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          蔡長年:信息論研究拓荒者
          來源: 《中國科學報》 (2019-02-01 第8版 印刻)發稿時間:2019-02-13 14:12
           
           
           
           

          蔡長年在辦公室工作

           

          1965 年12 月,蔡長年(中)與汪潤生(右)在廣州開會

           

          蔡長年(左)與大哥蔡昌年合影(20 世紀80 年代)

           

          蔡長年(前排右)在實驗室與學生合影

           

          蔡長年銅像(位于北京郵電大學第三教學樓前)

           

          他是一位愛國、有良知的敬業者,是我國電信高等教育的辛勤耕耘者,是我國知名的科技活動家,更是知識廣博、研究成果豐碩的學術大師。他以獨特的人格魅力、遠見卓識、學術功底和閃光智慧,跨越了人生無數障礙,為后人留下了寶貴的精神財富。

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          蔡長年(1916-1994年)

          電子學家、教育家,我國信息論研究奠基人之一。1916年3月6日生于江蘇揚州。1938年于上海交通大學畢業后從事電信工程工作。1949年9月起先后在南開大學、天津大學任教。1955年參與籌建北京郵電學院,先后擔任該校有線電通信工程系系主任和學院副院長。1956年加入中國共產黨。1962年出版我國第一本《信息論》著作,同年籌建中國電子學會信息論專業委員會并擔任專委會主任委員,組織推動全國的信息論研究。重視信息論在通信中的應用研究,組織研制了我國第一代數據傳輸設備,并在語聲信源理論、語聲信號處理與識別等研究領域作出了重要貢獻。1981年被批準為電子學與通信學科首批博士生導師。1994年2月8日逝世于北京。

          立志學工 從工程師到大學教授

          1916年3月6日,蔡長年出生于江蘇揚州,在6個兄弟姐妹中排行最末。曾長期擔任縣衙“學幕”(師爺)的父親蔡鑫當時體弱多病,僅能在關卡(稅務機關)找到臨時性的文牘工作,收入微薄,家里只能靠典當和借貸來維持生活。1929年父親去世時,家庭債務高達2000大洋,近乎天文數字。此時,年僅24歲的大哥蔡昌年憑著過人的膽量和勇氣,承擔起養活整個家庭和償還遺留債務的重任。

          蔡長年后來回憶,小時候最害怕兩件事,一是怕債主上門討債;二是怕上學交不起學費,因為交不起學費就要停學。“我的大哥于我的影響非常之大,由于他在苦學之后依靠技術發展得很順利,使家庭經濟情況由窮困轉入安全。將他與我父親的情況對比,使我決定走技術這一條路。當我選擇了學習工程技術這樣一條道路以后,便想盡一切辦法完成自己的學業,避免一切可能的挫折,這也使我所選擇的高中和大學都是純技術觀點很厚重的。”

          受窘迫家境和大哥蔡昌年的影響,蔡長年自幼發奮讀書,于1934年考入上海交通大學的電機工程學院。在大哥的資助下,蔡長年苦讀4年,于1938年順利畢業。大學畢業后他以自己的專業知識投身于全民抗戰時期的電信工程事業之中,先后在湖南衡陽、廣西桂林和貴州貴陽等地電話工務處工作,并晉升為機械工程師。蔡長年盡忠職守,經常在敵機掃射的情況下堅持工作,有一次竟然能夠清清楚楚看到敵機飛行員猖狂的樣子……

          1944年底,蔡長年獲得了交通部發布的赴美國進修學習和實習的機會。1947年1月,蔡長年回國,從事電信工程管理工作,后任交通部第二區(蘇、浙、皖)電信管理局工務處處長,直至1949年8月被列為精簡對象。

          離開電信管理局后,經時任華北電業公司北平分公司總工程師的大哥蔡昌年和南開大學電機系教授陳蔭轂的介紹,蔡長年于1949年9月受聘于天津南開大學電機工程系,擔任副教授,從事電信學組的教學工作。

          蔡長年干一行愛一行,從此,他將熟悉的工程技術工作擱置,重新鉆研包括數學在內的基礎理論原科,積極探索科學前沿理論。經過一番刻苦鉆研,他很快便成功地由工程師轉行為大學教師。1951年,蔡長年晉升為教授。在1952年全國院系大調整中,蔡長年隨著南開大學的電機工程系調入天津大學新成立的電信工程系,擔任有線電信教研室主任,電信工程系副主任、教授。

          1955年7月20日,北京郵電學院(1993年更名為北京郵電大學)成立,蔡長年參與籌建并被任命為北京郵電學院3個系中規模最大的系——有線電通信工程系的系主任,全面負責有線電通信工程系的籌備、創建工作。此后蔡長年一直在北京郵電學院工作。

          高瞻遠矚 開拓我國信息論研究

          北京郵電學院是由重慶大學電機系電信組和天津大學電信系合并,并吸收一批郵電部的工程師組成的,所以教師來源復雜,人數也較多。為了團結這些教師,身為系主任的蔡長年讓出了自己所教的全部課程,轉而開拓新的科學領域。

          1948年,美國學者香農(Claude Elwood Shannon)創立“信息論”。蔡長年經過仔細閱讀文獻敏銳地覺察到,信息論是一門研究信息在傳輸、儲存及加工中的一般規律的基礎性應用科學。它從迫切需要解決的通信工程問題中建立起模型,通過數學方法分析解決問題,再總結出信息的一般規律,用以指導通信工程的發展??礈柿诵畔⒄撨@一頗具前景的新學科,蔡長年知難而上,經過短時間的學習和準備,首先在北京郵電學院有線系為教師和高年級學生開辦了信息論講座,以擴展大家對這門新學科的認識。1956年,他正式為1955年從天津大學轉到北京郵電學院的研究生開設信息論課程,這在國內尚屬首次。

          1956年,國家制定12年(1956-1967)科學遠景規劃,蔡長年及時抓住這個有利時機,積極建言獻策,將信息論學科列入國家“12年科學遠景規劃”,從戰略層面推動了信息論學科在全國范圍內的傳播和發展。

          秉承“科教并重”的理念,蔡長年在為研究生開出信息論課程之后,立即著手開展信息論的科學研究。1957年,由蔡長年提議經北京郵電學院領導批準,抽調一批中青年教師,在有線系成立了信息論科研室,開始致力于信息論在通信技術方面的應用研究。該科研室是國內最早的信息論研究團隊,由蔡長年直接領導。

          在經過多年的授課和科研之后,蔡長年對自己的信息論講稿進行了系統的整理、修改和補充,與其研究生汪潤生合作,于1962年出版了我國首部信息論領域的高校教材——《信息論》。全書共包括4個部分和6個附錄,除第二部分由汪潤生執筆外,其余3個部分和全部附錄皆由蔡長年執筆完成。在編寫過程中,蔡長年對每一部分的內容都作了細致的推敲,包括在文字潤色上也反復斟酌、修改;在閱覽汪潤生寫完的稿件時,每次都及時提出修改建議,細心給予指點和啟發。該書最大的特點在于從廣義的通信方面來闡明和討論信息論問題。

          該書出版后很快被多所高校選為研究生教材,成為引領我國信息論研究的開山之作,對推動我國信息論研究起到了重要的奠基作用。

          1962年,在我國醞釀籌建中國電子學會的過程中,蔡長年與時俱進,倡議在中國電子學會下建立信息論專業委員會,并擔任信息論專業委員會主任委員。信息論專業委員會于1963年11月21日至27日,在陜西省西安市召開了第一次信息論專業委員會會議。自此,全國的信息論研究者有了一個學術平臺,可以聚集在一起進行學術交流。

          為國效力 開啟我國數據通信研究

          1963年,郵電部提出了一系列通信新技術攻關項目,經中央批準列入了1964年國家重大科研項目計劃。由于該項目是1964年郵電部進行的第一個國家重點科研項目,所以代號設定為“6401”,其宗旨是盡快改變當時我國通信長期落后的狀況,改善國家的干線通信能力。它的主體分為兩部分:一是有線電纜的大通路;二是無線微波的大通路。承擔單位主要是郵電研究院,北京郵電學院承擔其中的子項目。

          北京郵電學院有線系信息論科研室、計算機實驗室和無線系無線物理教研室前后近20多人參與了此項目。研發團隊按照6401會戰指揮部統一編號稱為6401三大隊(電報、傳真)二分隊。作為項目總負責人,蔡長年負責總體技術方案的制定、科研計劃的制訂和進度的把控。

          蔡長年領導實施這個項目的關鍵舉措就是知人善任。這個項目包括兩個子課題,分別是調制解調和糾錯編碼,他大膽起用尚為青年教師的汪潤生和陳俊亮分別作為這兩個子課題的負責人。

          蔡長年的科研態度非常嚴謹,規定項目方案中的每一部分不但要有理論依據,還要有數學計算;研制設備所采用的晶體管、阻容元件以及做成的插件板必須進行高、低溫老化處理(當時沒有溫度試驗室,用土辦法,放在烘箱中40°C烘8小時,然后放在有冰塊的密閉環境中8小時)。在白天教學行政工作繁忙的情況下,他也總是抽空(常常是晚上七八點鐘以后)到實驗室檢查工作并進行具體技術指導。

          該項目是在沒有樣機、沒有參考電路圖的情況下,由蔡長年和周炯槃指導,按照信息論的基本原理自主開發的。汪潤生和陳俊亮不負眾望,領導團隊成員群策群力,開創性地攻克了四相差分調制的關鍵部件“90°寬帶相移網絡”的實現問題,并在國內率先應用卷積碼(當時稱為連環碼)于數字信道的糾錯,很大程度上提高了通信的可靠性。

          1965年12月31日,整個有線600/1200比特/秒的數據傳輸系統樣機調通,并于1966年3月底前完成了通信線路現場測試,測試結果達到方案預定的指標。同年4月,該項目交付工廠試生產。

          “6401”項目與此前北京郵電學院的其他一些科研項目不同,其成果(研發樣機)第一次直接轉化為產品,直接為郵電部快速電報系統配套并提供給國防尖端項目、部隊使用。1977年初,國防科委經過考察,確定將“6401”研制的有線600/1200比特/秒傳輸系統和“701”項目(蔡長年創建的有線系信息論科研室的中青年學者是該項目的科研主力軍)研制的無線短波150比特/秒、600/1200比特/秒傳輸系統一起,分別用于發射導彈和衛星的陸地和海洋測控站之間的遙控、遙測數據傳輸,為中國“東方紅”衛星及以后的衛星監測作出了貢獻。“東方紅”系我國自行研制的第一顆試驗衛星,于1970年4月24日21時35分在甘肅酒泉東風靶場成功發射,由此開創了中國航天史的新紀元,使中國成為繼蘇、美、法、日之后世界上第五個可以獨立研制并發射人造地球衛星的國家,為中國提高國際地位起到了巨大作用。

          “6401”項目和“701”項目都獲得了1978年全國科學大會獎。從某種意義上說,我國的數據通信事業是在“6401”和“701”工程成功的基礎上開啟的。

          蔡長年領導的“6401”項目成功的意義,不僅在于研制成功有線600/1200比特/秒的數據傳輸系統,為我國通信部門開啟了信息論新的應用領域——數據通信的研究,為發展我國的數據通信做了前期的技術準備,更重要的意義還在于對人才的培養。以汪潤生為代表的一批有線系信息論科研室的中青年學者,經過“6401”和“701”兩個項目的錘煉,成長為我國最早掌握數據傳輸核心技術的一個科研團隊。在“701”工程的后期,在國家需要大力發展數據通信之時,他們被整建制地轉移出北京郵電學院,參與了從事數據通信技術研究的專業研究所(即郵電部數據通信技術研究所,以下簡稱數據所)的籌建,成為了數據所的技術領導和骨干,為繼續推動我國的數據通信研究作出了重要貢獻。而當年挖掘的人才陳俊亮,后來成為了中國科學院院士和中國工程院院士。

          堅持不懈 重建專委會并接軌國際

          1978年中國改革開放,百廢待興,蔡長年及時領導重建信息論專業委員會。1980年1月在信息論專業委員會恢復后的第一次全國學術年會上,他做了題為“三十年來的信息論”的大會講話,及時為新時期我國信息論的研究指路,推動了我國信息論研究從信源編碼、信道編碼到密碼編碼的全面發展。

          這次講話之后,蔡長年身體力行,與周炯槃、胡正名一起在北京郵電學院建立起學術團隊開展現代密碼學的研究。同時,他利用各種可能的學術機會大力宣傳,以促進國內密碼學研究的發展:在多次信息論學術會議上強調密碼學研究的重要性;作為信息論專業委員會主任委員,委托密碼研究成就突出的西北電訊工程學院(現西安電子科技大學),承辦了1984年—1988年的全國第一屆、第二屆和第三屆全國密碼學學術會議;作為《電子學報》主編,在組織1986年《電子學報》第14卷第4期的信息論專輯時,特意收入了幾篇密碼學論文。

          1978年全國科學大會召開之后,我國學術界逐漸開始與國際學術界接軌,但是學者出國參加學術會議的機會還不多,國際學術交流的渠道也較少。習慣于從戰略層面思考問題的蔡長年,深知我國信息論研究學術水平相比發達國家有很大的差距,絕不能再閉門研究,必須整體上促進國內信息論學術界與國際學術界接軌,才能更好地打開新局面,促進我國信息論研究進入新的發展階段。

          為此,蔡長年堅持不懈,從1981年到1988年,歷經8年,一直與美國夏威夷大學林舒教授聯系,齊心協力,終于戰略性地促成了我國信息論學術界首次與IEEE合作,并成功舉辦了我國信息論領域的第一個國際學術會議——北京國際信息論專題學術討論會(BIWIT’88)。1988年7月,會議召開,由著名信息論科學家James Massey和蔡長年分任大會外方和中方主席,參會人員達到數百人。

          在此次國際會議中,大量中國信息論學者首次聆聽了諸多國際著名學者作的國際前沿學術報告,極大地開闊了他們的學術視野。此次國際會議也改變了許多外國學者對中國的印象,使他們對中國學術界有了新認識,產生了友善的看法。比如James Massey原來是反對中國舉辦國際會議的,會議之后他欣然受邀在南開大學、西北電訊工程學院、北京郵電學院和北京航空航天大學等高校做學術訪問。這次國際會議極大地促進了國外信息論學術界對我國信息論研究的認可,為日后的信息論中外學術交流創造了良好的條件。

          (牟煥森系北京郵電大學經濟管理學院副教授

           

          編輯:韋承金

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