作者:姚璐 温才妃 来源: 中国科学报 发布时间:2019/7/10 10:03:43
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钟万勰:与“辛”同辉

 

科学研究要有道路自信、理论自信、体系自信,自信的底气来自科学研究适应时代发展,不是看谁先发明的,故步自封、没有超越不行。

■本报通讯员 姚璐 记者 温才妃

钟万勰

中国科学院院士、工程力学与计算力学专家,中国计算力学发展的奠基人之一,英国威尔士卡迪夫大学、香港大学名誉教授,先后获1998年国际计算力学协会FELLOW奖、2001年何梁何利科技进步奖和全国模范教师称号、2010年国家自然科学奖二等奖,以及2011年ICCES终身成就奖等。

半个世纪来,中国科学院院士、中国计算力学奠基人之一、大连理工大学教授钟万勰从来都是以一名闯将的姿态,冲锋在科学发展的最前沿,为我国计算力学事业贡献着他的汗水和智慧。

他始终秉承寓教育于日常的育人理念,几十年如一日辛勤耕耘于教书育人第一线,带领着学生们徜徉在力学的奇妙世界里,尽情地享受着“辛”之美。

虽然已是85岁高龄,但每学期,钟万勰仍然在为高年级本科生或研究生上课。问及何以能在耄耋之年矢志不渝、顽强求索,他回答说:“面向国际科学技术前沿,面向国家重大需求,面向高水平人才培养,让更多的学生理会‘辛’体系的妙处,与‘辛’‘结缘’。”

挑战“辛几何”创建“辛代数”

“中行独复,以从道也。”

从小目睹了日本侵略者对国人欺凌的钟万勰,在其父亲、我国电机和电气工程的先驱和奠基者钟兆琳“不做亡国奴、不畏强权”的情怀影响下,一直具有强烈的民族气节和爱国情怀。

他总是以挑战“洋人”的精神,攀登在科学的山路上,振臂高呼:崛起、创新,闯出一番事业来。“别熊,要给中国数学争一席之地”,强调“关键要走对路子”“思路一改,境界大开!”

钟万勰用一生的奋斗,探索着求新之路,在计算结构力学与最优控制交叉学科上取得了丰硕成果。

20世纪70年代初,由于电子计算机的应用,国际上力学研究和应用发生了巨大变化。但我国学术界却几乎停滞不前,这令一些有识之士焦虑不已。钟万勰通过阅读外文资料,初步掌握了计算机的性能和应用方法。但当时,大连还没有可用的计算机。

为了打开局面,在中国科学院院士钱令希的帮助下,钟万勰带领一支小分队到上海去开拓。那里的条件很艰苦,全上海仅在市计算中心有两台小型计算机可用,每天只在半夜12点前后给他们安排10~15分钟的上机时间;而且为了准备纸带,还得在清晨6点以前去“占领”为数很少的穿孔机。即便如此,钟万勰已经感到十分满足。

他率领小分队废寝忘食地工作,生病发高烧也来上机。为了赶任务,他经常连轴转,几天几夜得不到好好休息。功夫不负有心人,在短短一年多的时间内,钟万勰等人大展才华,用当时国内很少人应用的计算机自动化语言,编制出了从平面框架、空间网架、薄壁杆件到升板结构、国家水塔标准图系列中的三维力学分析等多种程序,使我国在计算力学领域与国际水平的巨大差距,一下子缩小了许多。

他们编制的程序很快被上海市政工程设计院、船舶设计总院、华东建筑设计院等设计单位应用,上海电视塔、辽宁与上海的体育馆、上海卫星地面站的大型天线和重庆长江大桥等关键性的力学分析,也都借助他们的软件得到了圆满的解决。这以后,他更以非凡的勇气和魄力,组织开发大型复杂结构的多层子结构三维分析集成系统。仅用一年多的时间,就基本调通了这一名为JIGFEX的高水平大型软件系统,为我国的经济建设发挥了十分重大的作用。

马克思说:“科学没有平坦的大道,只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人,才有希望到达光辉的顶点。”钟万勰最珍视的书签上写的就是这句名言。对他而言,挑战“辛几何”,创建“辛代数”就是他脚下的那条“陡峭山路”。

1939年,普林斯顿大学数学家赫尔曼·韦尔在运用数学进行动力学分析时,在国际上首次建立了“辛几何”体系,而钟万勰则用多年的艰辛努力,挑战了这个盛行西方半个世纪的体系,并创建了“辛代数”体系。

相较于“辛几何”,“辛代数”体系反其道而行之,摆脱了高深难懂、脱离工程实际的局限性,将分析动力学与分析结构力学连接起来,创造了国际力学领域一个崭新的标志性成果。

不仅如此,钟万勰在上世纪60年代,在“牛棚里”为我国第一艘核潜艇进行了“核潜艇耐压壳体锥柱结合壳体稳定性设计”,确保我国第一艘核潜艇成功潜水。

1978年,全国科学大会在北京举行。在大连工学院(大连理工大学前身)受到大会嘉奖的4项力学成果中,钟万勰在其中3项发挥了重要作用。同年,他由讲师被破格提升为教授。其后,他又多次获得国家自然科学奖和多项部委级科技进步奖。1984年,中国计算力学协会正式成立,钟万勰被推举为该协会的首任主任委员。1986年,他率团出席了世界计算力学协会成立大会,并被推举为该协会执委会的11位常务执行委员之一,任职至今。

践行振兴民族之责任

钱学森曾致信钟万勰创建的“辛”体系:“是您使弹性力学的工程计算体系适应了电子计算机时代的要求,真是立了大功!”

这也是钟万勰为何不辞辛苦传授“辛”体系的深刻用意。为此,钟万勰不仅在大连理工大学讲学,还在北京大学、中国科学技术大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学等作过系列讲座。

近年来,钟万勰把“辛”体系按照祖冲之方法论进行归结,找寻中华民族科学之“根”。“教书育人”“课程思政”被融入他教学科研的每项工作中。研究生牛勇说:“钟院士上课经常强调中国文化,对我影响非常大。”

“我讲的课总是扣住我们国家的需要,研究数学是为了应用,不是玩数学,没有应用,我们做它干什么?不懂就要去探索,我讲的只是基础,不能包打天下。”钟万勰说。

让计算力学这一应用基础学科服务国家重大需求,发挥创新引领作用,是钟万勰一生秉持的信念。上世纪70年代,大连理工大学计算力学在服务国民经济发展中在国内异军突起,在国际上产生重要影响,而钟万勰就是这支队伍中冲锋陷阵的闯将。

科学研究要有道路自信、理论自信、体系自信,自信的底气来自科学研究适应时代发展,“不是看谁先发明的,故步自封、没有超越不行”。钟万勰讲授自己学术体系的创建过程,以此教诲学生创新的重要性。

20世纪90年代以来,钟万勰深入地分析了现代控制论的基本方程与求解方法,将最优控制理论、哈密顿数学理论引入到弹性力学,开创“辛”数学方法在工程力学中的应用;将结构力学中的混合变分原理和子结构凝聚算法移植到最优控制,形成了黎卡提方程的精细积分法,获得计算机上的精确解。这是一个精度高、稳定性好的算法,解决了现代控制论中的关键性难点。精细积分方法现已被扩展到广泛的工程和科学领域。

传统“辛”体系与计算科学融合不足,而钟万勰的“辛”体系在“离散分析”基础上,又经过4年研究,成功引入数值计算,这样分析动力学、分析结构力学经“离散”分析,便可进行数值计算。钟万勰还率团队为这一理论体系设计了系统软件,理论成果得以应用,适应了信息化、数字化时代需要。

而且,钟万勰的“最优控制理论”对机器人快速机动操作,制导武器的精确打击和拦截,卫星编队队形的重构以及飞机起飞、降落阶段的姿态调整等,都在发挥重要作用。

潜心育人 矢志一生的追求

在学生眼中,钟万勰有儒雅气质、广阔胸怀。数十年间,他培养学生百余人,有的留在大连理工大学,有的在大江南北为国效力。无论身在何处,他们都不会忘记东山红楼里那间不起眼的办公室,都会想起导师钟万勰在那里给他们讲过的理论和推倒演算。

如今,这位85岁的老人每学期仍然在为高年级本科生或研究生上课,一周两次,雷打不动。

“每周两次课,您累不累?”“怎么不累,这是个力气活。”85岁的老人每次上课前都少吃饭,他说:“少吃,胃里没负担,保持力气。”

从家到办公室,虽然道不远,可钟万勰要歇两回,一次吃药,治心脏病的药;一次休息。

“您完全可以不上课呀?”钟万勰连用三个“不”,态度坚定地说:“不敢轻视它,只要身体允许就坚持。上课是热身,使我始终处于研究状态,同时也带年轻教师。”

教书育人,教的是知识,培育的是心灵。

钟万勰弟子、大连理工大学教授吴承伟至今仍记得十几年前,他在窗下看到老师身居45平米小屋,大夏天光着膀子在计算机旁工作的感人一幕。他说:“那一刻,让我对钟先生肃然起敬。”

钟万勰讲授的课程是“经典力学‘辛’讲”,他亲自编写教材,免费发放给学生。虽然腿脚不便,但不麻烦别人,自带个“小墩子”,放在讲台旁,方便上下。只是去年冬天做了心脏手术后,原来的“小墩子”迈不上去,学部两位年轻老师利用周末时间动手另做了一个踏台。

这是传承的力量。

凡是听过钟万勰课的学生,都有一个共同感受,就是他的民族气节、传统文化底蕴从讲课中自然地流露出来,“不要小看给学生上课,我还要把教材再修改,把祖冲之愈加突出写在前边”。近年来,钟万勰把“辛”体系按照祖冲之方法论进行归结,找寻中华民族科学之“根”,扬中国人志气。可以说,“教书育人”“课程思政”在钟万勰这里发自肺腑,真情实感地融入他教学科研的每项工作中。

钟万勰用自己不断超越、不懈求“新”的一生对学生说:“行成于思,毁于随。”“总随别人走,能随出原创成果吗?原创是闯出来的,不是随出来的。”“有人说我的‘最优控制’和‘洋人’不一样,我干吗和‘洋人’一样,我做出来的就好使,你做不过我!”支撑钟万勰一生敢闯敢拼的是他不崇尚“洋人”,骨子里那股傲气和勇气。“不要迷信‘洋人’,‘洋人’也有误区,我们要搞出自己的东西来”“闯出特色思路”;这些话语穿插进他讲课中、与学生的交流中;“中行独复,以从道也”,总是放在他出版的书籍以及给学生编写的教材封面上。

研究生肖文灵说:“我以前认为‘辛’是计算机方面的,但我现在明白,应该怎么样使之跟力学相结合,钟院士给我们指出了大方向,怎么走前面的路,很受启发。”

钟万勰数十年如一日的勤奋换来的是一连串闪光的记录。“我虽然老了,但新课题我都愿意做,机会来了,就得抓住!”钟万勰斗志不减。

《中国科学报》 (2019-07-10 第5版 学人)
 
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