纪念冯康先生诞辰100周年(张平文)
我认识冯康先生,冯先生应该不认识我。虽然我与冯先生没有过深入交往,但有限的几次聆听或远视,冯先生给我留下了深刻印象。
冯康先生是我国计算数学学科的创始人、国际计算数学领域著名专家,他在有限元和辛算法方面取得的成果已经载入史册。20世纪50年代末,冯康先生在解决大型水坝计算问题的集体研究实践的基础上,独立于西方创造了一整套解微分方程问题的系统化的计算方法,当时命名为基于变分原理的差分方法,即现时国际通称的有限元方法,给出了离散解的稳定性、逼近性和收敛性证明,并揭示了此方法在边界条件处理、特性保持、灵活性、适应性和理论保障等方面的突出优点。这一方法特别适合解决复杂的大型问题,并便于在计算机上实现。1984年起,冯康先生将研究重点从以椭圆方程为主的平衡态稳态问题转向以哈密尔顿方程及波动方程为主的动态问题,首次系统地提出哈密尔顿方程和哈密尔顿算法,提出从辛几何内部系统构成算法并研究其性质的途径,开创了辛算法或保结构算法这一新领域。
冯先生不仅自己学问做得好,也带出了一支很强的计算数学队伍,所谓强将手下无弱兵。冯先生于1978年创立了中国科学院计算中心,并担任中心主任到1987年,这个计算中心就是现在中国科学院计算数学与科学工程计算研究所的前身。20世纪80年代,中国科学院计算中心在国际计算数学界的学术地位和知名度都很高,经常会有国内外不同领域的专家学者交流访问,主办各种类型的高水平学术活动。
1988年下半年,我刚开始读研究生,当时为了勤工俭学,经师姐介绍,我到中国科学院计算中心去做兼职,在张绮霞老师的课题组从事数值软件包STYR研究。张绮霞老师是一个非常热心的人,经过她的引见,我认识了计算中心的黄鸿慈、张关泉、黄兰洁、孙家昶等多位计算数学前辈。那几年,冯先生刚从行政岗位上退下来,虽然年近七十,仍然精力旺盛,组织了很多学术活动,有时候还会亲自上台作辛算法方面的学术报告,分享自己科研工作的一些思考,并耐心解答青年学子们的提问。我在这期间有幸旁听了冯先生的很多报告,从报告中可以看出冯先生亲自来上机编写程序并做数值模拟工作,每次听完,我都感到受益颇丰。
耳濡目染之后,我越发认识到冯先生所做的工作以及计算数学在国家重大科学和工程项目中发挥的重要作用,这也使得本科时学习基础数学的我,更加坚定了自己在研究生期间攻读计算数学的决心。现在回想起来,在计算中心的这段经历事实上对我个人后来的学术道路产生了非常大的影响。
1991年,我正在攻读计算数学专业的博士学位,为了了解这一领域的最新进展,我报名参加了在南开大学举行的第三届全国计算数学年会,并报告了自己的研究成果。冯先生此前是中国计算数学学会的理事长,这次会议期间学会进行了换届,周毓麟先生接替冯先生担任学会理事长。
20世纪90年代初,冯先生组织计算数学队伍承担国家基础研究的重大关键项目“攀登计划”,冯先生逝世后由石钟慈老师负责,后来发展成“973计划”项目。这些重大项目对我国计算数学学科的发展起到了关键性作用,对我们年轻人的成才也极为重要。
1993年上半年,年逾七十的冯先生开始着手筹备华人科学与工程计算青年学者学术讨论会,希望为国内外从事计算数学的年轻人搭建一个相互交流的平台。我这时已经博士毕业并留校任教,成为一位青年教师,有幸受到邀请参加了这次会议并作学术报告。海内外众多青年学者也非常关注这次讨论会,被邀请或者报名参加会议的青年学者非常多。然而,会前一次不小心的滑倒导致冯先生摔伤了头部,最终不幸逝世。
冯先生的离去,是我国计算数学领域乃至整个数学学科的重大损失。对我而言,没能得到冯先生更多的教诲,也是一个非常大的遗憾。所幸在冯先生的感召下,我自工作之后一直从事着计算数学的科研和教学工作。
更令人欣慰的是,冯先生发起的这个讨论会,不但帮助很多海外华人青年学者在国内作出了重要的学术贡献,而且会上为纪念冯先生而设立的“冯康科学计算奖”,现在也已经成为我国计算数学领域的最高奖项,正激励着国内众多计算数学的专家学者在这个方向上奋发图强,做出更大成绩。
时至今日,我想冯康先生身上仍有很多地方,值得我们学习和借鉴。
冯先生早期研究的方向是电机和物理,后来又进入计算数学领域,广泛的涉猎使他对实践中的科学问题格外关注。在应用计算数学理论研究电机、物理等问题的过程中,冯先生深刻地认识到,计算数学的发展离不开以计算机为代表的计算技术,只有将二者紧密结合,才有可能做出更好的成果。正是在这一思想的指引下,冯先生指导或者带领团队在大型水坝的应力计算、核武器内爆分析与计算、流体力学稳定性计算、数值天气预报等诸多方面取得了一系列重大的理论与实践成果,这种理论与实践结合、科学方法与技术手段并重的治学方式非常值得我们大家共同学习,并在以后的工作中长期坚持。
中华人民共和国成立后的较长一段时间里,我国的计算数学学科处在与发达国家并驾齐驱甚至领先的地位。这其中一部分原因是世界各国的计算机技术基本都处于起步阶段,软硬件发展水平整体相差不大,利用计算机解决实际问题的综合能力也较为接近;但更重要的是,当时由冯先生领衔的一大批国际知名的计算数学专家,使得我国计算数学学科的起点和定位比很多其他学科都要高,学术视野也更加开阔。有这些大师们的杰出成就在前,后辈学子们自然不敢放松,唯有站在巨人的肩膀上继续攀登。
当前,虽然我们在计算数学领域不断涌现出优秀的科研成果,但能够称得上具有世界级影响力的,可能还是需要回溯到冯先生,回溯到他独立于西方所创造的有限元方法、辛算法等伟大成就。我们期待当代的计算数学学者们共同努力,扎实治学、刻苦攻关,争取早日出现能够媲美甚至超越这些方法的原创性科研成果,我想这也是冯先生非常希望看到的。
还有一个利好条件是,随着当前我国经济社会的不断发展,我国的综合国力已经跃居世界第二位,经济、科技、军事等诸多领域有越来越多的实际问题需要利用数学方法来进行分析和处理。特别是随着大数据、人工智能等新一代信息技术的广泛应用,包括计算数学在内的数学学科受到了国家领导、学术界、产业界乃至社会民众的高度重视。这在某种程度上与早先冯先生引领我国计算数学大发展的那个时期有些类似,计算数学与国家需求的结合非常紧密,甚至可能形成一种层次更深、范围更广、时间更长、价值更大的融合。因此,我们有理由相信,在冯先生治学精神的指引下,在吾辈学者的共同努力下,我国的计算数学学科必将获得更加蓬勃的发展,迎接更加光明的未来。
本文原载于《冯康先生纪念文集》
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