一片癡心為科研

宋潔

人類對如何提高勞動生產(chǎn)率的探索從未停滯過。自工業(yè)革命將人從體力勞動中大大解放出來之后，一系列的新科技、新技術不斷涌現(xiàn)，社會生產(chǎn)日益高速快捷。

到了21世紀，自動化作為一門綜合性技術，與控制論、信息論、系統(tǒng)工程、計算機技術、電子學等學科緊密結合，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療等方面發(fā)揮著巨大作用。

李春文在自動化領域里潛心為學已有近40年。他對自己的評價是：有所耕耘，無所建樹。他堅持認為他實在沒有報道的價值，拗不過我們的執(zhí)著與熱情，總算勉強接受了我們的采訪。多年來，他兢兢業(yè)業(yè)、勤勤懇懇，在非線性控制理論及應用、非線性控制系統(tǒng)CAD及仿真、非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性與鎮(zhèn)定理論、非標準分析等方面取得了一系列成果，并創(chuàng)新性地提出科學平臺及全局性知識集成新概念。工作期間，他完成了包括國家自然科學基金在內(nèi)的多項科研項目，發(fā)表學術論文100多篇，獲得全國青年科技獎、中國有突出貢獻的博士學位獲得者、霍英東青年教師基金獎、國家教委科技進步獎甲類二等獎等多項榮譽。

低調(diào)平和，篤定前行，李春文正以“科研無悔”的精神，執(zhí)著堅守自己的科研之夢。

厚積薄發(fā)，專注理論研究

三人間的辦公室，空間不大，書籍紙張陳雜，一切樸素而簡單。這是李春文辦公室最真實的樣子，與他本人一心科研、不求享樂的性格完全契合。就在這間安靜的辦公室里，李春文孜孜不倦，日復一日開展基礎研究，完成了非線性控制理論研究的大量工作。

非線性是在工程、自然界及人類社會各個方面普遍存在的復雜現(xiàn)象，非線性控制一直是控制學科的一個基本而重要的組成部分。在這一領域，李春文較早展開研究，率先提出和建立了非線性系統(tǒng)控制的新的設計理論——逆系統(tǒng)方法，其中包括核心概念、設計原理、可逆性、解耦、鎮(zhèn)定、狀態(tài)觀測等方面，在理論上開辟了非線性研究的新方向。

之后隨著研究的不斷深入，李春文從構造性算法和設計理論的角度，在確定性非線性系統(tǒng)框架下，在更廣的范圍內(nèi)，對非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、求逆算法、鎮(zhèn)定與控制律設計的理論及其應用方面取得了系統(tǒng)化的創(chuàng)新性成果。在研究中，他提出了新的更有效的構造性求逆算法，建立了基于更完整的和構造性設計的逆系統(tǒng)方法，解決了一類非仿射非線性廣義系統(tǒng)的構造性設計問題。在此基礎上，李春文研制出復雜非線性網(wǎng)絡的仿真系統(tǒng)（CNNSS），復雜非線性控制系統(tǒng)的計算機輔助設計系統(tǒng)（CNSCAD），取得了“國內(nèi)領先、達到國際先進水平”的重要成果。

逆系統(tǒng)方法的提出、建立和不斷完善發(fā)展，產(chǎn)生了廣泛的影響。量子控制理論的創(chuàng)始人談自忠教授對李春文撰寫的專著《多變量非線性控制的逆系統(tǒng)方法》高度肯定，并評價說：“作者在這一方面的研究上，富有創(chuàng)造性，取得了關于一般非線性系統(tǒng)反饋控制方法的一系列結果，完全可以與日趨完善的微分幾何方法相比美，很有理論價值和應用前景?！?/p>

同時，在教學方面，逆系統(tǒng)方法的理論被引入一些高校的控制理論的基礎課和教材中，清華大學出版的《自動控制原理》和《現(xiàn)代過程控制》等著作都將逆系統(tǒng)方法作為其中的一部分。在清華大學近年來開設的專業(yè)課“非線性控制理論”中，逆系統(tǒng)方法也被選為主要內(nèi)容。

除了逆系統(tǒng)，李春文還在有不確定、多延遲等特性的非線性系統(tǒng)的綜合性高性能設計理論及應用研究方面，做出了理論性貢獻。他結合反饋線性化方法和魯棒控制理論，提出和建立了一組非線性不確定系統(tǒng)的線性化魯棒控制方法。另外，在實驗技術不斷提高、量子控制引起了世界性關注的背景下，李春文與他所帶領的研究小組一起在國內(nèi)先期開始了這一領域的研究，取得了廣受國際贊譽的研究成果。以基礎研究為本，李春文搭建科學進步的階梯，為科技應用與發(fā)展奠定了堅實基礎。

精于創(chuàng)新，推動科技應用

正如一切基礎研究都要服務和指導實踐一樣，李春文在進行非線性控制理論研究的同時，也尤其注意開展控制理論的應用性研究。電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制是一類典型的非線性控制問題，也是改善電力系統(tǒng)動態(tài)品質的關鍵措施。李春文首次建立了電力系統(tǒng)中的一種非仿射非線性系統(tǒng)控制模型，將非線性系統(tǒng)的綜合性高性能控制器設計與電力系統(tǒng)以及FACTS裝備的動態(tài)學相結合，提出了不確定復雜電力系統(tǒng)的有重大意義的安全穩(wěn)定控制的一類新方法。

在這一過程中，李春文先后針對電力系統(tǒng)的SVC、TCSC、HVDC以及交直流聯(lián)合輸電問題建立了非仿射非線性控制模型。他結合H∞滑?？刂坪途€性最優(yōu)控制設計了單機無窮大系統(tǒng)H∞滑模魯棒勵磁控制器、多機系統(tǒng)H∞滑模分散魯棒勵磁控制器、具有切換形式的綜合勵磁控制器。而利用多變量逆系統(tǒng)方法及近似逆系統(tǒng)方法，他成功設計了電力系統(tǒng)勵磁/汽門綜合控制器、具有實用性和魯棒性的綜合控制器。同時，他對所建立的電力系統(tǒng)SVC、HVDC以及AC-DC聯(lián)合輸電問題的非仿射非線性控制模型設計了綜合性高性能控制器，并且通過研究電力系統(tǒng)耗散Hamilton實現(xiàn)，建立了解決電力系統(tǒng)控制問題的一條新的有效途徑。

當下，網(wǎng)絡環(huán)境下的控制系統(tǒng)作為一種新型的系統(tǒng)，正在發(fā)揮著越來越廣泛而重大的作用，這種系統(tǒng)由于多時延、丟包、擁塞、帶寬受限等諸多問題的存在而使情況變得極其復雜。李春文接觸這一問題后，帶領研究小組以網(wǎng)絡環(huán)境信息傳輸?shù)腝oS為主題，展開深入研究，取得了眾多新成果，給出了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)及媒體傳輸控制中存在的問題的優(yōu)質解決方案。

除此之外，李春文還迎難而上，開展了擬人步行機器人的綜合性高性能控制器研究。他介紹說：“機器人是一個兼具理論與實際意義的高度綜合性的學科，擬人步行機器人的運動控制是其中的具有高度復雜性的難題之一?！泵鎸@樣的難題，李春文與合作研究小組基于步行機器人的步態(tài)分析及非線性控制建模，以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡魯棒控制方法與逆系統(tǒng)相結合為主線，提出了一組綜合性高性能控制器設計方案，為擬人步行機器人的綜合性高性能控制器研究水平的提高做出了新的貢獻。

執(zhí)著堅持，有夢不言放棄

在知識量急劇增長、科學發(fā)展速度日漸加快的信息時代，書籍系統(tǒng)、期刊系統(tǒng)等原有知識載體難以滿足人類知識的表達，產(chǎn)生的困難和問題越來越多。以學術界為例，知識信息表達存儲十分分散，知識成果的發(fā)表和研究大量重復，甚至學術失范的嚴重事件也有意或無意的發(fā)生，李春文認為，信息社會所存在的負面問題亟待解決，建立一個統(tǒng)一、規(guī)范的知識平臺大有必要。在敏銳意識到Internet和現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展為新的知識載體的產(chǎn)生提供了新機遇后，李春文創(chuàng)造性地提出了“科學平臺”的概念。

什么是科學平臺？李春文解釋說，科學平臺是充分利用當今的信息技術，通過Internet及數(shù)據(jù)庫技術，將人類科學知識統(tǒng)一總結表述，并集成為知識信息管理平臺，向讀者用戶提供知識瀏覽、查詢、挖掘、信息共享、遠程交流等服務，向專家用戶進一步提供新知識發(fā)布、共享知識成果和協(xié)同工作的支持。它的創(chuàng)新性與特征主要是，該平臺以人類已有的大范圍全局性的科學知識為對象，以統(tǒng)一表述集成共享為目的，以充分條理化提煉總結為標準，以現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫為載體，以網(wǎng)絡環(huán)境為協(xié)同工作平臺。

基于已有概念，李春文從多種角度研究了科學平臺的可行性、實現(xiàn)策略和實現(xiàn)途徑。從現(xiàn)有的資源條件出發(fā)，他對模型系統(tǒng)的運行原理和功能的技術實現(xiàn)進行了深入分析，與合作團隊一道設計實現(xiàn)了一個原理級別的模型系統(tǒng)，達到了一定的示范性效果，這一切努力都為今后進一步發(fā)展奠定了基礎。

然而，科學平臺雖然美好，真正建設起來卻是一個浩大的工程，從1995年構思至今，這一項目多次擱置，困難重重。有人說，既然這么難，干脆就不要做了?？墒?，李春文在這件事上十分堅持，雖然深知這是一條不好走的路，但為了一個更美好的科研未來，他愿意花時間、花精力，努力將科學平臺的設想變?yōu)楝F(xiàn)實。

一片癡心，幾輪寒暑。科研之路曲折漫長，李春文對科研的熱枕卻始終如初。他充分利用每一天的時間，看文獻、做研究、帶團隊、教學生，忙到無暇去參加駕校的培訓與考試，而很可能將成為該校史上唯一“不合格的學生”。對李春文來說，科學研究事業(yè)已是他人生最重要的部分，泛舟知海，不畏道阻且長，仰望星空，惟愿終有所成。