序
2016 年岁末的一天,陈翰馥院士的一些学生和中国科学院系统控制重点实验室的几位同事聚在一起,自发地想为陈翰馥的八十岁华诞筹备一点贺寿事宜。当时议定的一件事是编辑一本影集,反映陈老师的八十年人生历程和他与学生、同事共同经历过的岁月掠影。七嘴八舌之下,有人提议:为陈老师写一本传记。程代展因平时喜欢舞文弄墨,成了众人推举的目标。
程代展回想起从1978 年到中国科学院数学研究所读研,至今四十余年,不但在学术上得到陈老师的许多指导,而且在生活上、在人生道路上得到的陈老师的提携和指点,更是不胜枚举。这种亦师亦友的情谊不是只言片语所能表达的。关于陈老师的学问、为人等许多事情至今历历在目,感人至深。于是,在众人的推举下,程代展也就勉为其难地应承了下来。但毕竟术业有专攻,于是邀请了陈老师的博士后和长期合作者方海涛参与写作和学术把关。而材料的组织、文图的编辑,则是齐洪胜的特长,于是,便有了三人的写作团队。
在写作过程中,我们多次同陈老师深谈,同时,也采访了他的一些学生和同事。在这个过程中,我们更加了解陈老师的思想、情怀,这令我们感触良多:不仅看到了一位杰出的学者,更发现了一种高尚的人格,仿佛听到一首感人至深的生命之歌。
陈翰馥1937年2月生于浙江杭州,1948年入浙江绍兴县立中学,后并入浙江省立绍兴中学,1952 年因父亲工作调动转入上海复兴中学。从中学起他就对数学产生了浓厚兴趣,立志学数学。1954年高中毕业后被保送到留苏预备部,在北京工业俄语专科学校学习一年俄语。1955年暑期宣布留苏学员分配方案,他被分到列宁格勒水运工程学院工程经济系,这个专业和数学相距甚远,但考虑到国家的需要,他和许多热血青年们一道打点行装,登上了北去的列车。
1957年暑期,陈翰馥在第聂伯河基辅港实习期间获悉国家正在调整留学生专业,成为数学家的愿望又在他胸中燃起,他只身前往我国设在莫斯科的留学生管理处,力陈理由,申请更换专业。或许是个人命运注定与数学有着不解之缘,他的申请获得批准并于1957年秋季转入著名的列宁格勒国立大学(今俄罗斯圣彼得堡国立大学) 数学力学系,许多国际知名数学家(菲赫金哥尔茨、法捷耶夫、林尼克、伊勃拉基莫夫等) 亲自授课,以门门5分的成绩于1961 年毕业,陈翰馥的导师挽留他继续留苏深造,但未能如愿。
陈翰馥回国后被分配到中国科学院数学研究所,1962年成为钱学森和关肇直创建的控制理论研究室首批成员,任研究实习员。1978 年陈翰馥被破格提升为中国科学院数学研究所副研究员,1979年10 月转入新成立的系统科学研究所,1983年被评为博士研究生导师,1986年晋升为研究员,1987——1991年任中国科学院系统科学研究所副所长,1994年任中国科学院系统控制开放实验室首位主任,1995——1998年任中国科学院系统科学研究所所长,现为中国科学院数学与系统科学研究院研究员。
陈翰馥于1987年和1997年先后两次获国家自然科学奖三等奖,1993年当选中国科学院院士,1996年当选美国电气和电子工程师协会(IEEE)会士(fellow),2005年当选第三世界科学院院士,2006年当选国际自动控制联合会(IFAC) 会士,2014年当选国际系统与控制科学院院士,2014年被评为“科学中国人年度人物”。曾任中国科学院数学与系统科学研究院学术委员会副主任(2003——2012年)、中国自动化学会理事长(1993——2002年)、中国数学会常务理事(1993——1999年)、国际自动控制联合会理论委员会副主席(1987——1993年)、技术局成员(1993——2002年)、理事会成员(council member, 2002——2005 年)。曾任《系统科学与数学》和《控制理论与应用》主编,国内期刊《中国科学》《科学通报》《数学学报》《应用数学学报》《数学物理学报》和国际期刊Systems and Control Let-ters、Adaptive Control and Signal Processing、Stochastics and Stochastic Re-ports、Control and Cybernetics、Discrete Event Dynamic Systems、Nonlinear Dynamics and Systems Theory 等多家学术刊物编委。曾任Asian Journal of Control 及Kybernetes 的顾问,BirkhÄauser 出版的系列书Systems & Con-trol: Foundations and Applications 的副主编(1988——2001年) 及顾问(2001年——)。
陈翰馥最初从事随机信号的滤波、内插与预报,1966年他与合作者在《自动化学报》上发表了处女作《多项式叠加平稳过程信号的预报过滤问题》,之后由于“文化大革命”,研究工作中断5年之久。1971年恢复研究工作后,他主要研究随机系统的状态估计及控制和对策等。从20世纪80年代至今,陈翰馥主要从事递推辨识、随机逼近及自适应控制的理论研究,这一时期完成了他迄今为止最重要的研究工作,使他逐步走向世界,成为使我国控制理论在国际学术界产生较大影响的学者。陈翰馥的主要学术成就如下。
(1) 20 世纪六七十年代,陈翰馥系统地研究了线性随机系统能观性和不用初值的状态估计的联系,给出了随机能观性和能控性的新定义,克服了以往这两个概念在确定性和随机性情形下不能统一的缺陷,当系统随机能观时,他还给出了不用初始条件的状态估计的递推公式,其代表性学术论文On stochastic observability and controllability (《关于随机能观性和能控性》) 是“文化大革命”结束后代表我国参加1978年在赫尔辛基举行的IFAC第七届世界大会的唯一论文,在会上宣读后受到同行的重视和好评,并被推荐到IFAC学术期刊Automatica于1980年全文发表。在这期间陈翰馥的另一项代表工作是奇异随机控制问题,他给出了使指标趋于最优的随机控制序列,从而解决了这一曾在20世纪六七十年代长期没有解决的问题。
(2) 在20世纪80年代,陈翰馥的研究转向随机系统的辨识和自适应控制。他于1982年发表在《中国科学》上的论文《最小二乘辨识的强一致性及收敛速度》较早证明了当常用的“持续激励”条件不满足且噪声方差可能无界增长时最小二乘估计的强一致性。在此期间,他把当时在国际上流行的分析递推算法的常微分方程方法和鞅方法结合起来,得到一大类梯度型算法收敛的充分条件,并把“小激励”方法用到自适应控制中,使跟踪误差小于任一事先给定值,同时参数估计收敛到真值。加拿大P. Caines教授在他的专著Linear Stochastic Systems (John Wiley, 1988年) 中把这个条件称为“陈氏条件”,并用相当大的篇幅引用了该结果。在随机系统的辨识和自适应控制方面,陈翰馥与合作者给出了估计误差的收敛(或发散) 速度,并用“衰减激励”方法,给出最优随机自适应控制,同时使系统的参数估计值收敛到真值。“衰减激励”方法在国外学术刊物上被公开评价为“强有力的方法”。
(3) 在20世纪90年代,陈翰馥着重研究随机逼近算法以及用随机逼近算法解决系统控制和信号处理中的问题。随机逼近算法从20世纪50年代初提出来后,广泛地用于参数估计、优化等领域,但保证算法收敛所要求的条件不易满足,从而这类算法应用范围受到很大限制。早在20世纪80年代,陈翰馥就和合作者提出“变界截尾”的方法,不用再对未知函数限制增长速度,这种算法后来称为“扩展截尾的随机逼近算法”。陈翰馥致力于把收敛条件降到最低,使随机逼近应用范围大为拓广。目前,扩展截尾的随机逼近算法已成功地应用于非线性系统辨识、自适应控制、自适应滤波、大范围优化、主成分分析等领域。
(4) 进入21世纪以来,陈翰馥的研究重点在系统辨识方面,特别是Hammerstein和Wiener系统等非线性随机系统及变量带误差系统的辨识。目前对这几类系统常用的辨识方法是对固定样本数据集用优化方法求估计,当得到新的数据时,新的估计值不能用修正已有估计值的办法递推地获得,所以当数据值能不断获得时,已有的方法并不适用并且也不能保证以概率1的收敛性。陈翰馥对Hammerstein和Wiener系统及线性变量带误差系统都给出了递推辨识算法,并证明了算法给出估计的强一致性,对Hammerstein和Wiener系统,不仅在辨识而且在自适应控制方面也取得了进展,给出的自适应控制使调节误差渐近地趋于极小值。
陈翰馥迄今为止发表期刊论文210余篇、专著8本,其中4本在美
国及荷兰出版(John Wiley、BirkÄauser、Kluwer、CRC Press 各出版一本),其余4 本在国内出版。他先后到加拿大、美国、日本、澳大利亚、法国、荷兰、奥地利、中国香港等地做合作研究。1988 年他负责组织的IFAC系统辨识与参数估计国际会议在北京成功举行,对后来我国竞争主办1999年IFAC第十四届世界大会起了重要作用。陈翰馥参与了那届会议的组织和领导工作,并担任国际程序委员会主席,为会议的成功举行做出了重要贡献。
陈翰馥是国内随机系统控制理论研究的先行者和奠基人。在他培养的学生中涌现出中国科学院院士、国家杰出青年基金获得者、美国IEEE 会士等一批自动控制理论的领军人物。陈翰馥院士为系统控制研究人才的培养、推动系统控制理论在中国的发展做出了杰出贡献。