及2011年ICCES終身成就獎等。
半個世紀來,中國科學院院士、中國計算力學奠基人之一、大連理工大學教授鐘萬勰從來都是以一名闖將的姿態,沖鋒在科學發展的最前沿,為我國計算力學事業貢獻著他的汗水和智慧。
他始終秉承寓教育于日常的育人理念,幾十年如一日辛勤耕耘于教書育人第一線,帶領著學生們徜徉在力學的奇妙世界里,盡情地享受著“辛”之美。
雖然已是85歲高齡,但每學期,鐘萬勰仍然在為高年級本科生或研究生上課。
問及何以能在耄耋之年矢志不渝、頑強求索,他回答說:“面向國際科學技術前沿,面向國家重大需求,面向高水平人才培養,讓更多的學生理會‘辛’體系的妙處,與‘辛’‘結緣’。”
挑戰“辛幾何”創建“辛代數”
“中行獨復,以從道也。”
從小目睹了日本侵略者對國人欺凌的鐘萬勰,在其父親、我國電機和電氣工程的先驅和奠基者鐘兆琳“不做亡國奴、不畏強權”的情懷影響下,一直具有強烈的民族氣節和愛國情懷。
他總是以挑戰“洋人”的精神,攀登在科學的山路上,振臂高呼:崛起、創新,闖出一番事業來。“別熊,要給中國數學爭一席之地”,強調“關鍵要走對路子”“思路一改,境界大開!”
鐘萬勰用一生的奮斗,探索著求新之路,在計算結構力學與最優控制交叉學科上取得了豐碩成果。
20世紀70年代初,由于電子計算機的應用,國際上力學研究和應用發生了巨大變化。但我國學術界卻幾乎停滯不前,這令一些有識之士焦慮不已。
鐘萬勰通過閱讀外文資料,初步掌握了計算機的性能和應用方法。但當時,大連還沒有可用的計算機。
為了打開局面,在中國科學院院士錢令希的幫助下,鐘萬勰帶領一支小分隊到上海去開拓。
那里的條件很艱苦,全上海僅在市計算中心有兩臺小型計算機可用,每天只在半夜12點前后給他們安排10~15分鐘的上機時間;而且為了準備紙帶,還得在清晨6點以前去“占領”為數很少的穿孔機。
即便如此,鐘萬勰已經感到十分滿足。
他率領小分隊廢寢忘食地工作,生病發高燒也來上機。為了趕任務,他經常連軸轉,幾天幾夜得不到好好休息。
功夫不負有心人,在短短一年多的時間內,鐘萬勰等人大展才華,用當時國內很少人應用的計算機自動化語言,編制出了從平面框架、空間網架、薄壁桿件到升板結構、國家水塔標準圖系列中的三維力學分析等多種程序,使我國在計算力學領域與國際水平的巨大差距,一下子縮小了許多。
他們編制的程序很快被上海市政工程設計院、船舶設計總院、華東建筑設計院等設計單位應用,上海電視塔、遼寧與上海的體育館、上海衛星地面站的大型天線和重慶長江大橋等關鍵性的力學分析,也都借助他們的軟件得到了圓滿的解決。
這以后,他更以非凡的勇氣和魄力,組織開發大型復雜結構的多層子結構三維分析集成系統。
僅用一年多的時間,就基本調通了這一名為JIGFEX的高水平大型軟件系統,為我國的經濟建設發揮了十分重大的作用。
馬克思說:“科學沒有平坦的大道,只有不畏勞苦沿著陡峭山路攀登的人,才有希望到達光輝的頂點。”
鐘萬勰最珍視的書簽上寫的就是這句名言。對他而言,挑戰“辛幾何”,創建“辛代數”就是他腳下的那條“陡峭山路”。
1939年,普林斯頓大學數學家赫爾曼·韋爾在運用數學進行動力學分析時,在國際上首次建立了“辛幾何”體系,而鐘萬勰則用多年的艱辛努力,挑戰了這個盛行西方半個世紀的體系,并創建了“辛代數”體系。
相較于“辛幾何”,“辛代數”體系反其道而行之,擺脫了高深難懂、脫離工程實際的局限性,將分析動力學與分析結構力學連接起來,創造了國際力學領域一個嶄新的標志性成果。
不僅如此,鐘萬勰在上世紀60年代,在“牛棚里”為我國第一艘核潛艇進行了“核潛艇耐壓殼體錐柱結合殼體穩定性設計”,確保我國第一艘核潛艇成功潛水。
1978年,全國科學大會在北京舉行。在大連工學院(大連理工大學前身)受到大會嘉獎的4項力學成果中,鐘萬勰在其中3項發揮了重要作用。同年,他由講師被破格提升為教授。
其后,他又多次獲得國家自然科學獎和多項部委級科技進步獎。1984年,中國計算力學協會正式成立,鐘萬勰被推舉為該協會的首任主任委員。
1986年,他率團出席了世界計算力學協會成立大會,并被推舉為該協會執委會的11位常務執行委員之一,任職至今。
踐行振興民族之責任
錢學森曾致信鐘萬勰創建的“辛”體系:“是您使彈性力學的工程計算體系適應了電子計算機時代的要求,真是立了大功!”
這也是鐘萬勰為何不辭辛苦傳授“辛”體系的深刻用意。
為此,鐘萬勰不僅在大連理工大學講學,還在北京大學、中國科學技術大學、哈爾濱工業大學、上海交通大學等作過系列講座。
近年來,鐘萬勰把“辛”體系按照祖沖之方法論進行歸結,找尋中華民族科學之“根”。“教書育人”“課程思政”被融入他教學科研的每項工作中。
研究生牛勇說:“鐘院士上課經常強調中國文化,對我影響非常大。”
“我講的課總是扣住我們國家的需要,研究數學是為了應用,不是玩數學,沒有應用,我們做它干什么?不懂就要去探索,我講的只是基礎,不能包打天下。”鐘萬勰說。
讓計算力學這一應用基礎學科服務國家重大需求,發揮創新引領作用,是鐘萬勰一生秉持的信念。
上世紀70年代,大連理工大學計算力學在服務國民經濟發展中在國內異軍突起,在國際上產生重要影響,而鐘萬勰就是這支隊伍中沖鋒陷陣的闖將。
科學研究要有道路自信、理論自信、體系自信,自信的底氣來自科學研究適應時代發展,“不是看誰先發明的,故步自封、沒有超越不行”。
鐘萬勰講授自己學術體系的創建過程,以此教誨學生創新的重要性。
20世紀90年代以來,鐘萬勰深入地分析了現代控制論的基本方程與求解方法,將最優控制理論、哈密頓數學理論引入到彈性力學,開創“辛”數學方法在工程力學中的應用;將結構力學中的混合變分原理和子結構凝聚算法移植到最優控制,形成了黎卡提方程的精細積分法,獲得計算機上的精確解。
這是一個精度高、穩定性好的算法,解決了現代控制論中的關鍵性難點。精細積分方法現已被擴展到廣泛的工程和科學領域。
傳統“辛”體系與計算科學融合不足,而鐘萬勰的“辛”體系在“離散分析”基礎上,又經過4年研究,成功引入數值計算,這樣分析動力學、分析結構力學經“離散”分析,便可進行數值計算。
鐘萬勰還率團隊為這一理論體系設計了系統軟件,理論成果得以應用,適應了信息化、數字化時代需要。
而且,鐘萬勰的“最優控制理論”對機器人快速機動操作,制導武器的精確打擊和攔截,衛星編隊隊形的重構以及飛機起飛、降落階段的姿態調整等,都在發揮重要作用。
潛心育人 矢志一生的追求
在學生眼中,鐘萬勰有儒雅氣質、廣闊胸懷。數十年間,他培養學生百余人,有的留在大連理工大學,有的在大江南北為國效力。
無論身在何處,他們都不會忘記東山紅樓里那間不起眼的辦公室,都會想起導師鐘萬勰在那里給他們講過的理論和推倒演算。
如今,這位85歲的老人每學期仍然在為高年級本科生或研究生上課,一周兩次,雷打不動。
“每周兩次課,您累不累?”“怎么不累,這是個力氣活。”85歲的老人每次上課前都少吃飯,他說:“少吃,胃里沒負擔,保持力氣。”
從家到辦公室,雖然道不遠,可鐘萬勰要歇兩回,一次吃藥,治心臟病的藥;一次休息。
“您完全可以不上課呀?”鐘萬勰連用三個“不”,態度堅定地說:“不敢輕視它,只要身體允許就堅持。上課是熱身,使我始終處于研究狀態,同時也帶年輕教師。”
教書育人,教的是知識,培育的是心靈。
鐘萬勰弟子、大連理工大學教授吳承偉至今仍記得十幾年前,他在窗下看到老師身居45平米小屋,大夏天光著膀子在計算機旁工作的感人一幕。
他說:“那一刻,讓我對鐘先生肅然起敬。”
鐘萬勰講授的課程是“經典力學‘辛’講”,他親自編寫教材,免費發放給學生。雖然腿腳不便,但不麻煩別人,自帶個“小墩子”,放在講臺旁,方便上下。
只是去年冬天做了心臟手術后,原來的“小墩子”邁不上去,學部兩位年輕老師利用周末時間動手另做了一個踏臺。
這是傳承的力量。
凡是聽過鐘萬勰課的學生,都有一個共同感受,就是他的民族氣節、傳統文化底蘊從講課中自然地流露出來,“不要小看給學生上課,我還要把教材再修改,把祖沖之愈加突出寫在前邊”。
近年來,鐘萬勰把“辛”體系按照祖沖之方法論進行歸結,找尋中華民族科學之“根”,揚中國人志氣。
可以說,“教書育人”“課程思政”在鐘萬勰這里發自肺腑,真情實感地融入他教學科研的每項工作中。
鐘萬勰用自己不斷超越、不懈求“新”的一生對學生說:“行成于思,毀于隨。”“總隨別人走,能隨出原創成果嗎?原創是闖出來的,不是隨出來的。”“有人說我的‘最優控制’和‘洋人’不一樣,我干嗎和‘洋人’一樣,我做出來的就好使,你做不過我!”
支撐鐘萬勰一生敢闖敢拼的是他不崇尚“洋人”,骨子里那股傲氣和勇氣。
“不要迷信‘洋人’,‘洋人’也有誤區,我們要搞出自己的東西來”“闖出特色思路”;這些話語穿插進他講課中、與學生的交流中;“中行獨復,以從道也”,總是放在他出版的書籍以及給學生編寫的教材封面上。
研究生肖文靈說:“我以前認為‘辛’是計算機方面的,但我現在明白,應該怎么樣使之跟力學相結合,鐘院士給我們指出了大方向,怎么走前面的路,很受啟發。”
鐘萬勰數十年如一日的勤奮換來的是一連串閃光的記錄。“我雖然老了,但新課題我都愿意做,機會來了,就得抓住!”鐘萬勰斗志不減。
《中國科學報》 (2019-07-10 第5版 學人)