我國控制理論與控制工程專家 吳宏鑫院士
發布時間：2021-09-15
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導語：秉承尊重歷史、以史為鑒、弘揚傳承的理念，中國自動化學會于2015年特別打造“口述歷史”系列訪談欄目，走訪學會和自動化學科發展息息相關的老一輩科學家，探尋心靈深處的記憶，記錄心路歷程的點滴，為當代自動化領域科技工作者了解歷史、傳承老一輩科學家的寶貴科學思想和精神財富提供有益借鑒。
本期學會采訪的是吳宏鑫院士。吳宏鑫，中國自動化學會特聘顧問，控制理論與控制工程專家，中國科學院院士，北京控制工程研究所研究員、資深技術顧問，中國空間技術研究院技術顧問，中國航天科技集團有限公司科技委顧問、博士生導師。主要從事航天和工業領域的自適應控制和智能控制理論與應用研究，先后承擔了衛星型號任務、國家“863”課題、部重點預研課題、國家自然科學基金重點項目和工業控制等10多項國家任務和工程項目。1965年畢業于清華大學自動控制系。2003年當選為中國科學院院士。獲得了多項研究成果，其中獲國家發明三等獎和二等獎各1項，部級科技進步一等獎1項、二等獎5項，全國優秀科技圖書二等獎1項，獲國家發明專利多項。
圖1 吳宏鑫院士接受學會秘書處采訪
（第一排左起分別 王飛躍、吳宏鑫、王成紅 第二排 左起分別 陶則宇、王壇、張楠、呂愛英、叩穎）
- 艱難困苦玉茹鈺成，駕馭命運的舵是奮斗
吳宏鑫出生在江蘇省丹徒縣的一個農村家庭，父親在他剛滿10個月的時候就去世了，他由爺爺一手帶大。爺爺是私塾教師，年幼時吳宏鑫便常常在放牛間隙去聽爺爺在私塾里講四書五經。當時誰也不會想到，這個整天騎在牛背上的放牛娃，日后竟會成為一位科學家。當爺爺把吳宏鑫送進新式學校時，他已到了該讀四年級的年紀，只接觸過四書五經的他和四年級的孩子們一起學習，可想而知會有多么吃力。但聰明聽話的吳宏鑫十分要強，經過一年的努力成績便追趕了上來，一舉奪得了班上的第一名。上中、小學的時候，老師就告訴吳宏鑫，他的家庭出身不好，要想成功，成績就必須遠遠超過別人，這句話對他產生了很深的影響，所以從那時起直到高中，吳宏鑫的成績一直名列前茅，是老師們喜歡的好學生。他初中的語文老師還在他畢業時贈送過他一副題詞，內容不像一般祝福一帆風順、事業有成之類的一樣，而是告訴他“要有乘風破浪的勇氣，有逆水行舟的精神”，這句話讓吳宏鑫在今后的學習和工作中都很受用。
吳宏鑫高考時，正值前蘇聯第一顆人造衛星成功發射不久，他十分向往航天技術，一心想報考清華大學自動控制系，但由于出身不好，錄取幾率不高，吳宏鑫的班主任建議他報考清華大學其他專業。就這樣，吳宏鑫考上了清華大學其他專業，經調劑后最終進入了自動控制系。當吳宏鑫如愿以償，最終踏入清華自動控制系的大門時，他非常珍惜這個學習機會，全心地投入到他所喜愛的課程之中。
1965年大學畢業后，吳宏鑫被分配到中國科學院自動化所工作。1968年，中國科學院自動化所進行專業調整，一部分要劃歸航天部門管理，成為北京控制工程研究所。吳宏鑫才就此加入了航天的隊伍。
- 禍兮福所倚，審查室中的人生轉折
吳宏鑫進入北京控制工程研究所后，“文化大革命”席卷全國，吳宏鑫也受到了沖擊，被隔離審查。但就是這次被審查的經歷，成為了他一生的轉折點。當時與吳宏鑫同屋的“難友”是美國歸來的著名專家——北京控制工程研究所副所長楊嘉墀先生。平白無故被關起來審查，吳宏鑫十分不服氣，一直想著要爭個清白。但是楊嘉墀先生的表現卻讓他甚為疑惑。遭受更大冤屈的楊先生異常平靜，每次交代問題時，楊先生都會帶上寫好的材料，如果審查的人告知材料不合格，也會立即修改。挨了多次批斗的楊先生，沒有義憤填膺憤憤不平，反而特別想得開。更出乎吳宏鑫意料的是，雖然在隔離審查，屢屢遭受批斗，楊先生卻一直堅持做衛星方案。面對吳宏鑫的暴跳如雷和怨聲載道時，楊先生對吳宏鑫說了一句話：“只要你自己認為自己沒有錯，別的就不要去管他，該做什么就做什么”。這句話讓吳宏鑫深受觸動，他心想，像楊先生這樣有名的專家，遭受莫名冤屈都仍舊心懷科研，自己有什么理由去消沉呢？于是，吳宏鑫變得坦然起來，他利用這段難得的清靜時光自學了英語和日語兩門語言，學習了現代控制理論和計算機控制等知識，將關自己的小屋變成了自習室。
期間，一次偶然的機會讓吳宏鑫的才華得以施展。一次，衛星發射任務需要到基地出差，原本安排出差的人因突然情況而未能出行，領導就找到吳宏鑫問他能不能去。吳宏鑫以為自己聽錯了，自己還沒有平反，竟然還會有去基地發射衛星的機會。在這次發射任務中，吳宏鑫表現出色，當時的發射隊領導、后任五院副院長的張國富研究員說：“我發現了一個人才”，此后他一直很關心和支持吳宏鑫。
- 潛心鉆研，勇涉自適應控制新領域
1978年，吳宏鑫終于恢復了正常的工作，而此時的他也面臨著工作崗位的抉擇。“文革”之初，吳宏鑫就職在衛星方案總體組，是否仍舊回去擔任類似工作呢？面對工作上的疑惑，楊嘉墀先生建議他研究航天器自適應控制這一國內無人涉足的新領域。
什么是自適應控制呢？吳宏鑫當時也摸不著門道，但就是這個無人涉足的新領域引起了他更強烈的興趣。聽說上海有一位高校教師王家聲對此有所了解，吳宏鑫便跑到上海，請人家“科普”。回來之后，他向楊先生作了匯報。楊先生又向他提出了兩點要面臨的問題，讓他做好充分的心里準備。一是我國衛星發展起點較低，發展緩慢，可能一時半會兒還用不上自適應控制技術，所以想要取得研究成果比較困難，至少要準備坐10年冷板凳；第二，這方面研究主要是未來航天控制所需要的，可能會得不到認同，航天工程領域的人會認為這側重理論層面，而數學理論的學者又會認為這側重工程應用。當時的吳宏鑫對自適應控制已經有了初步的輪廓，做好了心理準備，義無反顧地便踏上了自適應控制的研究之路，成為航天部門里研究領域獨特的“冷板凳”學者。
自適應控制理論和方法是控制領域中的一個熱點，它可以廣泛地應用于工業生產過程控制、航天地面工程控制和航天器控制等方面。自適應控制研究開展之初受到了很多航天工程領域學者的質疑，但楊嘉墀先生在20世紀70年代末力主提倡開展此項研究，他說：現在的衛星沒那么復雜，用不到這些東西，但將來的衛星一定會用得到。
正當吳宏鑫為自適應控制研究和應用進行籌劃，并開展初步研究時，又一個機會降臨了。1980年，一位歐洲學者來北京作有關自適應控制的學術報告，邀請楊嘉墀先生參加。吳宏鑫得知后很想參加，但苦于既沒有請柬也拿不出會議費用，正在發愁時，楊先生將請柬給了吳宏鑫，并為他繳了費用，讓他代替自己參加。吳宏鑫懷著感激的心情參加了報告會，學到了很多東西，并在這次學術交流中大膽發出了自己的聲音，與歐洲的學者進行了充分溝通，得到了一定程度的認可。
此后一段時間，吳宏鑫在“空間環境模擬器控制系統”中，針對參數未知、參數緩慢變化的情況，明確提出了一種“全系數自適應控制方法”。1981年，有關論文在所內刊物上發表，引起了國內理論界的轟動。1982年召開部級鑒定會，宋健院士連續三天參加了鑒定會，并親自前往現場查看實驗結果。這件事讓吳宏鑫更加堅定了繼續研究下去的信念。1984年，吳宏鑫在自適應控制方面的發明“系數之和等于1的全系數自適應控制工程設計新方法及應用”，因其原始創新性獲國家發明獎。隨之，他也成為當時航天系統青年科技人員中的佼佼者。當時的航天部評出了最初的一批研究員，吳宏鑫以他突出的科研成果躋身這一行列，成為當時航天部系統最年輕的研究員之一。1985年，他的論文在《自動化學報》發表。
吳宏鑫在全國各地尋找“試驗田”，在天津、河北等省市的煉油廠、啤酒廠、制藥廠等企業開展了自適應控制技術研究和推廣，成果顯著。有一次，吳宏鑫到石家莊一家已經應用了這種控制方法的啤酒廠去，偶然碰到一位工人，這位工人悄悄對他評價道：“你不知道，這是北京一個姓吳的教授給我們搞的，特別管用。”吳宏鑫當時聽了，心里非常開心，沒有說話。
吳宏鑫的“全系數自適應控制理論和方法”，在此后20多年的應用與研究中不斷完善，系統性和實用性均得到加強，形成了一套完整的自適應控制理論和方法，并在航天與工業過程控制中得到了廣泛應用。
吳宏鑫另外的研究重點是智能控制領域，提出了特征建模理論并寫了兩本專著，一本為《基于特征模型的智能自適應控制》，另一本為《特征建模理論、方法和應用》。在航天方面，他與學生們提出了“基于對象特征模型描述的黃金分割智能控制方法”等項目，達到了國際先進水平，獲得了兩項國家發明專利。在工業控制方面，針對鋁電解項目提出的“基于智能特征模型的智能控制方法”，已使貴州鋁廠年增效益百多萬元，在鋁行業屬于國內外首創，并不斷向其它企業推廣應用。
“神舟五號”載人飛行圓滿成功后，中國空間站的發展得到了廣泛關注。“交會對接”這個名詞被越來越多地提及。其實早在1989年，航天專家屠善澄先生就提出要開展交會對接的預先研究。吳宏鑫參與了預研，針對交會對接預研項目與他人合作提出了“非線性黃金分割自適應控制”，得到了“863計劃”空間站技術專家組的褒揚。
- 為人謙虛，諄諄教誨育后人
現如今吳宏鑫已年逾八旬，為我國自適應控制領域作出了卓越的貢獻，也培養了領域內諸多人才。但在談及他本人所取得的成就及巨大貢獻時，吳老卻用“趨近于零”來概括，他認為自己所取得的研究成果非常渺小，與當前及未來需要研究的和已知的領域相比，甚至是趨近于零的。同時，吳老表示，自己能夠獲得一些成長和進步，離不開楊嘉墀、屠善澄、宋健和薩支天等前輩的提攜和指導。
吳老為人謙虛和無私奉獻的精神感染了在場的所有人。在采訪中，吳老還提及自己畢生的幾句座右銘，無不讓人肅然起敬、受益匪淺。一是相信黨，相信群眾；二是老老實實做人，踏踏實實做事；三是專心致志、持之以恒，實事求實、無私無畏；四是一身正氣，善誠待人。
2021年是中國自動化學會成立60周年，在歷屆理事會的領導和推動下，中國自動化學會發生了翻天覆地的變化。吳老作為學會的特聘顧問，見證了學會新時代的蓬勃發展。在談及自動化未來發展時，吳老表示自動化的發展可以學習外國的經驗，但要始終堅持理論聯系實際；自動化要提倡埋頭苦干的精神；最重要的是，中國人一定要有一套自己的控制理論和控制系統。
編后語：吳宏鑫先生艱難求學、求索報國、甘坐冷板凳的輾轉經歷，他謙虛謹慎、淡泊名利、愛國奉獻的精神與情懷，感染和激勵著每一位在科研路上前進的科技工作者。一代人有一代人的奮斗，一個時代有一個時代的擔當。希望通過此次采訪，探尋老一輩科學家的心路歷程，弘揚傳承老一輩科學家孜孜不倦、為國奉獻的科學精神，激勵更多的科技工作者實現更多“從0到1”的突破，為我國的自動化事業添磚加瓦。
