Activities
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。
本期學(xué)會采訪的是李衍達(dá)院士。李衍達(dá)，信號處理與智能控制專家，清華大學(xué)教授，中國科學(xué)院院士，長期從事信號處理理論及地震勘探數(shù)據(jù)處理方法的研究。1979年至1981年作為中國第一批赴美訪問學(xué)者在麻省理工學(xué)院訪問。曾主持自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目，先后獲一次國家自然科學(xué)獎及四次國家教委科技進(jìn)步獎等。
圖1 學(xué)會秘書處采訪李衍達(dá)院士
左起分別 陶則宇、呂愛英、王成紅、李衍達(dá)、王飛躍、張楠、王壇、魏征
一、不凡讀書經(jīng)歷鋪就成功道路
1936年，李衍達(dá)生于廣東東莞縣城，因家中經(jīng)濟(jì)困難，讀書幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)，在東莞沅涌小學(xué)上至三年級后又舉家遷至廣州讀書。李衍達(dá)天生聰慧，初二時(shí)插班考入廣雅中學(xué)（清末張之洞創(chuàng)辦），期間品學(xué)皆優(yōu)，校長深愛其才，特許免試錄取于廣雅高中。
在廣雅中學(xué)的讀書經(jīng)歷讓李衍達(dá)學(xué)會了獨(dú)立生活，培養(yǎng)了很強(qiáng)的自學(xué)習(xí)慣和自強(qiáng)精神。他生性好奇，勇于探索未知，尤其對物理課充滿了興趣，除課上所學(xué)外，還博覽課外群書。就這樣，讀書便成了他一生的嗜好，這也讓他在后來的學(xué)習(xí)與工作中受益匪淺。
高中畢業(yè)后，李衍達(dá)考入清華大學(xué)電機(jī)工程系。清華大學(xué)嚴(yán)格的要求與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)，不僅讓他在基礎(chǔ)知識方面打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也讓他在思想方法和學(xué)習(xí)方法上有了很大程度的提升。在校期間，李衍達(dá)積極參加課外活動，大學(xué)二年級參加了關(guān)于“電磁場本質(zhì)”的課外科技活動，主要探討電磁場的出現(xiàn)是否會使物質(zhì)“消失”。為了討論這個(gè)問題，李衍達(dá)特別學(xué)習(xí)了自然辯證法。而將辯證法思想與研究工作自覺地相結(jié)合，也是他在大學(xué)時(shí)期最重要的收獲之一。
圖2 大學(xué)期間的李衍達(dá)
大學(xué)三年級，李衍達(dá)從電機(jī)工程系電機(jī)專業(yè)轉(zhuǎn)到新設(shè)立的自動控制系自動化專業(yè)學(xué)習(xí)。1958年，由干工作需要，李衍達(dá)被提前抽調(diào)到清華大學(xué)電機(jī)工程系當(dāng)老師，隨即參加了我國第一臺數(shù)控機(jī)床的研制工作。當(dāng)時(shí)國內(nèi)還沒有程序控制計(jì)算機(jī)，清華的一批青年對此也是知之甚少，但正是這一群敢想敢干的年輕人經(jīng)過一兩年的奮戰(zhàn)，終于成功自主設(shè)計(jì)和制造出我國首臺程控計(jì)算機(jī)，研制出了我國首臺鉆床程控計(jì)算機(jī)并投入生產(chǎn)。
從1960年起，李衍達(dá)便擔(dān)任電機(jī)工程系的科研秘書、科研科長及中國科學(xué)院技術(shù)科學(xué)部電工組秘書等工作，同時(shí)為學(xué)生講授“脈沖電路”課程，參加編寫《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教科書，還主持?jǐn)?shù)控鉆床計(jì)算機(jī)的研制工作。60年代末，李衍達(dá)又主持了感應(yīng)同步器數(shù)字顯示裝置的研制工作，在全國首先試制成功并投產(chǎn)，促進(jìn)了該儀器在我國的應(yīng)用。
二、成為第一批赴美訪問學(xué)者，赴MIT進(jìn)修兩年
1978年，李衍達(dá)通過考試成為第一批赴美訪問學(xué)者，獲得了赴美國麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）進(jìn)修的機(jī)會。
進(jìn)修期間，李衍達(dá)主修方向從微型計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榱诵盘柼幚?，其主要原因?yàn)槔钛苓_(dá)師從的奧本海默教授曾是聲學(xué)、語言學(xué)及信號處理學(xué)會主席。李衍達(dá)當(dāng)時(shí)對數(shù)字領(lǐng)域處理還處于入門階段，奧本海默教授計(jì)劃將其主修內(nèi)容調(diào)整為對幾門主要課程的學(xué)習(xí)。但李衍達(dá)不想自己不遠(yuǎn)萬里進(jìn)修只為補(bǔ)學(xué)幾門課，他打定主意立下信念，一定要參與麻省理工學(xué)院數(shù)字信號處理小組最前沿性的研究工作。
圖3 19世紀(jì)70年代末，李衍達(dá)與林家翹（C.C. Lin）先生在麻省理工學(xué)院
于是，李衍達(dá)充分利用時(shí)間用自學(xué)的方法補(bǔ)學(xué)數(shù)字信號處理的相關(guān)課程，并以極其出色的表現(xiàn)通過了奧本海默教授的重重考驗(yàn)，成功進(jìn)入信號處理小組，獨(dú)立開展課題研究。李衍達(dá)的課題內(nèi)容選擇了利用相位函數(shù)重構(gòu)信號的理論，他意識到相位譜同波的延遲密切相關(guān)，利用波延遲可以獲得地層結(jié)構(gòu)的信息，最終經(jīng)過幾個(gè)月的探索，李衍達(dá)提出了利用相位函數(shù)重構(gòu)信號理論進(jìn)行反射波抵達(dá)時(shí)間估計(jì)的一種方法。“相位函數(shù)居然還可以用在波延遲和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究?！彼南敕O大地啟發(fā)了奧本海默教授，也得到了奧本海默教授的充分認(rèn)可和肯定。
進(jìn)修前，李衍達(dá)在清華大學(xué)主要任務(wù)是教學(xué)，科研方向主要是跟蹤模仿。而進(jìn)修期間的學(xué)習(xí)和經(jīng)歷，卻讓李衍達(dá)充分認(rèn)識到了科研的真理在于“創(chuàng)新”。李衍達(dá)意識到不論是電子線路、信號處理還是反饋控制，其實(shí)都是信息傳遞和處理的問題，彼此都是相互關(guān)聯(lián)的。這一想法極大地啟發(fā)了李衍達(dá)，為其后來的科學(xué)研究提供了很多創(chuàng)新思路與方向。
三、開辟地震勘探數(shù)據(jù)處理技術(shù)新道路
1981年李衍達(dá)從美國回國，用了整整十年的時(shí)間致力于運(yùn)用信號處理新方法開展油氣勘探工作，即用信號處理的辦法尋找30千米底下的油氣泡，這在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下并非易事。
當(dāng)時(shí)尋找油氣的主要方法是“地震勘探法”，即：地質(zhì)學(xué)家根據(jù)地質(zhì)考查，分析地區(qū)的生油、成油條件，然后在可能有生油與儲油的地區(qū)通過人工爆炸方式產(chǎn)生地震波，地震波向下傳播到幾千米的油層再反射到地面，通過在地面安裝的檢波器收集反射波，再經(jīng)計(jì)算機(jī)處理便可得到地下構(gòu)造的斷面圖。地質(zhì)工程師結(jié)合經(jīng)驗(yàn)便可推理出藏油的構(gòu)造，最后通過打井勘探加以證實(shí)。但是在勘探初期，打井的成功率往往很低，且海上打井成本很高，這就對打井出油的精準(zhǔn)度有了較高的要求。所以李衍達(dá)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)便是協(xié)助地質(zhì)工程師更好地判斷油層，提高打井的命中率。但經(jīng)過一段時(shí)間的努力研究，收效卻并不理想。
于是，李衍達(dá)開始重新思考勘探工作的路線與方法。最后，李衍達(dá)提出，用地震勘探法確定的井位成功率低，其原因不是計(jì)算機(jī)處理得不夠精準(zhǔn)，而是用地震勘探得到的數(shù)據(jù)并不足以確定地下油層的位置，也就是信息量不足的問題。因此只能通過補(bǔ)充新的有關(guān)地下油層的信息量來解決，知識補(bǔ)充得越多，對問題的解決越有效。
圖4 1992年左右，李衍達(dá)帶領(lǐng)博士生張學(xué)工，羅暉到勝利油田物探公司開展合作研究，為物探公司技術(shù)人員講解地震勘探信號的智能處理
當(dāng)李衍達(dá)環(huán)顧勘探的全過程時(shí)，便發(fā)現(xiàn)可以通過兩個(gè)途徑了解地下油層。一是通過打井、測井獲得地下油層局部詳細(xì)信息；二是通過地質(zhì)工程師根據(jù)地質(zhì)條件對地下油層進(jìn)行推斷和分析來獲得地下油層信息。那么如果能將這兩種信息都納入到地震勘探的數(shù)據(jù)中，便能很好地解決信息量不足的問題。但是要實(shí)現(xiàn)這一方法又是難上加難。一是地質(zhì)學(xué)、測井學(xué)和地震勘探技術(shù)隸屬不同學(xué)科，自成體系，工程師往往只能掌握其中一項(xiàng)技術(shù)；二是三種技術(shù)的要求各不相同，地質(zhì)工程師的知識模糊難以準(zhǔn)確的定量描述，測井?dāng)?shù)據(jù)分辨率高，空間上作用范圍窄，地震數(shù)據(jù)在空間上作用范圍寬，但在局部深度上分辨率較低且地震數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量十分龐大，大型計(jì)算機(jī)處理過程復(fù)雜，人工難以干預(yù)，加大了精確定位油田的難度。
20世紀(jì)80年代中期，清華大學(xué)常迵教授出國訪問回來后為李衍達(dá)帶來國外最新的技術(shù)信息：一種新型計(jì)算機(jī)——工作站，其性能相當(dāng)于中、大型計(jì)算機(jī)，但體積小，易于人工操作和人機(jī)交互。李衍達(dá)即刻意識到，難得的機(jī)會來了——在工作站上一定有可能實(shí)現(xiàn)上述三者的結(jié)合。于是，李衍達(dá)大膽作出決斷，堅(jiān)定信念，克服一切困難，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開拓了一條新路，初步實(shí)現(xiàn)了三者的結(jié)合，并用這種新方法在勝利油田上成功打出了三口新的高產(chǎn)井。
目前，在工作站上將地震勘探、地質(zhì)工程師解釋與測井?dāng)?shù)據(jù)同時(shí)處理，人機(jī)交互已成為油氣勘探的重要手段。
四、醉心科研勇拓科研新領(lǐng)域
1991年，在地震勘探數(shù)據(jù)處理技術(shù)道路上行至10年，地震勘探技術(shù)已頗具成效之時(shí)，李衍達(dá)又將目光瞄準(zhǔn)了新的領(lǐng)域——互聯(lián)網(wǎng)。
李衍達(dá)在美國的學(xué)習(xí)經(jīng)歷讓他認(rèn)識到信息對一個(gè)國家的重要性，“一個(gè)國家沒有信息是不行的，它相當(dāng)一個(gè)國家的神經(jīng)，信息系統(tǒng)相當(dāng)人體的一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)，人體光有肌肉、光有大腦是不夠的，還要有神經(jīng)系統(tǒng)”。而在這時(shí)又恰逢國外傳來要搞信息高速公路的消息，這馬上觸動了李衍達(dá)的神經(jīng)，由此便開啟了他對信息技術(shù)的探索之路。
1994年，李衍達(dá)率先在清華大學(xué)建立網(wǎng)絡(luò)信息研究組，并將多年研究的智能信息處理與智能控制方法應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)信息檢索。他側(cè)重于智能信息處理的研究，譬如人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、進(jìn)化算法的理論模型及其在網(wǎng)絡(luò)信息智能控制中的應(yīng)用，獲得了多項(xiàng)成果。
1996年年逾60的李衍達(dá)先生，憑借對數(shù)據(jù)的敏感及好奇的本性，又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)嶄新的學(xué)術(shù)領(lǐng)域——生物信息學(xué)。李衍達(dá)意識到，DNA如果用網(wǎng)絡(luò)信息的思維進(jìn)行解釋，那么可以將其視為一個(gè)將人體中的蛋白質(zhì)與28種氨基酸進(jìn)行編碼調(diào)控的編碼本。為了驗(yàn)證這一想法，從1997年開始，李衍達(dá)便開啟了用計(jì)算機(jī)的編碼技術(shù)去研究DNA編碼規(guī)律的探索之旅，以期打開生物信息之門。抱著極大地?zé)嵴?，李衍達(dá)開始動員他的學(xué)生學(xué)習(xí)《生物學(xué)概論》、《遺傳學(xué)》等與生物相關(guān)的課程，在掌握生物課知識后，再用信息的辦法去解決DNA的信息編碼問題。項(xiàng)目伊始，大多數(shù)學(xué)生因課題“前途未卜”都紛紛選擇了放棄，直到開題第三年，終于有學(xué)生成功自學(xué)兩門課程，并用計(jì)算維數(shù)的方法證明了DNA 序列是一個(gè)分維序列，應(yīng)該用分維序列的方法解釋DNA 的行為，相關(guān)研究成果也得到了公開發(fā)表，生物信息學(xué)的研究由此便拉開了序幕。
圖5 2007年8月23日李衍達(dá)在生物信息學(xué)全國研究生暑期學(xué)校上做結(jié)業(yè)典禮報(bào)告
李衍達(dá)研究的生物信息學(xué)不同于一般意義上作為研究工具來為生物學(xué)家服務(wù)的生物信息的研究，而是專門用來研究DNA內(nèi)部信息規(guī)律，真正解決生物核心問題的學(xué)科研究。就這樣隨著生物信息學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，從1998年發(fā)展至今其研究內(nèi)容也愈益豐富，研究范圍也愈益廣泛，愈發(fā)開拓。
五、心系學(xué)會發(fā)展，語重心長寄語后人
現(xiàn)如今李衍達(dá)已經(jīng)年逾八旬，他一生的科研方向都緊跟國家的戰(zhàn)略發(fā)展需求。在談及對青年科技工作者的寄語與希望時(shí)，李老語重心長的提出了三點(diǎn)建議。一是要有前沿大局觀，敢為人先；二是要有創(chuàng)新意識，想別人之不敢想；三是要持之以恒，堅(jiān)守初心。
圖6 李衍達(dá)院士語重心長寄語后人
2021年是中國自動化學(xué)會成立60周年，在歷屆理事會的領(lǐng)導(dǎo)和推動下，中國自動化學(xué)會發(fā)生了翻天覆地的變化。李老作為學(xué)會第六、七、八屆理事會副理事長，參與和見證了學(xué)會的發(fā)展?，F(xiàn)如今，中國自動化學(xué)會無論從會員規(guī)模，還是業(yè)務(wù)活動，都已得到了蓬勃的發(fā)展。
面對學(xué)會未來的發(fā)展，李老感慨地囑咐道：中國自動化學(xué)會是一個(gè)有著光榮歷史的學(xué)會，希望學(xué)會能夠繼續(xù)發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)，緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，銳意進(jìn)取，開拓創(chuàng)新。不僅要重視基礎(chǔ)，更要注重人才培養(yǎng)，將人才培養(yǎng)置于學(xué)會發(fā)展的首位，積極探索人才培養(yǎng)模式，切實(shí)團(tuán)結(jié)廣大科技工作者，肩負(fù)起用知識創(chuàng)新推動我國自動化技術(shù)發(fā)展的歷史重任。
編后語：李衍達(dá)先生現(xiàn)已年逾八旬，但身體健碩，思維清晰。在對李衍達(dá)先生的采訪過程中，我們感受到了老一輩科學(xué)家迎難而上的開拓精神、求真務(wù)實(shí)的實(shí)干精神、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科研精神以及勇?lián)姑膼蹏?，對?dāng)代科研學(xué)者的成長具有激勵鞭策的深遠(yuǎn)意義。我們希望通過此次采訪，探尋李衍達(dá)先生心路歷程的點(diǎn)滴，讓廣大科技工作者能夠了解老一輩科學(xué)家的科研歷史，傳承和發(fā)揚(yáng)老一輩科學(xué)家追求真理、開拓創(chuàng)新、無私奉獻(xiàn)的高尚品質(zhì)，推動我國自動化事業(yè)的發(fā)展與繁榮。在此，衷心祝愿李衍達(dá)院士健康長壽、萬事如意。
