中国自动化先驱钟士模:师从“控制论”之父维纳,亲手缔造清华计算机系
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自动控制学科是在20世纪中叶才形成和发展起来的一门新兴技术学科,对于现代化生产和现代化国防技术具有重要的应用价值,因而受到世界各发达国家的广泛重视。
新中国成立前,由于经济和科技落后,这一学科在中国基本上属于空白。钟士模作为中国自动控制学科和计算机学科的开拓者和奠基人之一,受命创办自动化专业,成为我国自动控制领域的一面旗帜。
由他亲手创办并担任首任系主任的清华大学计算机系,已走过六十多年的风雨历程。钟士模以他在科研和教学两个方面的远见卓识和身体力行,奠定了清华计算机系从零开始的勃兴以及可持续性长远发展的基础。
钟士模,电机工程和自动控制工程学家,创办中国首个自动学与远动学专业和自动控制系,清华大学自动控制系(计算机系前身)首任系主任。
乡村里走出来的中国自动化先驱
1911年,钟士模出生在浙江省浦江县的一个以务农为业的家庭。那个年代逢辛亥革命,民国初建,钟士模就在这样的一个巨大社会变革的环境中成长。当钟士模到了入学年龄,父亲还拿不定主意该不该送儿子进学堂。虽然出身寒门,但钟士模自幼聪明好学,又十分热爱自然科学,从小就表现出与别的孩子的不同。
由于家中实在无力供读,钟士模的学习时断时续半耕半读,就是在这样的艰苦条件下,钟士模以强烈的求学心,靠着自己平时省吃俭用积攒的零花钱做路费盘缠,考入浙江建德第九中学师范讲习科。
因为穷困,钟士模光着两只脚板,踩着嶙峋的山岭石阶,硬是一步一个脚印,从家乡走了一百多里山路去上学。那个年代,绝大多数的旧知识分子,都出身豪门旺族,而像钟士模这样“根红苗正”的布衣寒士,可以说是“凤毛麟角”。
毕业后的钟士模在小学里当了3年教师,18岁时,他被过继给家境富有的叔父母为子,才开始有机会继续学习。
1932年,钟士模又经历了一次改变命运的人生奋斗,考取上了著名的上海交通大学电机系。他十分珍惜这来之不易的学习机会,刻苦用功,成绩门门优秀,于1936年毕业,同年应聘进入清华大学电机系任教。
抗战爆发后,由于日军入侵华北,钟士模跟随清华大学迁徙到云南昆明的西南联大,先后任长沙临时大学助教,昆明西南联合大学电机工程系助教、讲师。
北大、清华、南开三校南迁途中,西南联大组建之初师生们的合影,第一排左二为钟士模
由于业务拔尖,钟士模在1943年被西南联大公费派遣到美国麻省理工学院电机工程系攻读博士学位,师从“控制论”创始人维纳。
钟士模在美留学时,刚好赶上第二次世界大战结束,新兴科学技术开始蓬勃发展。他在美国的麻省理工学院最早接触并且深入系统学习了电子技术、自动控制、远程控制这些未来将大发展的新学科。
同时,MIT的良好的研究条件和浓厚的学术气氛,使钟士模得以潜心钻研电机工程科学的先进理论和新鲜学说。他如饥似渴地学习,广泛参加学术活动,显示出出众的研究才华,用新的思路研究了同步电机出现负阻尼(即产生自振荡现象)的原因。
钟士模在麻省理工学院的博士学位论文
在美留学期间,他广泛涉猎了电工基本理论、电机基础理论等基础知识,为他后来在学术上的发展奠定了坚实的基础。因为他对电机理论的独到科学建树,被Sigma_Si和全美电气工程师协会(IEEE的前身)接纳为会员。
1947年,钟士模获得麻省理工学院科学博士学位,并断然拒绝了许多国外名校和著名科研机构的邀请,回国受聘于清华大学电机工程系任副教授,一年后晋升为教授,主讲电路理论、电机学等多门课程。
受命组建中国首个自动控制系
新中国成立后,随着我国第一个五年计划的实施和大规模经济建设的开始,国家对自动化专门技术人才的需求成了一项十分紧迫的任务。钟士模受命创建自动化领域的新专业,投身于自动化专门人才的培养和主持与组织对自动控制及计算机领域的一系列重大项目的研究。
自上世纪30年代,钟士模一直从事电工理论和电机理论的教学与科研,转行意味着一切从零开始。在一切以国家利益为重的考虑下,他自觉服从需要,毅然改变已经从事了近20年的专业方向,受命创办了工业企业电气化专业,并出任教研组主任。
在苏联专家的帮助下,钟士模完成了从教学计划、课程设置、实验室建设到具体实施等一系列环节的设计和落实,并且亲自讲授新课和开设实验。在他的带领下,短短几年就使这一专业形成规模,每年的毕业生超过百人,在全国高校中具有很大影响。
在同一时期,钟士模还与钱学森、沈尚贤、陆元久、郎世俊等发起筹备中国自动化学会。1961年,中国自动化学会正式成立,著名控制论科学家钱学森当选为理事长,他当选为副理事长,并被委任为学会正式学术刊物《自动化学报》首任主编。与此同时,他还代表中国参与发起和筹建了国际自动控制联合会(IFAC),从1957年到1960年,三次出席国际自动控制联合会(IFAC)的筹备会议、工作会议和第一次世界大会暨成立大会,为这个重要国际性学术组织的筹备和建立作出了重要贡献。
1958年,清华大学决定组建全国首个自动控制系(今计算机系前身),钟士模被任命为系主任。自动控制系成立不久,教育部根据国家有关部门建议,决定从全国十所重点高等学校紧急抽调287名高年级学生到这个才成立几个月的系四、五年级学习。
1958年9月15日,中央转批教育部党组“关于抽调学生到清华大学自动控制系学习的请示报告”的发文首页
面对学科新、学生多、任务急的局面,钟士模带领全系干部和教师,亲自制订教学计划和培养方案,亲自拟定课程设置,亲自讲授数百人的大课,亲自帮助实验室教师开设有关实验,甚至亲自帮助青年教师拟订教案和听取试讲,终于克服了由于资料、设备和经验的缺乏而带来的种种困难,保证了教学任务的完成,为正处于创建时期的我国国防尖端工业解决了燃眉之急。
自203班(1962届)毕业合影,中排左六为钟士模
短短几年时间,在钟士模的直接主持和精心组织下,清华大学自动控制系为国家培养自动化专门人才上发挥了重要的作用,并在国内外获得了声誉。
当年受钟士模教诲培养的自动控制系毕业生,现大都已成为航空航天控制、核能控制、机械自动化、电子技术、人工智能等领域的技术骨干和技术领导,为现代化建设发挥了重要作用,其中不少人成为国内外有影响的知名专家和学者。
清华大学自动控制系在钟士模的领导下,从建系之初就着手开展对自动控制和计算机领域的重大课题的研究。
清华大学计算机系研制出我国首台模拟计算机——红旗-551型非线性电子模拟计算机
钟士模在所有的新中国科学家中,至今在排行榜上还占据着最多的第一:1956年,钟士模与童诗白、郑维敏合作,完成我国第一台脉冲调节器的研究;钟士模还组织研制成功我国高等院校第一台大型通用电子管计算机;组织研究成功我国第一台三自由度飞行试验平台和改进型的由16阶模拟计算机控制的电动试验平台,我国自行研制的几种型号的歼击机驾驶仪就是在这一试验平台上完成地面试验;组织研究成功我国第一台6阶非线性小型模拟计算机;组织研究成功我国高校第一台全晶体管通用数字计算机……
治学严谨,诲人不倦
钟士模是我国自动化界的一位前辈,但他的身上丝毫没有专家学者的架子,他作风民主、质朴热情、待人宽,律己严,是青年教师和学生的良师益友。
在学术上他造诣很深,对许多问题有独到的见解,但他总是以平等态度与年轻学者讨论问题,虚心而诚恳地听取意见。他的学术论文《旋转电机的统一力矩公式》在《清华大学学报》发表之前,曾油印出初稿,向系里控制电机专业的年轻同事征求意见。
为了培养年轻教师的独立工作能力,有一次钟士模让自己的助教出期末考试题,题目拟出后,他觉得考题偏深,请助教考虑。这位助教衡量了学生的水平,经再三推敲,认为难度适中,不必再做修改。他尊重助教的意见,一字未改地采纳了助教所出的考题,这件事在清华大学传为美谈。
尽管钟士模有着丰富的教学经验和很高的学术水平,但他始终以严谨的态度对待每一堂课,即便有些已是讲过多遍的课程,但讲课前还是认真伏案备课,工工整整写出新的讲稿。
他非常注重教学法的研究,努力探索学科的内在规律和学生的认识规律,启发学生独立思考,力求以最少的时间,最高的效率,少而精地把最本质的内容教授给学生。
1965年自3班同学在离校前去钟士模教授(左四)家辞行
同时,钟士模非常重视对青年教师的培养,常常以亲身经历引导他们正确处理个人成长与工作间的关系。当有些青年教师不安心搞教学工作时,他耐心地做思想工作,启发教师“不要轻视平凡的教学和实验室工作,这是教师成长必不可少的道路”,“要将知识传给下一代,我们一定要尽心尽力气”。
1971年,钟士模不幸逝世,年仅60岁。他逝世之后,人们整理他的遗稿时发现,他在与病魔作斗争中仍以顽强的毅力研究《控制理论》教学中的某些难点,不禁使人肃然起敬。“春蚕到死丝方尽”,钟士模为造就我国的自动化科技人才,尽心尽力,战斗到了最后一息。
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