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数学人的“传奇”——计算机科学家、数学家张景中院士其人其事

发布日期:2009/3/26 15:02:02      来源:      作者:张景中
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      张景中计算机科学家、数学家。男,1936年12月30日生,河南开封人,汉族。中国共产党党员。1959年毕业于北京大学数学力学系。1979年任教于中国科技大学。1986年任中国科学院研究员、中国科学院成都分院数理科学研究室主任。曾任中国科学院成都计算机应用研究所副所长,兼任中国计算机学会理事,中国科协委员。1997年当选为中共十五大代表。现任教育部教育信息技术工程研究中心(华中师范大学)学术委员会主任、教授、博士生导师,中国科普作家协会理事长,中国科学院成都计算机应用研究所名誉所长,广州大学教育软件研究所名誉所长。
    1978-1985年间,在数学领域,特别是离散动力系统和距离几何中若干问题的算法方面,取得了一系列具有国际水平的成果,并用之于解决国民经济建设中的实际技术问题。1985年进入机器证明的研究领域,与合作者创立了计算机生成几何定理可读证明的原理与算法,使人工智能领域30多年来进展缓慢的重要问题得到突破,在国际上被同行誉为“里程碑”性质的成果。热心科普教育,1990年被中国科普作协审定为建国以来贡献突出的科普作家,1994年被中国儿童出版社评为十大金作家之一。
    1982年以来,发表学术论著150多篇(册)。其研究成果分别获国家自然科学二等奖,国家技术发明二等奖,国家科技进步二等奖,中国科学院自然科学一等奖,第九届中国图书奖一等奖和全国数学教育图书奖一等奖。2003年获第六届国家图书奖、中宣部五个一工程奖和全国科普创作一等奖。
    1995年当选为中国科学院院士。
 
                                                    数学人的“传奇”
                                                           ——计算机科学家、数学家张景中院士其人其事
 
    有这样一个古老的未解之题:只用一个固定半径的圆规能做出哪些几何图形?美国著名几何学家佩多曾在国际期刊上公开征解,几年来无人解答。张景中和同窗好友杨路等一群从事数学研究的中国人攻克了这个难题,研究成果刊登在国际期刊《几何学报》上。
    佩多在《美国数学月刊》上发表文章,称他们为“中国几何学界的阿尔法和欧米加”。
    张景中1936年生于河南开封县,1954年夏考入北大数学专业。从此与数学结下不解之缘。
    当时的北京大学力学系拥有程民德、江泽涵、周培源等名师,很重视基础课程。那时,《数学学报》发表了一个有误的例子,试图补救。张景中想出了补救的方法,并与同学杨路一起给出了论证。讲授微积分的程民德教授对学生的研究很是赞赏,特意安排了一次学生科学报告会,让他们讲解这个例子。这个例子后来发表在武汉《数学通讯》杂志上,开始了他们近半个世纪的合作。
    对数学的探究,张景中幸遇了名师的指点和遭遇了命运的突变。大学一年级时,他在解析几何教科书上看到一个函数方程并想到确定它全部解的方法,写成论文在《数学进展》刊出。没多久,《数学进展》编辑部来信反映读者提问:关于这个结果,前人有哪些工作?研究者在发表成果前,应当了解别人已经做出了什么,才是负责的态度。此后,张景中查阅资料发现,早在1920年,德国的哈默尔已经做了这个工作,只好复信致歉。
    后来华罗庚的学生邵品琮告诉他,这位读者就是当时《数学进展》的主编华罗庚先生,其用意是让他明白科学研究入门的规矩。
    1957年张景中被错划为右派,随后被开除学籍,到农场劳动。同窗好友杨路也受到同样的处理。他白天劳动紧张沉重,晚上还要开会,无论多忙,随身总是带几本书,最常翻看的就是《数论基础》。在此期间,他俩常常通信,交流对数学问题的思考,异地联袂攻关,攻克了“逐段单调连续函数迭代根存在性”这一数学难题,成果在《数学学报》发表后,引起国内数学界的关注和后续研究。他们探索的几何算法在国际上引起强烈反响,被国内外学术期刊和国际会议文集引用近400篇次,其中被《科学引文索引》收录100多篇次。
    后来在西域的十多年里,无论是修公路,还是建农田水利工程,他从没放弃数学的思考。
    1978年,张景中迎来数学研究的春天。中国科技大学的领导寻访到他的下落,邀请他和杨路参加学术交流。这两位历尽磨难的挚友,20年来第一次在大学校园里相会。12月,张景中进入中国科技大学任教,为数学系、少年班讲授微积分。
    20世纪80年代,张景中和杨路同时被调到中科院成都数理科学研究室,同时被聘为中科院研究员,分别任研究室正、副主任。他的学术研究逐渐转入机器证明的新领域。20世纪90年代,在美国维奇塔大学进行合作研究,出版以消点法为主题的英文专著《几何中的机器证明》,收集近500条由计算机自动生成可读证明的几何定理。这项工作得到自动推理领域一些著名科学家的好评,称为“是计算机发展处理几何问题能力之路上的里程碑”,被美国科学基金委员会组织的专业学术讨论会肯定为“近年来自动推理的几个重要进展之一”。不久,基于杨路的想法,张景中等人又把消点法用于非欧几何,在计算机上生成一批非欧几何新定理的可读证明。他们进一步发展了基于前推搜索的逻辑方法,使这一方法达到实用阶段。
    早在1974年,张景中在新疆巴州21团子弟中学讲授平面几何时,就萌生了改革数学教育的想法。在中国科技大学6年的教授生涯,他的这种想法愈来愈强烈:应当改造现有数学教育方法中与教育规律不相适应的部分!推动数学教育改革的想法甚至扩大到整个理科教育的改革,张景中埋头研究。
    随着计算机的普及,他找到了实现理想的平台——从计算机辅助教学出发,开发新一代的数学教育软件。1998年,他参与策划研发出来的教育软件《几何专家》、《立体几何》和《解析几何》推出。这些软件使数学教师们耳目一新,引起师生们的广泛兴趣。在与教育第一线教师充分交流后,张景中着手优化原有软件,吸取美国优秀教学软件《几何画板》的长处,给原有软件增加了大量新功能。2002年,数学软件《(Z+Z智能教育平台——超级画板》诞生了。取名“Z+Z”,他解释说是知识加智能之意;“超级”两字借用超级市场,意思是说,数学教学和学习所用的一切工具这里应有尽有,好像超级市场一样。打开《超级画板》,能快速、精确地画出动态几何图形和各种与参数动态关联的曲线。软件还有变换、测量、推理、公式编辑、图表绘制、符号演算、课件制作演示及编程环境等多种用处。《超级画板》一经推出,就引起广泛关注,从事数学教育的人士更是兴趣浓厚。
    随后,教育部基础教育课程教材中心立项,启动了“Z+Z智能教育平台应用于国家数学课程改革的实验研究”。这项研究吸引了19个省的130多所中学参与。更令张景中感到欣慰的是,“智能教育平台”已被写入某些国家指定的中学教材。
    最近,他与人合作,从事微积分初等化研究取得了新的突破,提出三角函数新的定义方法,使中学数学课程有可能变得更容易、更丰富、更系统。
    张景中还有一个身份:中国科普作家协会理事长。他曾说:“我赞同这样的看法:数学不仅是科学和技术,也是文化。文化的延续和发展需要大众的理解和参与,因而能进入教学媒体或科普作品的工作,是值得追求和羡慕的。”
    出于这种想法,他花了大量的时间和精力从事数学科普的创作。《数学传奇》是他的第一本科普著作。他为青少年创作的《数学家的眼光》和《数学与哲学》,受到广泛好评。数学家陈省身在写给他的一封信中,赞赏《数学家的眼光》并建议译成英文。
    数学科普创作难在用通俗有趣的语言来说清枯燥的数学定律、公式。张景中这样形容自己科普写作的状态:“在写科普作品的时候,往往是自己想了很久,想出一个有趣的话题,然后才把它作为一本书或者一个思路的开头。”
    科普创作很辛苦,但想到能和许多读者特别是年轻人交流思想,许多青少年可能因喜爱自己的作品而对数学产生兴趣,张景中感到很欣慰。他认为这也是一种幸福,一种精神享受!

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