吳文俊： 用數(shù)學(xué)機(jī)械化征服世界

1919年，也就是“五四運(yùn)動(dòng)”爆發(fā)的那一年，吳文俊出生于上海。早年他就讀于交通大學(xué)（現(xiàn)西安交通大學(xué)和上海交通大學(xué)的前身）數(shù)學(xué)系，后赴法國留學(xué)，獲法國國家博士學(xué)位。

1951年夏天回國后，一直到1952年，吳文俊在北京大學(xué)數(shù)學(xué)系教書。院系調(diào)整后，他調(diào)到了中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所。當(dāng)時(shí)，出于擴(kuò)大研究范圍的考慮，他對拓?fù)鋵W(xué)進(jìn)行了形勢分析和歷史調(diào)查，并在無意中發(fā)現(xiàn)他的這個(gè)做法符合法國一位大數(shù)學(xué)家講過的一句話：如果我們想要預(yù)見數(shù)學(xué)的將來，適當(dāng)?shù)耐緩绞茄芯窟@門科學(xué)的歷史與現(xiàn)狀。

通過分析、思考，吳文俊進(jìn)一步明確了自己的研究方向，建立了示嵌類理論。1956年，因在拓?fù)鋵W(xué)中的示性類和示嵌類方面的卓越成就，吳文俊獲得了首屆國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，并在第二年被選為中國科學(xué)院學(xué)部委員（后稱院士），那一年他只有38歲。

1974年至1975年，數(shù)學(xué)研究所領(lǐng)導(dǎo)建議全體人員學(xué)習(xí)中國古代數(shù)學(xué)。原來對中國古代數(shù)學(xué)不以為然的吳文俊，通過學(xué)習(xí)，在認(rèn)識(shí)上竟然產(chǎn)生了一個(gè)巨大的飛躍，而且把自己獲得的新認(rèn)識(shí)跟手頭從事的研究聯(lián)系起來。

也就是在這個(gè)時(shí)期，吳文俊被下放到北京無線電一廠勞動(dòng)，當(dāng)時(shí)這家工廠正在生產(chǎn)一種混合式電子計(jì)算機(jī)。在那里，他親眼目睹了計(jì)算機(jī)效率之高，就想：是不是可以把計(jì)算機(jī)應(yīng)用到數(shù)學(xué)上來。數(shù)學(xué)家為計(jì)算機(jī)的創(chuàng)建做了許多工作，反過來，是否可以用計(jì)算機(jī)來幫助數(shù)學(xué)家，比如證明幾何定理？

吳文俊在演講（供圖/尹傳紅）

實(shí)際上，吳文俊已切身體會(huì)到計(jì)算機(jī)的巨大威力，并敏銳地覺察到計(jì)算機(jī)極大的發(fā)展?jié)撃?。于是，他一頭扎進(jìn)機(jī)房，從 HP-1000 機(jī)型開始，學(xué)習(xí)算法語言，編制算法程序。

學(xué)習(xí)中國數(shù)學(xué)史和接觸到計(jì)算機(jī)，這兩個(gè)機(jī)遇的碰撞讓吳文俊感覺到，中國數(shù)學(xué)的思想和方法跟現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)是合拍的，這促使他開始進(jìn)行一些機(jī)器證明方面的嘗試。

經(jīng)過對中國古代數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)和觸發(fā)，結(jié)合對幾十年來在數(shù)學(xué)研究道路上探索實(shí)踐的回顧與分析，吳文俊終于形成了數(shù)學(xué)機(jī)械化的思想。他意識(shí)到，中國古代數(shù)學(xué)正好是適合計(jì)算機(jī)時(shí)代的一種算法的數(shù)學(xué)，或者叫計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)，他個(gè)人稱之為機(jī)械化的數(shù)學(xué)。他總結(jié)出中國古代數(shù)學(xué)的特點(diǎn)是：從實(shí)際問題出發(fā)，經(jīng)過分析提高，再抽象出一般的原理、原則和方法，最終達(dá)到解決一大類問題的目的。

1976年和1977年之交，吳文俊根據(jù)當(dāng)時(shí)的思想認(rèn)識(shí)，在幾何定理的證明上進(jìn)行了嘗試。那個(gè)時(shí)候沒有什么像樣的計(jì)算機(jī)，他是用手算，就好像他自己是一個(gè)機(jī)器，仿造機(jī)器的動(dòng)作，通過一步一步手算來進(jìn)行定理的證明。經(jīng)過幾個(gè)月的艱苦嘗試，終于取得了成功，產(chǎn)生了所謂幾何定理的機(jī)器證明，這在國外引起了相當(dāng)大的反響。

吳文俊在講課（供圖/尹傳紅）

1977 年，吳文俊的論文《初等幾何判定問題與機(jī)械化證明》發(fā)表于《中國科學(xué)》。接下來，他在數(shù)學(xué)機(jī)械化或機(jī)器證明方面，從初等幾何著手，在計(jì)算機(jī)上證明了一類高難度的定理;同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些新定理，進(jìn)一步探討了微分幾何的定理證明，提出了利用機(jī)器證明與發(fā)現(xiàn)幾何定理的新方法。這項(xiàng)工作為數(shù)學(xué)研究開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域，對數(shù)學(xué)的革命產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，1978年，吳文俊獲全國科學(xué)大會(huì)重大科技成果獎(jiǎng)。20世紀(jì)80年代以來，吳文俊把數(shù)學(xué)發(fā)展成為有系統(tǒng)的、范圍較廣的，不僅限于數(shù)學(xué)，而且應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域的過程，叫作數(shù)學(xué)的機(jī)械化。

1984 年，吳文俊推出學(xué)術(shù)專著《幾何定理機(jī)器證明的基本原理（初等幾何部分）》，奠定了數(shù)學(xué)機(jī)械化研究在中國的基礎(chǔ)。1985 年，吳文俊的論文《關(guān)于代數(shù)方程組的零點(diǎn)》發(fā)表，這篇重要文獻(xiàn)，是正式建立求解多項(xiàng)式方程組的吳文俊消元法的重要標(biāo)志。自此，“吳方法”宣告誕生，并且在國際機(jī)器證明領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響，有著廣泛而又重要的應(yīng)用價(jià)值。數(shù)學(xué)機(jī)械化研究由此揭開了新的一幕。

（責(zé)任編輯/江盼 美術(shù)編輯/張小穗）