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钟万勰:不做其他事,一心搞科研
www.dqnews.com.cn 2016-07-27 德清新闻网

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  钟万勰 1934年生,德清新市人,已故“中国电机之父”钟兆琳次子。中国科学院院士,大连理工大学教授,计算力学专家,长期从事工程力学研究与应用。他结合我国国情,发展了多种先进软件技术,在群论、极限分析、参变量变分原理、结构力学与最优控制的模拟关系、辛代数等方面提出了重要的理论与方法,并组织开发了多种大型结构分析系统,如JIGFEX,DDJ/W等,对推动计算力学在我国工程界的广泛应用起到重大作用。

  “我是搞学术的人,不从政,也不做其他,就搞科研。”虽已至耄耋之年,但中科院院士钟万勰依然思路敏捷,言语清晰,他对自己人生几件大事的总结,都未脱离科研的领域。作为“中国电机之父”钟兆琳的次子,钟万勰除了继承父亲衣钵,在大连理工大学任教之外,还在学术科研领域,走出了一条让后人敬仰的道路,为我国工程界留下了许多宝贵财富。

  自幼不凡 夯实力学基础

  钟万勰出生时,就受到良好的家庭启蒙教育。父亲钟兆琳作为我国著名的“电机工程教育家”,当他还在上海南洋模范小学就读时,就为他和哥哥(钟万劢,现为西安交通大学电器工程学院教授)订阅了《科学画报》等刊物,并引导他与哥哥一起制作各种舰船和滑翔机模型,培养出他和哥哥对科学的浓厚兴趣。

  “父亲在我们小时候就一直教导我们,学习上一定要非常勤勉”。回忆起小时候父亲的耳提面命,钟万勰说,“父亲从小就将我送到当时最好的学校——上海南洋模范学校读书”,受益于良好的家教和对学业的热爱,钟万勰在学习阶段非常刻苦。

  在中小学阶段,他会随时把父亲书柜里的数理化等书籍抽出来研读。1952年,钟万勰以优异的成绩考进同济大学攻读桥梁与隧道工程专业,但他已经不能满足于老师的课堂教学。往往老师讲了个开头,他就摸清了他的思路和整堂课要讲的内容,干脆就掏出柯朗的《微积分学》、《数学物理方法》、斯米尔诺夫的《高等数学教程》等课外书籍来研读。

  就这样,根本不用人催促,钟万勰走路时看书,排队买饭时想问题,越钻越起劲。大四那年,钟万勰阅读原苏联穆斯海里什维里的《关于数学弹性力学的几个基本问题》,发现有关各异性接触问题还可以进一步发展。

  于是,才22岁的钟万勰动起了要咬咬“硬骨头”的念头,查阅无数资料,经过多个日日夜夜的研究,终于写出了平生第二篇学术论文——《各向异性弹性力学中的接触问题》,引起了我国许多力学界前辈的注目。毕业后,原本被初定分配去边疆的钟万勰,在中科院力学研究所副所长、著名力学家钱伟长教授的关照下,调到了钱伟长的门下,交给胡海昌教授直接指导。那些年,钟万勰还自学了《量子力学》、《经典动力学》等大量科学著作。在全国第一届力学培训班上做钱伟长教授的助手,辅导应用数学,还由钱学森教授点将,到中国科技大学去主讲《理论力学》……

 

  矢志不渝发展计算力学应用

  然而,天有不测风云。1957年,钟万勰的导师钱伟长教授一夜之间被打成“右派分子”;钟万勰因此受到牵连,被下放到藁城去劳动。幸运的是1962年大连理工大学校长钱令希院士以“一个专心搞学问的人不可能有什么坏思想”的质朴情怀,拨开重重阻力,热情邀请钟万勰来到大连理工大学,演绎了一段令人称羡的“伯乐识千里马”的动人故事。

  在两人合作期间,研究工作取得节节进展。1963年,在全国塑性理论和极限分析学术讨论会上,二人合作宣读的《关于壳体极限分析一般变分原理》的论文,在力学界引起了很大反响;在此基础上后来又发展出参变量变分原理与参变量二次规划的特色理论与算法。1964年,钱令希院士接受了潜艇耐压壳稳定性的重要课题,钟万勰很快完成了理论分析,并由简单实验证实可行。后来又完成了对核潜艇设计很有价值《腰鼓形壳体的稳定性问题》的论文。

  这些成果不仅应用到核潜艇的研制工作中,被收入我国潜艇计算的规范,后来还获得了全国科学大会奖和国家自然科学奖。

  上世纪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。钟万勰通过阅读外文资料,已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,钱令希教授运用自己仅有的一点影响,组织了以钟万勰为首的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。对此,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,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,一下子缩短了许多。

  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。 1978年,钟万勰被破格由讲师提升为教授。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,并任职至今。

  孜孜不倦创新科研领域

  “钟先生眼界高远,我们都跟不上,往往开辟出一个方向后,就留给我们做,他马上又找寻新的研究方向。”钟万勰的学生说。在长期从事计算力学的过程中,钟万勰还时刻关注着近代控制论以及力学基本理论的进展。

  1989年,钟万勰为沟通计算力学和控制论两个学科,孜孜钻研。他发现控制论的最优控制线性二次理论与结构力学中子结构链的理论在数学上有一一对应的模拟关系。这一发现,表明两个学科可以互相渗透,取长补短,取得新的推进。

  经过进一步研究,钟万勰将近代控制论的哈密顿体系理论与辛代数的分析方法引入到了工程力学领域,使得一系列以前不易着手的课题有了新的思路。结合这些问题,他对于反对称矩阵辛本征问题的计算也取得了突破。

  此外,他还独辟蹊径,提出了精细数值积分法,计算出计算机上高度精确的结果,可以广泛应用于多个工程计算领域。而且,将精细积分法结合力学中的子结构合并消元算法,可以将近代控制计算中的关键黎卡提方程的求解得出在计算上高度精确的结果,对于近代控制论的发展极为有利。

  进入上世纪90年代以后,钟万勰注意到弹性力学的基础算法—半逆法往往只能找到分立的某些解而不能找到全部解,他立志加以改进。这次,他一反传统思路,采用了理性法,即用状态空间、对偶方程来表示,把求解体系提到一个新的高度。“状态空间法不用猜想和假设,半逆法说不清的东西它一下子就可以说清楚。”钟万勰说。

  1995年,他的专著《弹性力学求解新体系》出版后,受到了学术界极大重视。科学大师钱学森院士读后写信表示热烈祝贺,说:“你使弹性力学工程计算体系适应了电子计算机时代的要求,真是立了大功了!”

  最近,钟万勰又开始从事H∞控制理论和计算方法的研究,并在我国航天发动机多变量控制中得到了大量应用。控制理论与计算是其中的关键问题之一;然而,核心高科技一直无法引进。“面对禁运,只有独立自主,自力更生。”钟万勰说。 H∞鲁棒多变量控制理论是实现最优控制的基础理论,钟万勰将结构力学的状态空间法应用到最优控制理论中,取得了新的突破,诞生了我国自己的H∞鲁棒多变量控制理论。

  在H∞鲁棒多变量控制理论创建后,钟万勰又率领团队开发出最优控制系统设计与仿真工具箱PIMCSD Toolbox,它具有目前流行的国外开发的Matlab、SLICOT等控制工具箱所不具备的功能和特色,对机器人操作的快速机动,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,都在发挥和必将发挥重要作用。他坚持发展计算机辅助集成系统,期望达成我国自主的集成系统,在工程中发挥作用,以顶替国外系统。

  如今,钟万勰已83岁高龄,但他仍天天坚持上班,午间和大家一道吃食堂,办公室里放一张小床,累了稍作休息,然后接着工作。“虽然在工作,但我毕竟老了,希望看到我国的计算力学能够后继有人,继承老一辈的学术理想,发展我国的科技水平。”钟万勰说。

作者: | 记者 何水根
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