81岁又创学术巅峰!引起拓扑学界“地震”第一人

2021-05-10青塔学术人物青塔原创

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摘要:心中有梦,脚下有光。

不久前,2020年度“吴文俊人工智能科学技术奖”十周年颁奖盛典在苏州落下帷幕。这一个被誉为“中国智能科学技术最高荣誉”的奖项,代表了人工智能领域的荣誉顶级认可

但鲜有人知道,作为奖项的发起人、首届国家最高科学技术奖获得者,吴文俊先生却是 “歪打正着”地走上了数学研究与人工智能研究这条路。

// 从“0分”到入门

吴文俊出生于五四运动浪潮中的上海,为了躲避战乱,他与家人共同逃离至乡下。直到14岁时,他才重新回到了上海,开始了真正意义上的系统学习。

对于刚从乡下回来的他而言,老师的讲课内容实在高深,不知所云。所以常常是老师在台上激昂讲课,他在课桌下偷偷看小说。结果考试成绩出来,吴文俊的数学拿了零分

而使这个零分“学渣”真正明白数学是怎么回事的,还得从他中小学时代遇到的两位老师说起。

第一位老师尤其喜欢让学生在黑板上解证明题。第一次当众写证明题可难坏了吴文俊。他的证明过程磕磕绊绊,出现了许多错误,但老师一一进行纠正。久而久之,当时游离在数学及格线的吴文俊逐渐摸到了解数学题的门路。

在他的中学时期,还遇到了另外一位“奇葩”数学老师。据吴文俊介绍,“他总喜欢给我古里古怪的几何题目让我去做”。就这样,与数学“不打不相识”的吴文俊,经由这两位老师“领进门”,在中学时代打下了扎实的数学基础。

// 误打误撞选择数学专业

和许多杰出人物一样,吴文俊最初的梦想并非成为数学家,而是当一名物理学家。高中时期的吴文俊物理成绩十分优异。然而,在高中校长的极力建议下,他最终选择了数学。而据他本人解释,当初交大只有数学专业才有奖学金,家境贫寒的他为了完成大学学业,才选择了数学专业。

果然,进入大学后的吴文俊并没有立刻表现出对数学浓厚的兴趣,甚至一度产生了“退学”的念头。然而,进入大三后,一位老师的出现,改变了他这一想法。

这位老师就是时任上海交通大学副教授的吴仲林。这位毕业于北大的吴老师用清晰的授课方式,让吴文俊对数学产生了兴趣,并决定终生与数学为伴

// 潜心“还债”,创立“吴公式”

诚然,吴文俊是幸运的,在他求学的每一阶段都遇到了引导他进入数学殿堂的良师;但他也经历了坎坷。1940年,时局动荡,大学刚毕业的吴文俊为了生计,不得不暂时放弃了数学研究,先后辗转在三所中学和大学里任教。

▲图为吴文俊在讲课

终于,苦熬数年后,1946年,吴文俊人生当中至为重要的伯乐出现,他就是国际著名数学家陈省身。陈省身先生是20世纪最伟大的几何学家之一,被称为“微分几何之父”。

他在与吴文俊的一次交流中指出,“不应当一直埋头‘看书’,通过写文章来‘还债’”。此后,吴文俊仿佛被打通“任督二脉”,开始进入数学学术研究的芳草地。

拓扑学是数学上一个重要而基础的分支,但也是令诸多学子“摸不着头脑”的学科之一。其中,示性类是拓扑学中最基本的整体不变量。

上世纪50年代前后,示性类研究还处在起步阶段。吴文俊创新性地引入了一类示性类,被称为吴示性类,大大简化了繁杂的证明过程。他还给出了刻画各种示性类之间关系的“吴公式”。

由此,拓扑学和数学的其他分支结合愈加紧密,许多新的研究领域应运而生。

// 老骥伏枥,81岁再创“吴方法”

在漫漫历史长河中,许多令世界瞩目的数学大师往往在其青壮年便取得了杰出成就:

“数学天才”高斯在少年时表现出超于常人的数学天赋;欧拉16岁获得硕士学位,是数学史上论文产出最多的数学家;陈景润33岁证哥德巴赫猜想;笛卡尔41岁创立解析几何学。而吴文俊却在自己81岁高龄时达到了又一学术巅峰。

文革期间,全国基础科学研究停摆。就在那时,吴文俊开始探索中国传统算学。在访谈中,吴文俊曾谈到一个令他记忆犹新的点,即关于古代数学中“日高公式”的推导。

▲图为日高公式

“日高公式”源自《周髀算经》,被用来计算太阳到地平线的高度。但是,由于典籍的失传,这个公式成了中国古代数学的未解之谜。

仅仅借助于一本三国时期的残破画稿,吴文俊最终攻破了难题,成功推演出了“日高公式”。在此之后,吴文俊认识到传统算法的重要性,并将其称为“没有计算机时代的‘计算机数学’”

“从此以后我就决定学古代数学了。我觉得古代数学好像并不像现代人理解的那样,我认为它是一个非常棒的内容。”

从传统算法中得到启发后的吴文俊创立了自己新的数学研究成果——吴方法,即后来的数学机械化至今,他的数学机械化理论仍然是许多计算机语言必用的编写方法

// 引起“拓扑学界地震”的“笨人”

在各种采访中,吴文俊先生一直以一个顶着满头银丝,温和谦逊,眼神矍铄又健谈的形象出现在大家视野中。然而,在其学生口中,早年的吴文俊却是一个不折不扣的“吃货”:“四方菜系‘照单全收’,尤爱西餐,还常带着学生涮羊肉。”

▲2001年,吴文俊获得首届国家最高科学技术奖

在吴文俊口中,描述自己用得最多的一个词是 “笨人”。而正是这样的一位“笨人”,先后斩获首届国家最高科学技术奖和国家自然科学奖一等奖;也正是国家,让他充满眷恋和深情。

吴文俊早年因其在拓扑学上的斐然成绩被保送至法国斯特拉斯堡大学学习。在法国留学期间,他的研究取得了重大突破。然而,他谢绝了法国国家科学院的邀请,于1950年毅然回到了祖国的怀抱,此后再也不曾离开。

▲图为吴文俊“数学机械化”理论中的一篇文章

就是这样一个永不止步的“笨脑瓜”,坚持中国的“古代数学算法里有大智慧”,“一点也不输给外国的数学定理证明”,让中国先辈们的智慧“重见光明”;他开辟的数学机械化领域形成了近代数学史上第一个中国原创的学科;他为拓扑学中示性类、示嵌类理论做出了划时代的贡献,也因此获得了“引起拓扑学界的地震”的美誉。

他首创的“吴方法”、“吴公式”在国际学术界广赢赞誉、影响深远;数学机械化和脑力劳动机械化理论已成为我国和世界人工智能领域的重要奠基。

// “吴文俊星“长启明

为了纪念吴文俊先生的突出成就,国际永久编号第7683号小行星被永久命名为“吴文俊星” 。遗憾的是,吴文俊老先生于2017年5月离开了这个他热爱着的世界。他的一生为中国传统数算法、计算机科学和人工智能领域做出了不可磨灭的杰出贡献。

科研之路漫漫,让我们跟随大师的步伐,心中有梦,脚下有光。

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