忆记我国杰出应用数学和统计学家张里千教授

来源:欧亚系统科学研究会时间:2021-01-24


▲ 张里千先生在日本讲学(1986)

神曲霓裳方舞罢,羞花半夏亦低垂

——忆记我国杰出应用数学和统计学家张里千教授

 

当我们从不平凡的2020年迈进不寻常的2021年的时候,在习近平总书记的元旦贺词中,有一句话特别令我们感动:“平凡铸就伟大,英雄来自人民。每个人都了不起!”。今年是建党一百年,习近平总书记这段话也是对于那些浴血奋斗和无私奉献的每一位共产党人的最高褒奖。在这个由中华优秀儿女组成的宏大队伍中,有一位学养深厚,却谦逊平实的学者——中国科技大学研究生院(中国科学院大学的前身)很不平凡的张里千教授。


一、花甲入党

出生于1929年的张里千教授,在年近花甲的时候(1987),毅然决然地向党组织递交了申请书,庄严地表示:“我愿意在党领导的群众运动中,发挥一份作用,承担一些力所能及的工作,和广大革命同志一起,把个人的作用汇合到推动历史前进的革命洪流中去。”


张里千教授入党申请书原件照片

 

二、学术贡献

张里千先生所说的“推动历史前进的洪流”,就包含着一个重要的学术平台,即旨在利用正交设计和统计学知识推动四个现代化建设的中国现场统计研究会,它是经由邓小平亲自批准,在改革开放初期成立最早的学会之一。作为该学会最主要的创建人和学术带头人,张里千先生心系国家发展大局,全身心地投入和无私奉献,倾注了大量的心血,取得了令人瞩目的成绩,他曾担任该学会理事长和荣誉理事长。

尽管张里千先生生在科技报国这条路上,业已取得了卓越的成果,但是在他的人生目标里,这一切是远远不够的。正如他在入党申请书里所写的那样,“个人是渺小的,微不足道的”,当“党的工作重点转移到…经济建设”的时候,中国现场统计研究会“应该很好地体现党的方针政策”。

为了节省开支,制止不必要的浪费,把研究会积累的资金都用在为国家经济建设上,作为理事长的他,甚至于有时将研究会的财务公章也带在自己身边。这令研究会一些人员不解,甚至引发矛盾,对此我们曾帮助协调,使得相关同志理解了张里千先生的良苦用心。

即便在生命晚期,他的身体状况已经相当差了。当我们去看望他时,他谈得最多的、最关切的,依然是期盼他所创立的优化试验技术能够继续为国家建设发挥更大的作用。在他的心目中,那些在实践中行之有效优化实验技术,就是他最珍爱的宝贝,就是他后半生用心血点化而成的一支数学“神曲”。 张里千先生的胸怀如此阔大,令人无比敬佩;他坚守的事业如此执着,令人无比动容。张里千先生正是带着这种情怀,于2013年离开了我们。

上世纪五、六十年代,张里千在非参数统计和区组试验设计这两个不同领域的研究中都取得了当时世界领先水平的成果。他是文革前我国自己培养且未出国深造而具有国际影响的少数学者之一·、也是唯一的统计学家。他在图论上的工作(用于构造部分平衡不完全区组设计)在图论著作中被称之为张图(Chang's graphs)。

上世纪七十年代,张里千从事多因素试验优化的理论和应用研究工作,取得了重大突破,试验效率和优化效果都大大提高。在实际应用中,张里千的正交法(又称“正交试验法”、“正交试验设计”或“正交设计”)把过去很困难复杂的多因素试验优化问题变成了简单易行,应用范围也拓广了很多。在之后近三十年里,张里千一直在全国各地(包括西藏)和各行各业(包括工业、农业、国防、科研等)积极地推广应用他的方法和技术,产生了大批成果和巨大的经济效益,有些还属于卡脖子技术(如夜视仪、某电路设计等)。1978年,张里千的工作获得了两项全国科学大会奖,其中关于正交法的推广应用工作还获得邓小平的肯定和批示,因此当时的国家科委和中国科协都对他的工作给予了大力支持。1982年和1987年,他先后两次编写教材和录制教学片(即《正交试验法》和《正交法和三次设计》),并在中央电视台和山东电视台播放。此外,还在全国各地举办了几百次培训班或讲习班。累计听课人数约二十万人。


张里千先生(左六)与讲习班学员


三、人生轨迹

科技报国、勇于担当、追求进步是张里千一生中鲜明的思想和作风,其成长过程曾得到不少著名学者的指导和影响,这也显示传承的重要性。

张里千从小就喜欢数学,数学成绩一直名列前茅。1944-1946年,他就读于四川自贡工业专科学校化学工程科。由于抗日战争时期,沿海和内地的很多教授和专家学者纷纷转到大后方,因此自贡工专的教员力量非常强,教学质量很高。其中有两位著名学者对他后来从事数学研究产生了重要影响。一位是代数课老师刘光文先生(著名水文学家),另一位是解析几何课老师张素诚先生(著名几何和拓扑学家,苏步青教授的大弟子)。1946年,张里千先生考入安徽大学数学系,并于次年(1947)考入北京大学数学系。由于用功读书,他的成绩一直名列前茅。在一年级时,其微积分、普通物理和物理实验这三门课的总成绩在八百多位理科学生中名列第一。不久他被选为北大学生自治会的理事兼总务部长。后来在当时地下党领导下的学生运动中,他表现积极,在经费筹集等方面发挥了应有的作用。在大学四年级时,由于拓扑学成绩突出,其中有一难题他的解法与前人不同,获得了任课老师、著名数学家和拓扑学家江泽涵教授的称赞,后来他在江先生的指导下完成了拓扑学方面的毕业论文。

1951年,张里千大学毕业后就分配到了尚处于筹备阶段的中国科学院数学研究所,不久被指定从事数理统计方面的研究工作,业务上受著名概率统计学家许宝騄教授的指导,许先生是他的北大老师和崇敬者。在学术思想和工作方法上,华罗庚教授对他的影响也很大,他曾听过华罗庚多次讲课和教导,特别是华罗庚关于做学问和科学研究要为生产和国民经济服务的思想,并积极实践和身体力行,这些都成为他效法的典范。值得指出的是,张里千推广应用正交法与华罗庚推广应用统筹法和优选法,是处于相近的时期,几乎是前赴后继,构成了我国数学和统计学应用上最有成效的两翼。张里千先生也这样常常对我们说,他的号召力难以与华罗庚先生相比,就要更加勤奋、更加努力。

从1958年大跃进开始,张里千就多次长期地深入到各个基层和生产现场从事数学和数理统计的应用工作,这从表面上看,这会减少了对数学理论的研究,而丰富的实践却换来不一样的收获,这就是大大加深了对数学理论研究和应用关系的深刻体会与理解。特别需要指出的是,他对多因素最优化理论和方法的重大突破,正是在深入生产现场第一线的实践经验基础上产生的。后来他多次说,若不是经过这样的实践,即令数学根基再高,自己在学术上也难以取得这样的突破,这也充分印证了“实践是认识的源泉”这条哲学原理。更难能可贵的是,在当时实践和研究过程中,由于正处文革中期,知识分子遭受的压力非常大,而那个突破性试验的一种材料带有剧毒,如果一不小心失误造成了事故(共8次试验),就很有可能身陷囹圄。所以当时他每一步无不都是战战兢兢、如履深渊之薄冰,特别用心处理和对待。这显示他为了科学而勇于探索和担当的品格和精神。

文革之后,张里千开始放弃主要搞纯数学研究的追求而专心从事应用数学的研究和推广应用工作,特别是关于正交法和中国现场统计研究会的工作,他深知这既是国家的需要,也是他的使命,责无旁贷。但是,张里千的所作所为却并不为当时学术界和许多同行所理解,甚至被贬低和排斥。原因不难理解,因为文革后我国学术界或科教界的工作评价、提职、申请基金和评奖等长期导向都是“论文至上”;特别是在上世纪八、九十年代,搞应用更被视为不务正业,不算科研成果。对此,张里千深感遗憾,也正是在这样的背景下,张里千先生从中科院系统所(从原数学所分出来,现在又合并了)调到中国科技大学研究生院,在另一块田园上进行耕耘和自由发展。这样的基础和环境,让张里千先生成为了中国共产党中的一员,很重要的一员,了不起的一员。

关于最优化方法(包括试验优化),张里千如下的比较和体验,非常深刻,也很值得我们深思:在数学理论上,欧美研究队伍非常庞大,成果和文献也浩如烟海;但在应用上却败给了日本的田口方法(属于试验设计,被美国认为是日本工业与经济腾飞的技术上决定性因素)。其原因在于欧美过于重视数学的形式及结果,而对假设条件和结果的应用范围或实用性的研究仍显欠缺;另外,欧美的方法过多和复杂,实际使用者难以适从和较好地掌握,限制了其推广应用及实际效果。张里千先生的正交法正是对田口方法的重大改进,是试验优化(或优化试验)新的理论和方法技术,使得我国试验优化的研究和应用在世界上处于领先水平。

1979年,张里千发起成立中国现场统计研究会,它是文革后我国第一个真正意义上的民间学术团体和国家一级学会,其宗旨是致力于数理统计、管理科学及相关学科的研究和在工农业、科技、经济及社会等领域的应用。该研究会成立之初,一无经费、二无办公地点。张里千夫妇就自己出资买了一栋北京四合院供学会办公长期使用,他们出版发行正交法的书籍、资料、录象带和办培训班的收入曾经长期成了该学会活动的主要经费来源。1982年,张里千还捐助创办了该学会会刊《数理统计与管理》,该期刊从创办至今对我国统计学界和管理学界起了重要的影响和作用。

张里千先生到了晚年(1997-2012)注重于工作总结和学术思考,特别是关于正交法和应用数学的发展,陆续地写了一些回忆和总结性文章,并对他的正交法著作进行修订出版。在这个时候,他患了帕金氏综合症等疾病,而且病情逐渐加重,越到后来就越厉害,以致身体经常处于崩溃状态,有时还浑身抽搐,后来到了基本上靠药物来维持生存的状态。这使得他写这些文章和著作比平时要吃力十几倍、几十倍、甚至几百倍。用他自己话来讲,其写作状态和进展速度已经到了可以用“蜗牛爬行”来形容。后来到了只能口授的阶段,甚至最后到了连口授都很困难的地步。尽管如此,他却始终没有放弃,仍然不遗余力地一直努力坚持,直到所有写作完成。张里千先生那种坚持的难度,那种抗争的韧劲,那种坚守的执着,不是亲历,实难言说,其精神之感染力,足以“惊天地泣鬼神”。著名数学家林群院士看了他的一篇文章之后曾对他大加称赞,并亲自登门拜访表示敬佩和慰问。

为了推广应用正交法和其它统计方法,使之能像日本的田口方法那样对我国的生产和经济同样产生巨大的作用,张里千先生几十年如一日,兢兢业业,不遗余力,埋头苦干,任劳任怨,不计得失,不打折扣,不惧艰苦,不怕困难,一心为民,一心为国,鞠躬尽瘁,死而后已,他不仅是一位杰出的统计学家,也是一名 “了不起的”共产党员。

张里千先生的这种勤奋工作和无私奉献精神,深刻影响和带动了我国一批统计学家。这些人均以张里千先生为榜样,努力工作,默默奉献。中国现场统计研究会第四、五届理事长、已故著名统计学家陈希孺院士曾借用孔子的话“在陋巷,人不堪其忧,回也不改其乐”来形容和赞扬这些统计学者。

张里千先生的精神何在?
“玉在山,而草木润”,此之谓也。


张里千教授(1929-2013)

 

(作者:张建方,颜基义,均是中国科学院大学教授;欧亚系统科学研究会理事、会长。)