【口述歷史】我國著名控制理論專家黃琳先生

導(dǎo)語：秉承尊重歷史、以史為鑒、弘揚(yáng)傳承的理念，中國自動化學(xué)會于2015年特別打造“口述歷史”系列訪談欄目，走訪學(xué)會和自動化學(xué)科發(fā)展息息相關(guān)的老一輩科學(xué)家，探尋心靈深處的記憶，記錄心路歷程的點(diǎn)滴，為當(dāng)代自動化領(lǐng)域科技工作者了解歷史、傳承老一輩科學(xué)家的寶貴科學(xué)思想和精神財(cái)富提供有益借鑒。

本期“口述歷史”邀您一同走近我國著名控制理論專家黃琳先生。早在1964年，黃琳先生就獨(dú)立地提出單輸入線性系統(tǒng)極點(diǎn)配置定理，并將動態(tài)規(guī)劃與Lyapunov方法結(jié)合，成功地證明常系數(shù)線性系統(tǒng)二次型最優(yōu)控制問題解的存在性、唯一性；先后給出最優(yōu)控制的線性律、Riccati方程求解的序列逼近法，以及用輸出反饋實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制的充要條件，回答了國際上多年來未解決的基本問題；最早提出系統(tǒng)衰減時(shí)間的概念并給出估計(jì)式；提出了根據(jù)不同置信度的數(shù)據(jù)對振動系統(tǒng)建模的理論與方法，其精度優(yōu)于Brauch等流行的方法；與美國教授合作給出了魯棒控制中的重要結(jié)論棱邊定理，并進(jìn)一步提出了更為一般的邊界檢驗(yàn)理論。1993-1996年主持國家八五重大基金項(xiàng)目——復(fù)雜控制系統(tǒng)理論研究。本世紀(jì)開始他積極帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)投入與國防特別是航天有關(guān)的研究，在高超聲速飛行器控制上作出重要貢獻(xiàn)。十年前他受中科院信息技術(shù)科學(xué)部常委會委托領(lǐng)銜完成了控制科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略的研究。他曾獲得包括兩項(xiàng)國家自然科學(xué)獎在內(nèi)的多項(xiàng)國家、省部級獎勵，是控制理論界公認(rèn)的、杰出的學(xué)術(shù)帶頭人。

圖1：黃琳先生接受學(xué)會秘書處采訪

左起呂愛英、張楠、王成紅、黃琳、王飛躍、

王壇、叩穎、陶則宇

一、長于戰(zhàn)火年代，鍛造堅(jiān)韌性格

1935年，黃琳出生在江蘇揚(yáng)州的一個知識分子家庭，父親是中學(xué)教師，母親是小學(xué)教師。1937年日本侵華戰(zhàn)爭全面爆發(fā)，從2歲開始黃琳便跟隨父母在泰州一帶的農(nóng)村逃難?！坝袝r(shí)半夜聽見槍響就得匆忙起來跑著四處躲避?！睆?937年到1941年年初，黃琳一直處在一個動亂的環(huán)境中。黃琳的父親在戰(zhàn)時(shí)組建的江蘇省第一臨時(shí)中學(xué)教書，全家一起生活在農(nóng)村，過著不安定的生活，在一次轉(zhuǎn)移過程中，黃琳幾乎丟失。

后來，為了讓黃琳與哥哥能夠上小學(xué)，一家人又逃亡到了上海租界待了半年，直到太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)，又逃難到泰興農(nóng)村。

1942年下半年，黃琳一家回到了揚(yáng)州，而當(dāng)時(shí)揚(yáng)州已被日本人統(tǒng)治。黃琳父親仍回到未被日本人占領(lǐng)的江蘇省第一臨時(shí)中學(xué)任教，母親則帶著他和哥哥留在揚(yáng)州。父親也只能在寒暑假冒著風(fēng)險(xiǎn)，帶著家用回來住十天半月。

黃琳父母在當(dāng)時(shí)有些名望，但為了躲避日偽政權(quán)，就都被迫改了名字，一家人過著十分清貧的生活，直到抗戰(zhàn)勝利?？箲?zhàn)勝利后，母親的名字登上了當(dāng)?shù)氐闹邑懓?，解放前夕父親接受蘇北地下黨的要求，留在揚(yáng)州迎接解放，后來接任揚(yáng)州中學(xué)的校長。

這段在炮火紛飛戰(zhàn)亂年代下生活的經(jīng)歷，讓黃琳在耳濡目染中，養(yǎng)成了一種正直、忠誠和堅(jiān)韌的品格。

二、深耕領(lǐng)域發(fā)展，潛心培養(yǎng)人才

1953年，黃琳考入北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系。作為中國共產(chǎn)黨黨員，1955年黃琳聽從組織安排，在分專業(yè)時(shí)選擇了自己并非很感興趣的力學(xué)專業(yè)。

1956年關(guān)于知識分子問題會議提出了“向科學(xué)進(jìn)軍”的口號。周恩來隨后主持制定了“十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃”，有遠(yuǎn)見地提出和確定了四項(xiàng)“緊急措施”，即大力發(fā)展計(jì)算機(jī)、無線電電子學(xué)、半導(dǎo)體、自動化，并將新技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)和國防。于是，1956年10月，中國科學(xué)院自動化研究所應(yīng)運(yùn)而生。

黃琳先生第一次接觸自動化便是在1956年。時(shí)值2月，錢學(xué)森先生在中國科學(xué)院力學(xué)研究所講授“工程控制論”，北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系抽調(diào)了15個學(xué)生前往聽講，當(dāng)時(shí)正在念大學(xué)三年級的黃琳是其中之一?；貞浧疱X學(xué)森先生講授課程的經(jīng)歷，黃琳先生仍舊很是激動?！昂髞碛腥藛栁遥X先生剛回來，他用英文講課你們能聽得懂嗎？我說錢先生的課講得非常好，他上課除了XYZ之外，一句英文也沒有，甚至于sine、cosine都說成是正弦和余弦。作為控制理論界的大師，錢學(xué)森先生在授課時(shí)，站位很高，看問題很準(zhǔn)確，他在談到復(fù)變函數(shù)理論在控制中作用時(shí)精辟地指出，這主要可歸結(jié)為兩點(diǎn)，一是積分變換也就是拉氏變換、傅立葉變換，二是亞純函數(shù)按極點(diǎn)的展開式?！卞X學(xué)森先生授課的內(nèi)容讓黃琳印象十分深刻，也大大地激發(fā)了對控制理論的濃厚興趣，影響和堅(jiān)定了他從事控制理論研究的決心。

圖2：1985年由王仁院士率領(lǐng)拜訪錢學(xué)森先生

前排左起黃琳、錢學(xué)森、王仁、余同希，

后排左起魏慶鼎、武際可、周起釗、葉慶凱

但是，黃琳先生開始從事控制專業(yè)還要從1957年北京大學(xué)引進(jìn)控制科學(xué)方面的前蘇聯(lián)專家托洛依茨基說起。當(dāng)時(shí)，控制是屬于比較前沿的一門學(xué)科。黃琳先生覺得自己“非常幸運(yùn)”，既有幸聆聽了錢學(xué)森先生的工程控制論，還聽了托洛依茨基開設(shè)的課程，學(xué)到了最新最前沿的知識。盡管當(dāng)時(shí)力學(xué)界很多人覺得控制與力學(xué)關(guān)系不大、在力學(xué)搞控制前景不太樂觀，但是黃琳先生始終堅(jiān)持如一，“即使再孤立也要干”。憑著這股子韌勁，控制科學(xué)成為了黃琳先生終其一生的學(xué)術(shù)追求。到了上世紀(jì)末，國際力學(xué)界基于對力學(xué)進(jìn)展的分析也明確提出“動力學(xué)與控制”是當(dāng)代力學(xué)的最重要的研究方向之一。

1961年，黃琳先生在北京大學(xué)潛心開展科學(xué)研究。1963年，領(lǐng)先國際，開展了極點(diǎn)配置（國際上最早是由Wonham在1966年提出的）和二次型最優(yōu)控制的研究并獲得基礎(chǔ)性成果。

在人才培養(yǎng)方面，黃琳先生有著自己的要求和標(biāo)準(zhǔn)。1960年，還在讀研究生擔(dān)任助教的黃琳，便承擔(dān)起了在北大數(shù)力系開設(shè)控制系列課程的重任，他先后為一般力學(xué)專門化高年級學(xué)生開設(shè)了控制系統(tǒng)動力學(xué)、非線性調(diào)節(jié)原理、控制中的隨機(jī)過程、運(yùn)動穩(wěn)定性理論和最優(yōu)控制理論以及一些專題例如脈沖系統(tǒng)、高精度系統(tǒng)等。當(dāng)時(shí)國內(nèi)并無現(xiàn)成的教材，他授課的內(nèi)容大多取材于剛出現(xiàn)的一些外文專著和學(xué)術(shù)刊物上剛發(fā)表的重要論文，有些課程不僅在國內(nèi)而且在國際上當(dāng)時(shí)也是少有的。為了上好課他還自編教材。最近關(guān)于老科學(xué)家學(xué)術(shù)成長采集工程發(fā)掘出他當(dāng)時(shí)編寫的《控制系統(tǒng)動力學(xué)》和《最優(yōu)控制理論》兩本講義，有關(guān)專家閱讀后認(rèn)為今天這兩本講義仍具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。其中最優(yōu)控制理論講義的一個特點(diǎn)就是同時(shí)闡述了包含最大值原理、動態(tài)規(guī)劃和最速線性系統(tǒng)三大組成部分，這在國際上也是罕見的。近來他不顧自己已年過八旬，并克服當(dāng)年油印的講義紙張已發(fā)黃且字跡模糊不清的困難，對講義進(jìn)行了認(rèn)真地校正和加注，為形成電子版創(chuàng)造了有利條件，使當(dāng)今學(xué)者能順利閱讀半世紀(jì)前的著述，科學(xué)出版社已決定近期將此兩講義正式出版。由于黃琳先生敢為人先、勇于創(chuàng)新，憑借在力學(xué)和控制領(lǐng)域的深厚功底，在文化大革命前便培養(yǎng)了一批優(yōu)秀人才。雖然當(dāng)時(shí)北大培養(yǎng)具控制方向的學(xué)生只是在一般力學(xué)專門化內(nèi)進(jìn)行的，人數(shù)不多，但文革結(jié)束后在控制方向能迅速跟上國際前沿隨后即能擔(dān)當(dāng)重任的教授與博導(dǎo)中不少均出自他的門下。

文革結(jié)束后，國家事業(yè)百廢待興，控制理論的發(fā)展也一度落后于世界，但是黃琳先生培養(yǎng)的青年人才，憑著其扎實(shí)的理論功底，很快成長為各自所在單位的學(xué)術(shù)骨干，為我國控制理論的蓬勃發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。他要求學(xué)生走自己的路，不能盲目跟著外國人跑，他反對學(xué)生有一丁點(diǎn)成果就寫論文，或者把精力全部都花在編論文上。目前，黃琳先生培養(yǎng)出的研究生有很多已成為國內(nèi)外知名學(xué)者，其中有中國航天返回工程的著名專家、長江學(xué)者與國家杰出青年基金獲得者等。

三、輾轉(zhuǎn)曲折，醉心科學(xué)研究

1969年秋，為了建設(shè)三線，北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系遷至漢中?！爱?dāng)時(shí)根本不允許帶書，很多人就這樣放棄了自己多年的收藏和研究成果等?！倍S琳卻堅(jiān)持把自己多年的藏書、資料等都運(yùn)到了漢中，這些書籍讓他與控制理論始終保持著聯(lián)系。他在漢中這一待就是十年。

回京前夕，黃琳注意到多年的停滯不前已使中國控制理論處于落后的狀況，意識到現(xiàn)代控制理論對我國控制學(xué)科發(fā)展的的重要性，期望能提供一本適合控制與系統(tǒng)科學(xué)特點(diǎn)的線性代數(shù)書籍以彌補(bǔ)這一差距?！叭绻麤]有其他人做，那么我就去做?！辈还芎螘r(shí)才能回到北京，還身處漢中的黃琳便開啟了為期兩年的《應(yīng)用線性代數(shù)講義》編纂工作。后來，黃琳陸續(xù)在國防科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、南京理工大學(xué)等高校講授，贏得了聽課者和這些高校的高度肯定，對在我國特別是國防院校推廣和研究現(xiàn)代控制理論起到了重要作用。在此基礎(chǔ)上，黃琳又歷經(jīng)幾年精心修改，最終以“系統(tǒng)與控制理論中的線性代數(shù)”一書于1984年在科學(xué)出版社出版。該書影響了幾代控制學(xué)人的成長，對培養(yǎng)我國新一代控制科學(xué)家起到了重要的作用。2015年他已屆耄耋之年但仍以堅(jiān)定的決心與頑強(qiáng)的毅力結(jié)合近三十年控制科學(xué)的發(fā)展對該書進(jìn)行了修改，修訂版于2018年由科學(xué)出版社分上下冊出版。

1985年，黃琳作為訪問學(xué)者去了美國。由于他主要想利用美國的條件開展科研工作，便婉言謝拒了對方的課程安排。而是自己找到了一位控制理論的研究者C.V.Hollot開展合作研究。他們共同得到了棱邊定理等一系列的成果，C.V.Hollot也因與黃琳合作為主的一批成果而獲得了美國總統(tǒng)青年研究獎。隨后，他在國內(nèi)積極組織開展這一方向的研究，建立了包括邊界定理在內(nèi)的更為一般的邊界檢驗(yàn)理論。

圖3：1985-1986年

與美國馬薩諸塞大學(xué)的C.V.Hollot教授合作

1993年至1997年，黃琳主持國家八五重大基金項(xiàng)目《復(fù)雜控制系統(tǒng)理論的幾個關(guān)鍵問題》，在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下，穩(wěn)定了一支隊(duì)伍，推進(jìn)了我國復(fù)雜控制理論的研究水平。此外先后主持973項(xiàng)目子課題，攀登項(xiàng)目子課題，以及多項(xiàng)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目的研究任務(wù)等。1999年黃琳先生的研究成果——參數(shù)攝動控制系統(tǒng)的魯棒分析與綜合，獲得國家自然科學(xué)三等獎。2003年11月當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

談起過往的成就，黃琳先生謙虛地說道：“我只是蕓蕓眾生中的一員，沒有特殊的才能，只是運(yùn)氣不錯，再加上人也不笨?！?/p>

四、老驥伏櫪，寄望未來

黃琳先生雖已年屆古稀，面對國家國防的重大需求，成功地將他的團(tuán)隊(duì)帶領(lǐng)到國家航天急需的任務(wù)中。他們針對高超聲速飛行器飛行控制的難點(diǎn)，出色地完成了任務(wù)。航天科技集團(tuán)認(rèn)為他們的課題組在高超飛行器控制的一系列問題上開展了有特色的研究工作，取得了有應(yīng)用價(jià)值的理論成果，為航天科技集團(tuán)高超聲速國家重大專項(xiàng)項(xiàng)目的研制和成功實(shí)現(xiàn)試飛提供了理論和方法的支撐。由于這一貢獻(xiàn)他的課題組進(jìn)行的理論研究于2015年成功獲國家自然科學(xué)二等獎并成功地實(shí)現(xiàn)了與航天科技集團(tuán)穩(wěn)定的合作。

2011年中科院信息技術(shù)科學(xué)部常委會經(jīng)認(rèn)真研究認(rèn)為應(yīng)及時(shí)開展有關(guān)控制科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略的研究，并認(rèn)為這一重要任務(wù)依托北京大學(xué)并由黃琳院士主持完成是非常合適的。經(jīng)過兩年多努力先后組織了近百位華人一線教授積極參與完成了研究報(bào)告，并于2014年由科學(xué)出版社正式出版。隨后該項(xiàng)目又獲中科院與基金委聯(lián)合資助其后續(xù)研究。

圖4：2013年主持中科院學(xué)部

以“控制科學(xué)面臨的前沿科學(xué)與工程問題”為主題

的科學(xué)與技術(shù)前沿論壇

作為老一輩科學(xué)家，黃琳先生親歷了中國自動化學(xué)會從成立、發(fā)展到壯大的全過程，與學(xué)會結(jié)下了不解之緣。1961年中國自動化學(xué)會在天津召開第一次會員代表大會，剛在北京大學(xué)留校任教的黃琳出席了此次會議。當(dāng)時(shí)參會需要提交會議論文，黃琳先生便將研究生答辯的論文整理成了兩篇文章，分別是關(guān)于衰減時(shí)間估計(jì)和隨機(jī)李雅普諾夫函數(shù)方面的，論文得到了與會老一輩科學(xué)家的認(rèn)可。其中一篇文章經(jīng)補(bǔ)充修改，通過了由學(xué)會組織的評審并推薦到于1963年召開的第二屆國際自動控制聯(lián)合會（IFAC）學(xué)術(shù)大會上發(fā)表。1961年學(xué)會成立了由15個委員組成的控制理論專業(yè)委員會，黃琳先生便是其中之一。此外，黃琳先生還參與籌辦了《控制理論與應(yīng)用》雜志，并擔(dān)任《自動化學(xué)報(bào)》等控制刊物編委多屆，為中國控制理論的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。

2021年是中國自動化學(xué)會成立60周年華誕，在訪談過程中，黃琳先生對學(xué)會的未來發(fā)展寄予厚望，希望學(xué)會能夠緊抓科技前沿，深耕學(xué)科發(fā)展，助力人才培養(yǎng)，真正將廣大的自動化領(lǐng)域科技工作者團(tuán)結(jié)在周圍，為中國的未來發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

編后語：

黃琳先生生于戰(zhàn)火年代，在病魔和流離的陰影中頑強(qiáng)成長，終成控制學(xué)林中一棵挺拔喬木，他潛心治學(xué)、成果斐然，以滿腔熱忱筑成學(xué)科基業(yè)，潛心奉獻(xiàn)傳道育人；動亂曲折之際，他在崎嶇的科研之路上雖壯志難酬，仍勇?lián)рx。面對過往的成就，黃琳先生甚為淡然，他將一切都?xì)w功于自己的幸運(yùn)，但所有的成功并非偶然，其背后蘊(yùn)藏著無盡的汗水和淚水。歷經(jīng)人生種種的黃琳先生，是一位謙遜、包容、思想豐盈的智者，希望我們能夠汲取老一輩科學(xué)家人淡如菊又堅(jiān)韌如松的品質(zhì)，在科研道路闖出自己的一片天地。在此，也誠摯祝愿以黃琳先生為代表的老一輩科學(xué)家身體康健，萬事順意。