张钹院士事迹简介

张钹，福建省福清市龙田镇人。1935年3月出生。计算机学家，中国科学院院士，俄罗斯自然科学院外籍院士。1950年福清融美中学初中毕业。1953年参加高考以数理化和历史四科成绩满分名闻遐迩，1958年清华大学毕业。现任清华大学教授、博士生导师、信息学院学术委员会主任、人工智能研究院院长，厦门大学兼职教授，历任智能技术与系统国家重点实验室主任、中国自动化学会机器人专业委员会副主任及智能控制专业委员会副主任、《计算学报》副主编等职务。1994年当选为俄罗斯自然科学院外籍院士，1995年当选为中国科学院院士。在人工智能、人工神经网络、遗传算法、分形和小波等理论研究，以及把上述理论应用于模式识别、数据采掘、知识工程、智能机器人与智能控制等领域的计算机应用技术研究上，有独创的贡献，发表论文100多篇，专著3部。问题分层求解理论、搜索方法、机器人等科技成果获ICL欧洲人工智能奖，国家自然科学三等奖，国家科技进步三等奖，国家教委科技进步一等奖，电子工业部科技进步一等奖以及国防科学进步一等奖。

 

张钹院士事迹文选

 

人生因追求而壮美——记张钹院士

王永利

 虽已年过花甲，张钹院士依然精神矍铄，思维敏捷，谈锋甚健。他的话犹如涓涓清流，时而激进，时而平缓，往事全都浓缩在他饱含着无限情感的叙述当中。

难忘少年恩师

张先生的话充满对自己少年时期恩师的怀念和感墩，他无法忘记那些曾经启迪他智慧之门的老师们。

1935年3月26日，张钹出生于福建福清市龙田镇。l2岁那年，他从龙田毓德小学毕业后，被保送进入龙田融美初中。到目前为止，从这所中学毕业的学生中已有3人成为院士，他们是曾融生、高由禧、张钹。

初中校长让张钹感念颇深。当时张钹的数理化学得非常好，每次都考第一，全校知名。就是这位校长，亲自把化学实验室的钥匙交给张钹，并非常信任地告诉他：不管任何时候，你都可以自由进入实验室，做自己喜欢的实验。”

读高中的时候，一位叫穆和的老师对张钹的帮助也很大。张钹在考高中时，同时报考了福州市两所学校，分别是福州一中和福州市高级工业职业学校，井都以第一名的成绩被录取。年少的张钹看许多人上了高级工业职业学校，便也跟着上了这所学校。但课程对于他来说太浅了。好不容易上完了一个学期，张钱下决心改读高中。然而当时规定读了中专一般就不能再转高中了。怎么办?在穆和等教师的极力推荐下，他才进入了福州知名中学——英华中学。

有了这番波折，张钹学习更加勤奋。他不仅理科出类拔萃，文科也相当好，多次获演讲比赛第一名。一位几何老师在给他的几何试卷上打过100分后，又特意批了“文理皆通”四个字。

张钹读高中的时候，政治运动比较多，老师不大敢多教书，学生也不大敢用心念，但仍有许多老师明里暗里帮助张钹。为了感谢这些老师，张钹经常额外地做了许多习题。而不管是“该做的”或“不该做的”，老师都认真指导他，并加以批改。就是这所学校，后来培养出了l2名院士，包括大名鼎鼎的陈景润在内。

在这些老师的影响和不断激励下，张钹炼就了无论什么时候、无论做什么事都十分认真，而且能克服一切困难坚持到底的个性而这些素质正是成为一个科学家和科研工作者所应必备的。

“这些教师都非常热爱他们的事业，他们是诚心诚意帮助学生成长的。当学生取得好成绩时，他们很自豪。我记得一位中学老师听说我当选为中科院院士时，激动地逢人就讲：这个学生是我培养的，我早就看出来了，他能成为科学家……”

走进神秘领域

1953年夏，张钹从英华中学毕业，并以数理化全是满分的成绩考入清华大学最热门的电机系。

美丽的清华园，意气风发的张钹，神秘的科学殿堂，他在探索着，追求着……1956年，国家搞l2年长期科学发展规划，清华大学需要设立一些新的前沿专业。这时候张钹被抽到自动控制专业，成为新中国培养的第一代自动控制专家。

曾经有一个故事说，一架飞机上的乘客纷纷找一位当红的影星签名，而坐在影星旁边的世界级大科学家却没有人能够认得出来。当然，科学家是不需要这种近乎疯狂的“礼遇”和“热情”的，但我们不能忘记他们在人类文明进程中所傲的巨大贡献。

当核弹爆炸．地球剧烈抖动或火箭从西昌呼啸着刺向太空时，当世界睁大眼睛，小心翼翼地搜寻着这一个个奇迹的创造者的时候，也只有很少人知道张钹这个名字。然而，正是这位新中国培养出来的第一代自动控制专家，以及同他一样活跃在科研战线上的教授专家们，在培养军工人才和从事国防工业技术研究上曾经做出过不朽的贡献。如果没有他们，我们的第—朵蘑菇云也许不能如期在大漠上空升腾；如果没有他们，我们的潜艇也许不能按时在大洋深处邀游。正是千千万万像张钹这样的“无名”专家，用他们的心血与汗水，谱写了共和国史诗般壮丽的篇章。

在清华园度过5年的大学生活后，张钹留校工作。参加工作后直至“文革”期间，他主要从事国防工业自动化技术的教学与科研工作。20年间他和他的同事们所培养的学生，大部分被分配到国防科研或军工单位，成为我国发展“两弹一星”的技术骨干。而他自己也先后在航空、航海、兵器和电子等领域从事自动化技术的研究和开发工作，为我国国防工业的发展作出了重要的贡献。

“文革”后，由于科学技术和我国国民经济发展的需要，他开始注意信息科技发展的新趋势，井逐步把侧重点转向计算机科学与技术，特别是人工智能技术。在他的带领下，1979年清华大学率先设立了“人工智能与智能控制”专业。

数年后的“863”计划与他们的战略构想不谋而合。

瞄准发展前沿

近十多年来，张钹院士作为学者，先后应邀多次出访过美国、加拿大、墨两哥、英国、瑞士、丹麦、瑞典、日本以及俄罗斯等国家，有许多留在国外科研机构工作的机会。然而，每次他都义无反颇地回到祖国。他常说：“人各有志。对我来说，理由很简单，在国内每当我取得一项成果，单位领导、同事和亲朋好友都为我高兴，我就有一种成就感，因为我为自己的祖国做出了贡献。在国外充其量只是一个打工的，成就再大，我以为感受也是不同的。”

1987年之前，清华大学计算机系人工智能及智能控制教研组共有30名左右教职工，其中只有少一半人从事人工智能方面的工作，但这也是国内最早从事这一领域研究的集体之一。为了打开局面，1985年初，他们重新调整了方向，把智能机器人作为新的研究重点，组织了3名教师着手筹备，开始走上了艰苦创业的道路。当时张钹通过自筹和协作的方式，建起了一个以机械手PUMA为基础的机器人实验系统，成为当时国内第一家这类实验研究基地。由于他们选准了方向，并先走了一步，因此当“863”国家高技术研究计划出台，并把智能机器人作为主题项目之一时，他们凭借这一优势，很快成为该主题研究的主要承担单位之一。

通过9年的努力，在智能技术系统这一研究方向上，他们把自己所从事的研究内容从原来较狭小的范围，扩大到智能理论与技术的各个方面，包括人工智能的基本原理、基本方法和基础与应用基础研究（如问题求解、计算机语言学．智能控制、神经网络理论等），以及与人工智能有关的应用技术与系统集成技术（主要有智能机器人、人机交互技术和声音、图形、图象、文字及语言处理）等。

从1990年2月正式开放运行至今，他们这家“智能技术与系统”国家重点实验室共承担了100多项国家重点科研任务，从国家自然科学基金、国家攀登计划、“863”高技术计划到国家科技攻关计划，加上国际合作与横向合作项目，6年总科研经费为2580万元，其中国家任务占77．3％。科研经费逐年增加，从最初的年科研经费200—300万元，增加到去年的800万元。在人工智能这一领域，实验室已成为国家科研任务的主要承担单位之一。

几年中，张钹和他的同事们已在国家重点实验室中培养出博士后11人、博士41人、硕士121人，此外，还有2名外国博士生和一批国内的进修教师、访问学者及联合培养的校外博士生等。由于在培养人才方面的突出成绩，1993年，实验室博士生指导小组被学校评为博士生指导先进集体。

年轻的时候，张钹就曾想，如果一生能为国家培养50名博士，那是一件多么值得庆贺的事啊!如今这个愿望终将实现，自1986年他被国务院学位委员会评为博士生导师至今，张院士已培养出硕士生11名，博士生33名，博士后7名。

                                                 据维普资讯  http://www.cqvip.com

 

 

智能人生谱华章——张钹院士访问记

桂立新

http://news.lib.tsinghua.edu.cn/page.user.article.asp?articleid=780

今天，全世界几乎所有大学的计算机系都有人在研究人工智能，其实，这个计算机科学的前沿学科非常年轻。“人工智能”这个名字1956年才正式确立，也就是在这一年，清华大学设立了自动化专业。第一批学生仅有10个人，是分别从原有的各系抽调过来的，其中有一个21岁的电机系三年级学生，他就是张钹。谁知这个服从国家科技远景规划需要的转读，奠定了他智能人生的第一块基石。

坐在面前的张钹院士面容清癯，风度翩翩，一派儒雅，说话略微带有绵软的南方口音。1935年他出生于福建省福清市龙田镇的一个书香门第，祖父乃清朝秀才，为发展家乡的教育事业曾在清河书院创办敦睦小学，父亲大学毕业后从事教育工作。到了他这一辈男丁，家族中皆用乐器命之，所以兄长及其皆以铙、钵、钹等字为单名。张钹从小在浓厚的家学氛围中耳濡目染，学习成绩门门突出。1950年7月毕业于福清市融美中学，后就读福州英华中学，1953年报考清华大学，以数理化三门都满分的优异成绩被录取，以“三个一百”闻名于家乡一带。

入校时张钹就读于电机系电机电器专业，1956年因建设新专业需要，转读自动控制，两年后作为国家第一批自动控制专业的优秀毕业生留校任教。当时国际上刚刚兴起的机器人是自动化领域中的新事物，也是人工智能从最初的理论研究走向实际应用的产物。20世纪70年代初，美国麻省理工学院率先开发了专家系统，计算机可以代替专家进行统计分析及医疗诊断等活动，风行一时。随后，日本和俄罗斯等国也相继跻身先进的行列，研制出各种工业机器人，甚至制造出具有传感和发声系统的人形机器人。然而这20多年中，我国这方面的研究还处于空白状态。直到1978年，改革开放的政策给了人们开阔眼界的机会，张钹和同事们成了国内最早接触到人工智能的研究者，成为我国在这方面的首批专家。从零起步的阶段是艰难的，5年后，他们几经周折才从国外买到一部机械手用来做研究的基础设备。谁能想到，今天的智能技术与系统国家重点实验室就是从这样一部貌不惊人的机械手起家的。实验室是张钹的骄傲，作为国家的重要科研基地，这个优秀的团体连续三次在专家评审中都获得了“优”的评价，是全国近150个实验室中成绩最好的，张钹作为该实验室主任也因贡献突出获得了国家科委和计委颁发的个人金牛奖。

张钹在学术研究上的主要贡献是提出问题分层求解的商空间理论，通过代数的方法，系统地解决了不同层次求解空间的问题表达、复杂性分析、不同层次空间之间信息、算子及推理机制等的相互转换关系。在上述理论基础上,他进一步提出了统计启发式搜索算法，基于拓扑的空间规划方法以及基于关系矩阵的时间规划算法等，极大降低了计算复杂性，具有重要的应用价值。其专著《问题求解理论及应用》全面总结了他在人工智能理论研究中的成果，其英文版于1992年由Elsevier Science Publishers B.V.(Nortn-Holland)出版，中文版获国家教委颁发的高校出版社优秀学术专著特等奖。澳大利亚专家Ronald Walts在计算机杂志《The Australian Computer Journal（1995）》对《问题求解理论及应用》（英文版）的评论为“这是一部在重要研究领域的优秀著作”。美国学者Harold S.Stone认为，张钹等在统计启发式搜索等方面的工作，是“最近几年中国学者作出的很有意义的贡献”，“将新一代计算技术的前沿向前推进了”。

基础理论扎实是张钹的学术研究特色，在扎实的理论基础上，他积极推进计算机应用技术的研究。由于我国人工智能研究的起步比国外晚了20多年，张钹和同事们努力地追赶着国际人工智能发展的脚步。1987年至1994年，他担任国家“863”高技术计划智能机器人主题专家组织成员，在智能行为的微观建模、知识工程、神经网络、智能机器人以及人机交互等应用技术的研究方面作出了贡献。其中，根据商空间理论建立的导航路径规划的商空间方法，在国防科工委等支持下正进一步开发成实用技术。在他主持下研制的清华智能车是我国“863”计划的一项重要成果，这种新一代智能移动机器人，能够进行道路跟踪和躲避障碍的自主驾驶。2003年6月，经教育部组织的专家鉴定，智能车的车道线自动跟踪技术居国内领先，并且达到了国际先进水平。鉴于张钹卓越的科研成果，这些年来他先后被授予ICL欧洲人工智能奖，国家教委科技进步一等奖、二等奖，电子部科技进步一等奖、福建省王丹萍科技奖等荣誉。1994年当选为俄罗斯自然科学院外籍院士，1995年当选为中国科学院院士。

张钹院士的科研工作是与教书育人的实践紧密联系的，50多年来，他一直任教于清华大学，为自动控制系、计算机系培养了大批人才，尽管现在年已75岁，但仍忙碌在教学第一线。他笑言其它专业的导师可以吃老本，唯独计算机不行，因为行业的飞速发展导致新技术日新月异，一天不读论文不看资料就可能听不懂学生的问题。

谈起在校学习时与图书馆的故事，张钹院士的情绪一下高涨起来，对当年到老馆自习室“抢”座位的轶事津津乐道，还提及自己任助教时到老馆四楼的外文期刊室查阅内部文献的诸多细节，一时间沉浸在回忆往事的快乐中。在捐赠给图书馆的个人专著扉页上，张院士一本本工工整整地签上名字，而对于我们希望他为图书馆推荐一些国内外自动化、计算机方面经典著作的请求，也非常认真慎重地对待，表示要细细推敲后再行荐购。

在人工智能这条充满未知的探索之路上，张钹院士的心永远是年轻的，他不知疲倦，不曾停歇，继续谱写着耀眼的华章。

 

“世联”一席话不尽故乡情——访中科院院士张钹教授

魏铭庆
福州晚报2010-03-22

　　与知道歌星、影星相比，知道张钹的人要少得多。即使在核爆炸使地球剧烈抖动、火箭在西昌呼啸着冲向太空后，也只有很少的人知道张钹这个名字。而这位新中国第一代自动控制专家与其同事们，却在国防工业技术研究和培养军工人才方面作出了重大贡献，写下了壮丽的人生篇章。

2月18日，张钹教授应邀回家乡福清参加第三届世界福清同乡联谊会。会议期间，笔者慕名到他下榻的融侨大酒店采访他。

 走近神秘的领域

 1935年3月26日，张钹教授出生于龙田镇。12岁从龙田毓德小学毕业，被保送进龙田融美初级中学（后来成为从这所学校走出的继曾融生、高由禧之后的第三位中科院院士）。1950年，他进入私立福州鹤岭英华中学（这里曾经培养出包括沈元、陈景润在内的11名科学院和工程院院士）。1953年夏，他以优异的成绩考进清华大学电机系，后被选拔进入自动控制专业（计算机系前身），1958年毕业留校至今。“文化大革命”前，他主要从事国防工业自动化技术的教育与科研工作，还在航空、航海、兵器与电子等领域从事自动化技术的研究与开发工作。“文化大革命”后，他侧重研究计算机科技，特别是人工智能技术。清华大学“智能技术与系统”实验室于1990年正式成为国家首批重点实验室后，他先后担任实验室主任、校计算机科技系学术委员会主任、校学位委员会副主任等职。他攻克了许多难关，多次获得重奖。其中有欧洲人工智能奖、国家教委科技进步一等奖、电子部科技进步一等奖、国家自然科学三等奖、国防科工委科技进步一等奖、国家科技进步三等奖等。1985年他晋升为计算机技术与科学系教授，1995年当选为中科院院士。

 爱国爱乡情无限

  近十几年来，张钹多次应邀出访许多国家，若想留在国外科研机构工作，机会是很多的，但他从无这个想法。他说：“人各有志，在国内，每当取得一项成果，单位领导、同事和亲朋好友都为我高兴，我就有一种成就感。在国外，我充其量只是一个打工的，成就再大感受也是不同的。”

张钹两弟均学有所长。大弟张铃教授主要从事计算机应用技术的研究；小弟张锻大学毕业后在上海大型国有电子工厂和企业工作，是位优秀的企业家。这次三兄弟一起回乡参加盛会。2月20日，在“世联”第一次扩大会上，张钹对福清发展高科技产业问题发表重要讲话。他说，福清有优势，也有先天不足，要扬长避短，不要一哄而上；要有超前的战略眼光，抢先打出品牌；要靠科技人员与企业家的结合，掌握一批核心技术，锻就一两把杀手锏。他认为，像福清这样的县级市，如果一开始就办大而全的高新技术企业，投资大，风险也大。他有两条思路，一是把高新技术注入到传统产品中，使之升级换代，增加技术含量。二是利用原有的厂房、设备和人才等资源，以高新技术改造传统产业，使其提高产品质量，降低生产成本。

年过花甲的张钹动情地对笔者说：“福清的山山水水留下我少年时代的足迹，留下刻骨铭心的往事和梦想。如果能在有生之年为故乡奉献绵薄之力，那将是十分愉快、幸福的。”

  

追求完美　精益求精——专访中国科学院院士张钹

2005-11-02

http://www.jiaodong.net/2005/11/287025.htm

 胶东在线网11月2日讯　(记者郝静)　张钹，中国科学院院士，新中国第一代自动控制专家教授，清华大学博士生导师……还有更多头衔。在光环笼罩下的张钹是如何做到这一切的？近日，记者有幸零距离感受了当今院士的风采。

张钹教授此次来烟是应烟台大学计算机学院的邀请进行讲座的，10月28日下午2：30，张教授如约接受了本网校园记者的专访。

积极看待网络“社会”问题

记者：张院士你好，谢谢你能抽出时间接受我们的采访。我在周三听过你的一个讲座，其中你谈到信息利用率比较低的问题，你一直在强调现在正在努力通过技术改进，你有没有想过现在每个人都可以上网，人人都可以在网上发言，就会有很多未被证实的材料被保存下来。如果不能保证材料真实的基本条件，仅仅通过技术改革怎么能提高信息的有效利用率？

张院士：现在信息利用率比较低主要有两个原因：一个是网络自身的原因，另一个是信息的急剧增长，这是信息时代的特点，是必然的。现在通信工具很发达，每时每刻都会产生大量的信息，这些信息都会被保存下来，传播开来，这是谁都阻挡不住的。对此，过去的那些信息处理的办法已经不能解决，所以，信息处理方法需要一个新的革命，一个新的能够面对现在信息处理技术的革命。对于那些有害的信息我们已经采取了一些措施，比如，设卡、过滤、加密等等。另一个原因，自从网络出现后，随着网络技术的发展，现在的网络实际已经成为了一个“社会”,里面会出现“抢劫”、“盗窃”、“溜门撬锁”，安全性不能保证。网络安全的问题，也是各个国家正在研究的主题。原来设计网络的理念就是为了大家能够公平的使用资源，基本上是无偿的，但却出现了许多我们预想不到的问题，需要我们进一步去解决，总的来讲是进步中出现的问题。

记者：那网络上的这种问题会不会延续到现在我们正在提到的数字电视中？

张院士：不，不，这个目前还不会，你提到的这个问题涉及到三网合一，现在三个网是分开的。通信网、计算机网络、有线电视网是相互分开的，如何“合一”，会考虑一个安全、合理的解决方法。

记者：我们现在正在普及数字电视，下一步，电视都变成互动性的，在电视上出现的一些观点将不再受到相关部门的有效监控？

张院士：这些事总体上来讲，不用着急，都能解决。人们在实施这个事情的时候都会考虑到这些问题。我们要从积极方面去看待这个问题，飞机出现了，交通方便了，可是飞机会掉下来，如果没有飞机我们根本就不会遇到这种问题。一件新技术的出现，肯定会带来一系列的新问题。人们会不断把飞机越做越安全，越做越可靠。对你所提的问题也是一样。

   童年有个做中国“爱因斯坦”的理想

张院士：好的，没问题啊。我在小学，初中，高中学习很好，考试总是第一名。小学到初中是保送的。我以前是在一个镇里读书，后来到福州市上高中，要考试。那是1950年，各个高中招生都是独立命题。我当时考了两个学校，一个是福一中，另一个是高工（一个职业学校，在解放初期职业学校也是很吃香）。两个学校都得了第一名。后来，我却去了另外一个私立学校，当时的名字叫英华中学，也就是现在的福师大附中。上大学参加全国统一高考，报考的是清华的电机系。用当时的话讲，清华是青蛙，电机是田鸡，清华顶呱呱。高考数学，物理，化学三门都是满分。总的来讲，我的童年比较顺利。

记者：你当时一直学习很好，是不是受到家庭方面的影响？

张院士：是这样，我们兄弟姐妹学习都很好，经常是班上的第一名。我出身“书香门第”，我的父亲，祖父都是搞文的，我从小就喜欢念书，不仅喜欢数理化，也喜欢文学。小时候的理想是想当个科学家，像爱因斯坦什么的。

记者：一个人的理想对他今后的成长有很大帮助。

张院士：是，是，那当然，至少是一个动力，很大的动力。

记者：你当时是不是对数理化有很大的兴趣？

张院士：是的，但我对文学的东西也很有兴趣，喜欢看小说。对音乐、绘画也有些兴趣。求知欲比较强，对许多事情都感兴趣，都想弄清楚。我认为无论你做什么事都要有激情，我就是这样的，无论做什么事情都想争第一，一定要做得最好，精益求精。

“重理轻文”思想要不得

张院士：追求完美，实干精神是清华的给予我的最主要精神财富。

记者：你大学的时候会参加些什么活动，看些什么书？从中会得到些什么收获？

张院士：我参加过舞蹈队，平时我也看一些中外古典小说，当时看小说只是作为调剂，换换脑子，包括我刚开始工作时，作为休息手段也看一些小说。这些对我写作和分析问题的能力都很有帮助。人文教育对于提高人的素质很重要，我们有一段时间对此有所忽视，特别是，对于理工科学生，往往有“重理轻文”思想，这一点对素质的提高不利。人文教育，我想包括中国传统文化、传统美德教育等等都非常重要。

博士生要依靠自己培养

张院士：我鼓励学生出国看看。第一，要承认国外的一些条件比我们好，可以出去看看。第二，如果我的学生想留在国外，这我也可以理解。你可以在国外工作，可以在国外滞留，但是有一点不能忘。不能忘记你的祖国。我相信爱国的情结在多数学子心中是抹不掉的。

记者：现在社会上，普遍认同海归派要强过我们国家培养的人才。今年我去北大的时候听人说，以前要求大家去读研，后来要求读博，现在又要求是“海归”。你赞同这种说法吗？

张院士：改革开放不久，大家认为国内培养的博士生不如国外的，这种认识是有一定原因的，因为当时我们国内很多优秀的大学生出国了，国内培养的博士生与国外有较大差距。现在这种情况在改变，国内培养博士生的质量也在不断提高。从长远来看，我们还是主要依靠自己培养，“海归”只是其中小部分。

张钹院士寄语当代大学生：

千里之行始于足下，学问来自点滴积累。

 

张钹院士演讲文选

                        面向二十一世纪的计算机技术与应用

张 钹

http://www.mju.edu.cn/kyc/html/200811/5/20081105163108.htm

我想分三个方面来讲这个题目:首先讲计算机技术本身的发展，然后讲计算机应用技术的发展历史，最后作一些展望。

大家知道，现在讲的电子计算机，它的数学模型是由英国数学家图灵于1932年提出来的。这种机器由两个部分构成，一条无限长的带子上记有一组符号，且可以读写，还有一个有限状态控制器，它根据读取的不同符号实现状态转移，且在带上留下一定的符号作为结果，停机时带上留下的符号，就是机器的输出。所以计算机本质上是一台符号处理器。十多年之后，即1946年，第一台电子管的计算机在实验室里诞生了。它是由一部处理器和一部存储器组成的，这也是现代电子计算机所采用的基本结构，就是所谓的冯•诺依曼体系结构，由美国数学家冯•诺依曼提出的，至今维持不变。不难看到，这种机器本质上跟图灵提出的数学模型是一样的，因此也可称之为图灵机。其中的存储器就相当于原来的长带子，而处理器就相当于有限状态控制器。图灵机要求一个有限符号集，我们现在的计算机使用了最简单的符号集，即只有0和1两个符号，但这已经足够了。所以，计算机原理本身十分简单。

从1946年第一台存储程序的电子计算机诞生之后，计算机的进步突飞猛进，不长的时间里，从电子管到晶体管到大规模集成电路。1953年，第一台商用电子管计算机IBM701诞生了。可以看出，从1946年第一台计算机试验样机的出现，到进入了商用，前后只用了7年，这是相当快的。IBM公司面对这种新机器，感到困惑，不知有何商业前景，为此请了一批专家来，对此新产品进行评估。经一段时间后他们得出的结论是，这种机器全世界大体需要5～7台。可见，当时人们对计算机的市场前景并不看好。后来，晶体管和集成电路相继出现，计算机的性能价格比飞速提高，如今计算机技术已今非昔比，面貌完全改观。简单地说，从1946年到1996年这50年间，即半个世纪中，计算机或者说计算机与通讯技术的变化，可以用三个数字来描述，一个是计算机的速度，一个是存储容量，还有一个是通讯速度。人们用不同的语言来形容它的变化，有的说它们随时间指数增长，有的说每18个月翻一番，每五年增长一个数量级等等，也就是所谓的莫尔定律。计算机与通讯如此高速的发展，其根本的原因在于技术不断的创新与发展。拿存储技术来讲，最早的有动态随机存储器，它的存储容量以K(bits比特)或M计，磁盘达到M和G，到了光盘，就是以G甚至以T计了。

总之，半个世纪以来计算机与通讯技术的发展可以用三个数据来形容，即计算机速度，存储容量和通讯速度都由K(103)变化到G(109)，即由3K变化到3G。计算机速度由103(bits/sec)到109(bits/sec)，存储密度由103(bits/inch)到109(bits/inch)，通讯速度由103(bits/sec)到109(bits/sec)。那么，21世纪的计算机技术会有怎样的发展和变化?人们普遍认为未来世纪计算机技术发展变化的势头还不会停止，我们即将进入信息的“太”(Tera)纪元。什么是太纪元?也就是说，到21世纪初，我们上面所说的信息技术的三个指标都可以达到1012量级(即太量级)。即计算机速度可达每秒万亿次(1012bits/s)。存储的密度也可以达到每平方英寸10¹²比特，通讯的速度也可以达到每秒10¹²比特。计算机和通讯技术的突飞猛进，给计算机的应用也带来许多革命性的变化，这一点，对于非计算机专业的人来讲可能更为重要。

大家经常关心计算机能做什么和不能做什么的问题，从理论上讲这似乎已经解决了的，因为图灵机理论已经告诉我们，哪些东西是可计算的，哪些是不可计算的，即图灵可判定性，从数学上说清楚了。但问题不是这样简单，有一大类问题，从道理上讲是可以计算，但实际上算不了，所谓NP难问题。它所需要的计算资源:存储量，计算量，现代计算机根本无法提供。我们需要寻找一种折衷的办法，当然还有一些问题虽然不是NP难问题，由于它需要的计算资源很多，计算机性能的提高自然有助于问题的解决，所以计算机能完成的工作，随着其性能的提高，实际上在不断地扩展。

从计算机的应用技术角度讲，半个世纪以来，我们在计算机的处理对象、处理方法和工作方式等三个方面发生了根本性的变化。最初计算机只能处理数值(或简单的符号，如英文字母等)，现在可以处理声，图，文等多种媒体。在处理方法上，我们大体上经历了三个阶段。第一个是所谓的传统应用阶段，这种应用方式，在座的听众大体上都接触到，我们的绝大多数应用，都叫做数值计算，也就是说，不同程度地跟数值计算有关系。比如说，大家所做的科学计算，数据处理，计算机自动化等等，都离不开数值计算。比如，我们用计算机来控制飞机，其中的控制器叫自动驾驶仪。自动驾驶仪又是什么呢?一般情况下是所谓的PID控制器，PID分别代表了比例、积分、微分，等于说进行微积分(数值)运算。所以，所有我们目前遇到的应用，绝大多数都属于这种性质，也就是说，它以数学模型为基础的数值计算。

现在我们从信息角度来看问题，1948年仙农提出信息论，提出熵的概念，把它作为不确定性的一个度量，也就是信息量的度量，用不确定性来度量信息量的大小。刚才我们谈到的比特(bit)，就是这个信息量。从这个角度上来认识信息，我们可以看到所有信息载体:文字(英文、中文)、语言、语音、图形、图像，实际上到机器里面都变成二进制的比特了。一个英文字母用8个0或1(位)表示，即一个字节(byte)，一个汉字占2个英文字母，即2个字节，一张图要多少呢?差不多要几百K(几十万)字节，一张彩图相当于几十万字的一本书。不难看到，为什么计算机处理图像和视频才是近几年的事，正因为图像包含巨大的信息量。如果计算机的存储量和速度达不到一定的水平的话，计算机处理多媒体信息就不能做到。大家都会体会到，计算机一处理图速度就会明显慢下来。

从80年代中期开始，提出了人工智能研究方向，计算机的应用技术起了一个新的变化。使计算机从数值计算的局限下解脱出来，走进符号处理的领域，使计算机代替更多原先只有人才能做的事情。举两个例子来说明，大家都很熟悉计算机程序深蓝战胜国际象棋冠军卡斯帕罗夫的事，这是1996年发生的一件大事，国内外的新闻界曾经大炒作过。这件事对于计算机应用来讲它的意义如何?计算机国际象棋程序从1956年就开始研究，预定的目标就是要战胜世界冠军，经过40年的努力，这个目标实现了。这不是偶然性，它不仅是计算机技术进步的必然结果，同时也是计算机应用技术进步的结果。我们只需看一下以下的数据就会清楚了，计算机(深蓝)的速度一秒种内可以考虑2亿状态，这相当于可以向前看10至15步，在残局情况下可看到75步以外，而一位好的棋手一般可向前看6至7步。与计算机相比，当然棋手的优点在于他丰富的经验，深蓝已经考虑这个问题，机器中存有60万种棋谱，其中包括卡斯帕罗夫历史上下过的所有棋(有记录的)。为了评价棋局的好坏，设置了8000个参数进行调整，这些参数的调整通常由世界上顶尖的棋手来完成，可见这里同时凝聚了棋手的智慧。大家知道，下棋是一个推理和决策过程，它不能简单地用数学公式描述，象棋程序的成功表明，在符号推理上计算机有可能作得和人做的一样好，甚至更好些。当时还有一件想做的事是机器翻译，这件事至今做得不像国际象棋那么成功，原因在于自然语言的歧义性，这个问题的最终解决要依赖于知识。大家常用以下的例子来说明机器翻译的困难，英文的原句是The spirit is willing but the flesh is weak (心有余而力不足)。计算机却翻成The Vodka is strong but the meat is rotten (伏特加是浓的，但肉烂了)。

要解决这类问题唯一的办法是让计算机“懂得”什么是“心有余而力不足”，什么是伏特加酒等，总之，需要相应的知识。这就是后来在人工智能和计算机应用中所提出的知识工程(know ledge engineering)的研究方向。应用知识工程，目前机器翻译已取得较大进展，机器翻译软件在网上跨语种的浏览上有较大的市场。我国市场上也已有了中英、英中等机器的翻译软件。当然目前的机器翻译软件和专业人员相比还有较大的差距。不过，以知识为基础的推理已成为计算机应用的一项新方法，被广泛地应用，以汉字识别为例，不管是印刷体还是手写体，其单字识别率都难以达到商品化要求，通常总是加上语言模型(上下文知识)，使印刷体的汉字识别率达到99%以上，使离线手写体汉字识别也能达到了95%、96%等水平。对于离线汉字识别，语言知识的加入大体可以把识别率提高十个百分点。这种技术同样被应用于语音听写器，如IBM的语音听写器。

我举这些例子是想说明下面一个道理，即几十年来计算机的原理尽管没有多大变化，但是由于它性能的改进，使它能够作出许多我们原来认为作不了或者很难作的事情。下面我们讲一下与计算机有关系的机器人(robot)的问题，实际上，我们现在让计算机作的事情是想让它代替人的脑力劳动，也就是说模仿大脑的某些功能，但要实现自动化，就需要动手、脚以及其它传感器。从80年代开始提出了研制智能机器人的思想。这个所谓的机器人就是给计算机上配上手、脚、眼睛等等，我们看到的所谓机器人无非是计算机控制的手指、手臂、脚之类。它的作用无非是想进一步发挥计算机的作用。因为计算机如果没有传感器，如果没有眼睛，没有手脚就很难在自动化领域发挥作用。

最近在计算机应用技术上，又提出一个软计算(soft computing)的概念。我们说在计算机应用的初期只是数值计算，接下来是符号计算即符号推理，现在又提出软计算。为了让计算机作更多的事情，我们还会遇到下面的困难，数据很多，模型(数学的还是推理的)不清楚，这种情况下我们需要软计算。大家经常听到模糊计算，神经网络计算，进化计算等属于软计算范畴。这种计算是以数据为基础的通过自学习的办法进行计算。

以上我们介绍了计算机应用在90年代之前的发展状况，80年代后期，我们遇到一些新情况，这就是计算机网络的出现。我们可以大体将计算机的发展分为三个时代：主机的时代(mainfame)，在座的年长的老师可能经历过，那时每个单位一般买一两台大的机器放在计算中心，大家要用计算机的话，必须跑到计算中心去，即许多人共用一台机器，这是计算机最早的使用方式;在座的年轻人大多只经历过计算机应用的第二个时代，即个人计算机时代，即一人用一台计算机的时代。目前这个时代正在变化，代之以计算机网络的时代，即许多人用许多计算机的时代，也有人称之为无所不在的计算时代。如今你的机器上了网，你所用的不仅限于这台机器，所有网上的资源你都可以享用。

下一个世纪计算机应用技术有什么新的发展?首先我们讲一下信息技术带来的革命。这里信息技术指影响最大的通讯和计算机。现在面临着许多很难解决的问题都可能靠信息技术与其它技术的结合来解决。欧洲有一个“普罗米修斯计划”，它是为解决欧洲的公路交通问题的。目前无论是发达国家还是发展中国家都有恼人的交通问题，即都市的文明病，如交通事故，交通堵塞和空气污染等，怎么解决这些问题。普罗米修斯计划指导思想是，“智能路上的智能车”(Intelligent Vehicles on Intelligent Roads)”。即用信息技术来解决交通问题。如计算机辅助驾驶，交通流的控制和交通管理等。它的思路是利用通讯网和全球定位系统(GPS)把所有路上的车辆管起来，统一调度，以充分利用现有道路。即通过车的智能化和道路的智能化，来解决交通问题。

从这几年技术的发展可以发现信息技术从研究到形成产业，到大量应用的周期越来越缩短。计算机网络把计算机和通讯联为一体。比如说我们正在用一台计算机，而这台机器联到网上，我们究竟是在计算还是在通讯，是很难区别的。现代通讯，从有线到无线又回到有线，转了一圈，却把通讯速度从K(103bits／sec)提高到T的量级(1012bits／sec)。

也就是说在网上获取信息基本上没什么障碍，如果没有如此高的通讯速度，计算机是上不了网的。同时，数字化彻底消除了计算机与通讯之间的最后隔阂。传统通讯使用模拟信号，计算机是数字信号，为了相互沟通，原先需要模拟信号和数字信号的相互转换，从模拟到数字或从数字到模拟使速度和精度都受到极大的影响。现在用不着了，大家都是数字。有人这样认为，我们现在的机器，不只是单纯的机器，而将成为21世纪大家工作和生活的一个环境，任何人的工作与生活已经离不开计算机网络了。我们可以用以下三句话来形容21世纪将要面临的形势，这就是计算机即将进入千家万户，计算机将会嵌入千万设备，计算机将渗入千百领域。计算机的芯片太便宜了，几乎是不要钱的，所谓零价格的芯片，这使它达到高度的普及。我们将生活在一个无所不在的计算机环境中，对我们来说，人机交互，智能服务，人机协同工作，知识获取变成十分重要。

全世界共有一个网，这是好事，大量的源可以共享，似乎对大家是平等的，其实不然，现在网上大部分的资源是西文的，我们和计算机交互的方式主要靠键盘和鼠标，这些对中文用户来说都是不方便的，所以对于我国广大普通百姓来讲，使用计算机要比西方人困难得多。为使计算机成为普通百姓的有效工具，中文信息资源建设和便于中文用户的人机交互方式，可能是我们要作的一项很重要的工作。

最后讲一下，我们如何在信息产业上赶上世界先进水平，大家已经认识到其关键在于创新能力，而创新的关键在于人才。我们需要大力培养科技人员的创新能力，大力提高全民族的素质，只有这样才能在信息科技和产业中有我们的一席之地。

 

2011年3月17日

 

创新与创新人才

    “创新”是当今最热门的话题之一，知识创新、科技创新、创新思维以及创新机制等等已经成为当前各种媒体争相使用的字眼。但要给“创新”出一个简单的定义，并不是一件容易的事。

依我看，创新的最重要的标志应该是“与众不同”，即应该具有鲜明的个性，这个道理很简单，一个人人都能想到、人人都已经做到的事情，很难说是创新的。

现代科技的发展不断地向人们提出挑战，而每一次挑战同时也是一个机遇。于是大家要问，怎样的人才能在这些挑战前找到机遇？换一种说法，具有怎样素质的人能够经受这种挑战并取得成功，他们的基本素质应是什么，如何去培养这些素质？我想谈一点个人的想法。

第一，需要激情。不管做什么事情，写一篇文章也好，搞一项大工程也罢，外国人总喜欢先问问，你的“动因”是什么，你的动力是什么？可见要做好任何一件事，首先需要有一个目的和动力，有了动力，才能促使你全身心地投入。动力来自外部也来自自身，来自于创作欲、责任感、敬业精神，来自于好奇心等等。总之，一个有创新精神的人，必定对他所从事的事业充满激情。美国有一位学者说过：“需求乃创造之母”。这很有道理，因为社会的需求和科技发展的挑战都会产生一种无形的动力，它激发你的创新欲望。反过来说，对这种需求没有感受和缺乏激情的人，就不可能形成强烈的创新欲，因此也就不可能达到创新。因此，强烈的社会责任感、顽强的进取精神和对科学的热爱等等是创新人才必备的素质。

第二，洞察力。上面我们谈到，创新的主要标志是“与众不同”。问题是你怎样才能觉察别人没有觉察的问题？当多数人消极的时候，你怎样依然保持十足的信心？当多数人面临难题而束手无策的时候，你却能提出新颖的思路和解决的途径，从而“与众不同”？显然，你需要比别人有更强的洞察力。洞察力来自何处，又如何加以培养？我以为，坚实的基础知识（理论的、实践的）是至关重要的。我们用它来研究某个领域的问题，好比用一把刀来解剖某个对象（动物），如果对于你要研究的问题你的（数学）基础知识不够，这好比你只掌握一些很钝的刀具，根本切不动，如果有人手中拥有比你更精致的刀，自然就得心应手，可以发现和解决你所不能或难以解决的问题了，他们就会比你表现出更强的能力。

第三，坚忍不拔的精神。创新，不管是科学层次、技术层次还是工程层次的都是一项艰苦的劳动。没有锲而不舍、坚忍不拔的精神是不可能达到目的。在一些科学家的传记中，大家有时会读到这样的故事：某某科学家凭着一时的灵感一夜之间把奇迹创造出来了，我想这恐怕不是事实。我们从人工神经网络研究的历史中可以看到，在60年代，当大家都认为神经网络研究前途渺茫，各种机构纷纷停止了对该领域研究的经费资助，因此多数研究工作都被迫停止的时候，极少数“坚持已见”的研究小组要坚持下来，将是何等的不容易。并且这个坚持不是一天两天，而是20年。没有献身的精神，没有坚忍不拔的毅力是不可能坚持到底的。

第四，我想还应该有一种尊重他人、尊重他人贡献的品德。这也可以说是一种科学精神和科学态度。任何创新都不是凭空得来的，总是在前人工作的基础上发展和产生的，学习他人的经验，尊重他人的成果，既是科技工作者的基本品德也是获得成功的因素之一。一个热爱事业、具有奉献精神的人，他既珍惜自己的成果，也一定会非常珍惜和尊重他人的贡献。只有具有这种素质的人，才能既发挥自己的潜力，又能调动他人的力量，因为科技事业毕竟是大众的事业，只有通过科技群体的努力才能达到科技的顶峰。

                       选自《清华名师谈治学育人》  兼见于http://blog.sina.com.cn/s/blog_49524c2f010004l4.html

 

张钹院士照片

 

张钹院士在母校福清三中110周年校庆典礼上讲话

张钹院士在母校福清三中为师生做科普讲座，参观校史展览馆，与学生一起在膳厅合影

张钹院士四兄弟（张铙、张铃、张钹、张锻）联袂访问母校福清三中（1990年）



张钹院士访问母校福清三中（1991年）

张钹院士偕夫人及张铃、张锻访问母校福清三中，拜访父老乡亲（2007.12.1）

张钹院士访问母校福清三中（2010.12.27）

张钹院士讲学、参加学术活动照片集锦