——记中国工程院院士、西安交通大学
副校长郑南宁教授
张 蓉
21世纪钟声即将敲响之际,郑南宁教授当选为中国工程院院士,消息传来,给节日气氛日趋浓郁的西安交大校园平添了浓墨重彩的一笔。
在本次当选的113位工程院院士中,郑南宁是最年轻的一位。46岁的郑南宁,早已有了许多头衔:西安交通大学副校长,西安交大人工智能与机器人研究所所长,国家教育部科技委委员,国家“863”高技术智能机器人512主题专家组成员,中国人工智能学会理事,美国IEEE学会高级会员等。在如此众多的头衔中,只有中国工程院院士,是最值得自豪的称号,是对一个将自己全部精力献给科学事业并为此做出杰出贡献的科学家的首肯与赞美,郑南宁以自己的行动证明了他无愧于这一光荣称号。
黄土深情,功名不敌报国心
1985年的春天,郑南宁终于为三载苦读画上了圆满句号,成为日本庆应大学授予工学博士学位的第一个中国人。接着他又完成了为期半年的博士后研究。这时,在他面前可以有三种选择:留在扶桑。在这里,他是绰号“计算机”的尖子留学生,是所在研究室超常勤奋的一个,素为导师森真作教授所器重。他应用马尔科夫链理论建立了跟踪非零信号的全数字锁相环的动态相位模型,用森真作教授的话讲,“干得真漂亮”。不仅师友们希望与他合作下去,以他当时的成就和对国外环境的适应能力,完全有可能留在日本。
去加拿大。攻博期间,他数度飞往美国、加拿大,四次出席IEEE国际学术会议,接连发表有创见的研究成果。在当时就一个大陆赴日研究生而言这是罕见的,因而颇受注目。加拿大渥太华大学电机系主任已两次函请他去那里作博士后研究。他在信中提醒博士,渥太华大学刚刚接到北美贝尔电话电报公司值得一干的大项目,“这可是个好机会”。
郑南宁你好运气!有人着实羡慕。
而博士自己,早已将深情的目光投向祖国。
“我们是带着祖国人民的厚望出来深造的,学成回国,是我们这代人情感上的归宿。” 这年春节,在欢迎祖国慰问团时,作为东京地区的留学生代表,郑南宁作了这样鲜明的表示。他豪迈地说:“祖国的科技事业需要我们,有志者将为之而献身!”
郑南宁14岁读初二时文革爆发,父亲沦为“牛鬼蛇神”,他被迫辍学,16岁孤身来到陕西插队劳动,18岁开始学徒工生涯……可谓艰辛备尝。如今,他成为崭露头角的青年学者,有了洋博士的头衔,以此为资本,去谋取个人的发展和生活的享受,或者也不乏"理由"。然而这正是郑南宁所鄙夷的。
他有自己的人生境界,这就是他常说的,用自己的双手去推动祖国四个现代化建设;他也有自己的榜样楷模:那些民族的脊梁,在黄土地上埋头苦干,负重前行的人们。
郑南宁常常想起自己的父亲,一位执着于祖国工业建设,不惜豁上命去干的老共产党人。在一次车间事故中赶到现场奋不顾身抢救工人,自己被电流打得休克,病危书下了三次,而痊愈后又马上带队离开南京去四川创建新厂。
父亲毕生钻研电子技术,嗜书如命,对儿子的功课抓得很紧。在郑南宁小小年纪时就鼓励他学装配收音机,还买来许多科普读物、科学家传记故事。可是,劫难到来,儿子求学尚且不得,遑论前程。他自己饱受折磨,而心中最痛楚的莫过于此。挨批斗回来,他拍拍身上的尘土,为孩子补课。
1968年冬天的一个寒冷早晨,郑南宁要离家去插队了。他来到“牛棚”与父亲告别。父亲说,把我的书挑一些带上吧。
现在还看不懂。儿子迟疑道。
以后会看懂的。父亲慈祥地说:要多读些书,以后,你还会觉得不够用。
有这样的“以后”吗?还是半大孩子的郑南宁不知道。但不管怎样,他牢牢记下了父亲的叮嘱。乡间昏黄的灯下,不上工的雨天,他手中总有一本书。这使他远离了粗蛮无知,而在心田催发了求知的种子。在插队的日子里,他成了近视眼。
郑南宁不会忘记西安新华橡胶厂那位可敬的电工师傅。师傅前来招工,听乡亲们讲,有个小知青不但劳动好,还尽看数理化,学着修个电机、水泵什么的,师傅眯着眼笑了。他把所谓“出身不好”的郑南宁领进了厂,跟自己住在同一间宿舍里,说服领导,在招来的30名知青中,把唯一的技术性岗位分给了郑南宁。郑南宁看书,钻技术,工余去听技术员讲课,师傅总是投以赞许的目光。师傅沉默寡言,但有一句话,能让人记一辈子:“咱这个国家,离了有学问的人,不成!”
郑南宁尤其铭感于怀的,是西安交大老师们对自己的教导。1972年他有幸踏入西安交大这座科学殿堂,毕业后成为大学助教。他在这里迎来了新时期,进入恢复高考制度后的首批研究生行列。在交大学习和工作的九年,奠定了他做人和做学问的基础,使他的青春年华格外充实。
读大学的电机系,读研究生的信控系,都有许多老师给他留下了难以磨灭的印象。
作为工业电子学的课代表,郑南宁与恂恂儒雅的沈尚贤教授有过较多的接触。沈先生的经历,在交大老一辈中颇具代表性:早年留德,又迎着抗战烽火毅然归来,在颠沛流离中坚持研制中国的第一代电子管。交大西迁,年将半百而率先垂范。文革逆境,以无言的行动与愚昧抗争,尽可能为学生多教一点,扶学生把路子走正……
多么好的老师啊,做人就要做这样的人!
祖国的黄土地,教给郑南宁做人的道理,赋予他进取的力量和坚韧的意志,也使他懂得了责任、使命的涵义。面对挽留和邀请,郑南宁没有什么好犹豫的。他不但要尽快回到祖国的怀抱去,而且决心扎根养育自己成长的那片黄土高原。
追踪未来,科学家的洞察力
郑南宁所从事的研究领域是人工智能与机器人。在采访郑南宁之前,笔者对什么是“机器视觉”一无所知。大概就是《星球大战》里的机器人吧。其实机器视觉就是赋予机器类似生物所具有的信息处理能力,代替人在各种复杂条件下进行工作。这是新兴的交叉学科,现代的高技术。作为一个科学家,必须要有广博的知识和敏锐的洞察力。
郑南宁曾以“沉重感”表达自己赴日后的心情。踏上日本国土,他强烈地感受到两国科学技术和经济建设的巨大差距。日本、美国及西欧一些国家,积30年的研究,早已成长为一棵参天大树。郑南宁到日本的第二年即1983年,日本便开始投资15亿美元发展智能机器人。1984年,机器人的年产量已高达7500余台。坐在日本庆应大学实验室里,郑南宁想起自己在交大做硕士论文时有幸使用过的计算机,那可是交大当时唯一的一台啊!同是亚洲国家,为什么我们就落后!一种强烈的报国愿望和民族责任感撞击着他那颗年轻的心:“被耽误了的中国要靠被耽误了的中国人来建设。”
这时,国内传来消息,交大准备筹建人工智能机器人研究所。郑南宁人在日本,心早已飞回了祖国。他给母校老师写信,请他们详细告诉教研室的科研进展和教学情况,以及计算机使用何种操作系统和语言,以便自己早做准备。1985年10月,郑南宁回到了母校——西安交通大学。
郑南宁回来的正是时候,1986年西安交大人工智能与机器人研究所成立了。同年6月,一份 包括生物、信息、自动化、航天、激光、材料、能源七大领域的高科技发展规划“863”计划应运而生。国家将智能机器人研究列为“863”计划自动化领域重点发展的主题之一,西安交大也把它作为向高科技领域迈进的重点发展学科之一。这给了郑南宁广阔的用武之地,也使他备感担子的沉重和任务的艰巨。可谓机遇与挑战同存。
研究所成立之初,郑南宁是一名室主任,一年半后,他被任命为副所长,继尔又担任所长。创业之初,志在赶路,郑南宁认定了目标,立下了志向,却并不蛮干。一切按科学规律办事。中国的人工智能研究起步晚,跟在别人后面,亦步亦趋,永远也无法赶上世界潮流。他在寻找着突破口。
1987年,郑南宁赴日本出席国际学术交流会,被聘为模式识别专题分会主席。在广泛的接触与交流中,敏锐的郑南宁盯上了一个新领域:人工神经网络研究。他意识到,这一研究的深入,将大大突破传统的信息处理方法,为下一代计算机和机器智能开辟新的途径。回国后,他迅速在交大开展起神经网络研究并使之成为人工智能与机器人研究所方向性的课题之一。同时,又带领年轻的同事们开展了基于神经元网络的图像分割方法研究,提出了“广义模式”的新概念,实现了一类分割专家系统,研制出的基于人工神经元并行分布式处理系统 达到80年代末国际先进水平。国务委员兼国家科委主任宋健同志1989年元月到西安交大视察时,对机器视觉的问世予以高度评价。1991年12月,在全国自动化技术应用暨新技术成果展览会上,宋健同志看到西安交大的送展项目中有人工神经网络方面的成果,更感高兴。他对在场的同志说:“西安交大实力雄厚,是西北的一颗明珠。”
搞科学研究,要重视基础理论的研究。但要出新成果,则一定要有敏锐的观察力,不断追踪与了解学术前沿问题。这一直是郑南宁的科研理念。在研究所里,郑南宁很注意提倡年轻同志定期进行业务研讨和学术交流,勇于承担具有挑战性的科学前沿研究课题。正是基于这一点,使他和他领导的研究群体不断在科学研究上取得超凡的成绩。
电视与计算机,被称为20世纪最有影响的发明之一。如何使电视与计算机“联姻”,早在90年代初期,郑南宁就开始关注这一问题了。在一次某高校的科研项目论证会上,郑南宁作为专家应邀参加,这恰巧是一个电视机与计算机兼容的科研成果。当时在国外像美国IBM公司等一些大型电脑公司,大多采用计算机兼容电视机,国内的研究多在重复这一老路,未能有所突破。这样的研究思路,从技术层面讲是可行的,但从实际效果看,国内计算机的芯片全部从国外进口,生产成本大,兼容后难以成为大众产品。“能否用电视机兼容计算机?”郑南宁的脑子在飞速地转着,逆向思维产生的火花,燃起了他用图像处理技术发展我国数字化电视的研究之火。今天,数字电视已成为一个流行词语,在当时,确是一个大胆而独特的设想。枯躁与寂寞伴随着郑南宁与他的同伴,艰辛与汗水浇灌出了科研之花。他们终于研制出具有自主知识产权的数字化电视扫描制式转换与智能化视频图像处理芯片,并与海信集团合作主持设计了采用该芯片的29寸数字化彩电。这是郑南宁和他所领导的年轻的研究群体献给新世纪的礼物。这种大画面多媒体电脑电视,不仅具有高清晰度的特点,还可以非常容易地利用有线电视网进入Internet,使网上购物、咨询等以较低成本实现,还可改变人们被动式收看电视的方式。
从用计算机兼容电视机,到用电视机兼容计算机,其意义绝不仅仅在于某个研究领域的突破。它使得作为高科技产品的计算机走进了千家万户,其影响可能会改变人们的许多观念。这正是科学的魅力所在。
关注现实,为了国家建设腾飞
郑南宁认为,研究和发展计算机视觉的目的之一是为了满足人类生活环境中所提出的各种不同需求,这就意味着计算机视觉研究领域的发展在很大程度上依赖于实际应用的需求。郑南宁常说:搞工程研究,一定要注重应用,注重社会经济效益。因此,在研究所的科研工作安排中,他们注意保持以博士研究生为主的一支稳定的从事应用基础理论的研究队伍,另外安排一部分研究力量从事应用成果的推广。这不仅仅是面向国民经济主战场的重要任务,也是研究所自身发展的需要。
郑南宁主持研制出我国首台医用立体调线机数字减影血管造影系统,为研究与生产高级X线数字减影血管造影的图像处理系统做出了重要贡献。这套系统应用计算机三维视觉算法、实时并行处理结构,能够在临床上迅速准确的剪影出患者的血管系统,并可根据图像判断出病灶部位,便于施药治疗,这套系统的问世填补了国内的空白,是高科技在医学领域的重要应用。1999年获得国家教育部科技进步一等奖,经过在第四军医大学唐都医院临床使用,证明该系统不少技术指标已达到国际先进水平,特别是在定量立体测深和图像处理方面有独创之处,完全可以替代进口。
郑南宁领导的研究小组系统地研究和发展了一类基于图像信息的智能控制与识别系统,在系统集成与工程应用方面做出了突出贡献。
20世纪80年代后期,他主持研制出具有内部32位数据总线的“高速机器视觉”,提出并解决了高速数据并行排位和图像帧存复用的关键技术。研制出“实时车辆牌照与车型自动识别系统",这一项目发展了用于公路交通的计算机视觉系统,获得了国家科技进步二等奖。
20世纪90年代,郑南宁研制出某国防项目中的图像处理系统,他设计并解决了大视场范围显示与海量帧存的地址控制和信号同步关键技术,填补了我国军事侦察设备的一项空白。
应用自主开发的机器视觉技术,主持并具体设计研制了系列图像处理与模式识别应用系统,先后完成了有关航空、兵器、电子等国防研究所委托的重要科研项目。这一系列的科研成果,为国防科技应用现代图像处理技术做出重要贡献。
重视成果的开发、转让和推广,这是郑南宁从事科研的一个特点。1993年,所里与第四军医大学联合进行医用立体X线机数字减影血管造影医疗设备的产品开发;1999年,又与海信集团合作设计生产新型大画面数字化电视。迄今,课题推广已为郑南宁研究所争取到各类课题经费1000多万元,其经费全部用来购置一些先进设备,既改善了工作条件,又提高了科研工作的起点,形成了以科研促科研的良性循环。郑南宁自豪地说:"对我们研究所而言,不愁找不到课题,而是如何把课题做得更好”。
辛勤与汗水,梅花香自苦寒来
同样是博士,同样是留学回国,为什么郑南宁能创造出如此注目的成绩。
在学校为郑南宁召开的庆祝会上,他感慨地说,一个人的价值,只有在集体中才能体现,特别是工程科学,靠个人单枪匹马是干不成的。荷花虽好,也要绿叶扶持。
郑南宁说,在自己的成绩背后,有许许多多人的无私奉献。他的父亲,西安新华橡胶厂的工人师傅,德高望重的沈尚贤教授,人工智能与机器人研究所第一任所长宣国荣教授,西安交大众多的老师……无一不在郑南宁人生历程上留下美好的记忆和永久的激励。
寒假里的一天,笔者走进研究所,第一个感觉是忙,每个人都在紧张地工作着;第二个感觉是冷,随着学期的结束,学校暖气停供,而他们的研究工作却继续进行着。这使我想起郑南宁常说的一句话:抱怨不如苦干,坐等条件、环境的改善,你将失去创造的机会。人工智能与机器人研究所的青年教师占70%,除了培养研究生外,还承担研究生的学位课和本科生高年级的选修课。小伙子们说:我们的工作是很紧张,不过看看我们郑老师的拼劲,我们这些青年人还有什么苦不能吃呢?
在这个学科群体中,每个研究人员都有任务目标计划,都有适合自己特点的研究工作,经常处在打硬仗和赶进度的状态。虽然大环境还有许多不尽如人意的地方,但在研究所这个小环境里,大家都把成才出成果做贡献作为努力的目标,都自觉讲理想讲奉献。因此,一些人流动走了,更多留下来的人得到了锻炼和提高,成为成熟的能独当一面的科技工作者。
有人曾经不解地问郑南宁:看来人才流动对你们没有丝毫影响?郑南宁笑笑:人才流动是必然趋势,问题是要想办法多培养一些人才,这样才不至于因某个人的流动而影响整个科研工作。为此,郑南宁拟订了“创新、献身、务实、协作”的八字所风,并以此严格要求。
郑南宁说,作为一个学科带头人,和同事之间的关系犹如鱼水之情,很难想象一个孤军作战的“能人”,会在现代科学研究中干出一番事业。
郑南宁工作学习勤奋投入。赴日本前,仅学了一个月的日语,1981年11月到日本,来年3月必须通过博士生的日语考试。郑南宁日夜兼程,与那些平假名和片假名较量。念得实在太投入了,以至有次在马路拐弯处差点蒙难轮下。顺利过关自不必说,后来口语之棒,连日本人也惊讶不已。
在交大,郑南宁有个绰号:“拼命三郎”。他不抽烟,不喝酒,不进舞厅,不打牌。他出差常住在四人一间的简陋招待所,闲余就闹中取静,以床当桌,乐滋滋地搞起研究。出差回来,只要是上班时间,他通常从机场、车站直接到所里。晚上无论加班到几点,第二天他是早早地到研究所,中午没有午休习惯。晚上经常在研究所,干个通宵是常有的事。人事处一位同志说,他找郑南宁汇报工作,很多时候是在晚8点以后将电话打到研究所,郑南宁准在那里。儿子上幼儿园那几年,郑南宁没带儿子出外玩过,他的儿子直言不讳地告诉我:“我爸爸说话不算数,说好了星期天带我去公园,可他总是上班。”还是夫人理解他,“他简直把家当成旅馆了”,嗔怪中饱含着对丈夫事业的理解和支持。在研究所,连看楼 的老头也说,这个楼来得最早走得最晚的,大概就是郑南宁了。
北京某地有一个需要攻关自动收费的车型分类系统课题,消息传到交大,时间已近尾声。但郑南宁他们对自己的实力确信不疑,当即租来一辆面包车装上机器视觉系统和相关设备日夜兼程赶赴北京。时值隆冬,奔波两日,大家又冷又饿,都指望酣睡一觉,参加次日的现场演示,以争到课题,不料,设备搬进招待所后发现,由于路途颠簸出了故障,送出去修复也很困难。怎么办?自己动手,修!他们在房间里架起一台计算机,干到凌晨3时,终于有点眉目了,郑南宁安排其他同志休息,留一个年轻人为他举灯照明。快天亮时这位小伙子也撑不住了,一头撞到台灯上。他们整整干了一个通宵,排除了故障。课题终于拿到手中。
这就是拼命三郎,一个认准目标争分夺秒实干的专家。
其实,郑南宁并非是一个只知工作,不近人情的人。他也有情也有爱。儿子上小学之后,每到周末下午四点,儿子从奥数班下课后,来到郑南宁的研究所,这时郑南宁会放下手中的工作陪着妻子和儿子上街,买点书,一家三口边逛边聊,吃点便饭。六七点钟,夫人与儿子回家,郑南宁又走进研究所。
郑南宁与他的博士生们常常在工作之余,打打球,聊聊天,有时也会利用休息日,一起骑自行车到临潼骊山郊游。所里的趣味游艺晚会,郑南宁睿智、幽默的表演,常让同学们惊叹不已,开怀大笑。
只是这样的“活动”,对郑南宁来说太少了。他的时间太宝贵了。星期天,他也想美美地睡个懒觉,然后带上家人去公园。但往往一睁眼,倦意全消,习惯性地一骨碌爬起,又骑车去研究所。那里,有他永远干不完的活。用他的话说,缩短与世界先进国家的差距责无旁贷,时不我待。
成果与辉煌是生活对智者的回报,然而谁又知道这成果与辉煌的背后交织着多少汗水与泪水。机遇,总是垂青那些肯付出心血和汗水的人。
从1985年学成回国,他几乎每隔一年,便有一项科技成果问世。可以想象,他是以一种什么样的精神在工作着。“永远需要实干,以敏锐的目光紧追世界科技前沿,就永远会有我们的地位和作用。”
科研与治学在郑南宁这里是二位一体的,科研上是佼佼者,治学也是一位辛勤的园丁。他编著的《数字信号处理》一书已作为全国高校统编教材正式出版。他结合自己的科研工作为研究生编写的《计算机视觉与模式识别》、《动态图像跟踪与景物分析》等教材,多达140多万字。至今,他已发表学术论文百余篇,培养出硕士生49名,博士生13名,其业务素质之高为大家公认。结合自己的成才体会,郑南宁认为博士生成才首先要靠博士生自己的努力,其次是博士生导师和求学工作环境。他认为目前博士生入学要比研究生入学简单容易。当然像录取硕士生那样来录取博士生是不现实的。但是应该对其能力进行考核,博士生应注重本学科的发展方向,时刻了解和把握本学科的学术动态,只有这样才能使自己的工作具有创新性。郑南宁针对当前有些博士生看看文献,抄抄写写,工作学习创造性不高的现象,提出博士生在学习上一定要扎扎实实,勤奋创新。对于有些博士生的研究工作虽然有很大价值却得不到国际承认的现象,他认为这主要是由于英语水平不高,难以在国际上交流的缘故。虽然有些博士生可以看懂英语小说,但自己的科技文章写作能力却很低,这就要求博士生必须提高自己的英语水平,端正学风。
郑南宁认为博士生求学期间应有吃苦精神,把主要精力放在学习上。国家实行五天工作制而博士生不应实行五天工作制,三天打鱼,两天晒网是不会有所作为的。他强调人才培养是能力的培养和学识的提高。科技人员进行学术研究,应该有胆有识,有敏锐的洞察力,敢想敢做别人不敢想不敢做的事情。对待科学要有求实的态度,要具有坚韧不拔的毅力,刻苦钻研的精神,聪明只是一个催化剂,不能起决定作用。郑南宁希望加强博士生导师的队伍建设,提 高博士生导师业务水平,造就出一批在学术研究上的国际水平大师。学校的计算中心、图书馆应该进入为教育服务的轨道上来,保证博士生有良好的学习环境。
有人提出为防止人员外流,学校应与留校工作毕业生签订合同。郑南宁不同意,他说,如果我们不能为青年教师创造良好的环境,仅凭一纸合同是留不住人的。即使留住人,也留不住心。他提出要环境留人、政策留人、感情留人。在他的研究所,很少有“跳槽”现象。 郑南宁担任副校长后,负责人事工作,出台了一系列向教师倾斜的政策。他清楚,如果不能给教师创造一个宽松的环境,创建世界一流大学的理想是难以实现的。
采访将要结束时,笔者问郑南宁对自己当选工程院院士有何感想,他说,院士只是一个称号,不代表一个人,荣誉是集体的。他一再表示,要珍惜这一称号,这一称号意味着另一个开始。
郑南宁一定会取得更大的成就,因为这的确只是一个开始。