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CCF终身成就奖!科学探索不止步
时间:2022年03月05日 13:50      点击:

近日

中国科学院院士

我校计算机科学与网络工程学院、计算科技研究院

张景中教授

荣获中国计算机学会(CCF)颁发的

2021年“CCF终身成就奖”

“CCF终身成就奖”设立于2010年

授予在计算机科学、技术和工程领域

取得重大突破、成就卓越、贡献巨大的

资深中国科技工作者


张景中院士提出

定理机器证明的数值并行方法

解决了初等图形在欧氏空间嵌入等问题

创建了几何定理可读证明自动生成的

原理和方法

推动了机器定理证明智能化技术的发展

同时,张景中院士长期致力于科普工作

并做出突出贡献


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“CCF终身成就奖”颁奖现场

(左二为张景中院士)


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图片 个人简介

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张景中,计算机科学家、数学家和数学教育家,世界杯预选赛葡萄牙队赛程计算科技研究院教授、名誉院长,1959年毕业于北京大学数学力学系,1995年当选中国科学院院士,兼任广东省数学教育软件工程技术研究中心主任、国际教育数学协会(IAEM)理事长、中国科协委员、四川省计算机学会理事长、《计算机应用》主编等职务,第四届中国科普作家协会理事长、第一届中国高等教育学会教育数学专业委员会理事长。是国内外著名的机器证明、教育数学、教育信息技术领域专家,是教育数学学科的创立者,对几何定理可读机器证明、教育数学、距离几何及动力系统、教育信息技术学等科领域以及数学科普做出了突出的贡献,成果显著。曾获国家发明二等奖、国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖(三次)、中国科学院自然科学一等奖、中国计算机学会终身成就奖、国家教学成果二等奖、广东省教学成果一等奖、香港国际发明展览会金奖、全国优秀科普作品一等奖、国家图书奖、五个一工程奖、广东省优秀科普作品特等奖等。曾当选为中共十五大代表、获全国五一劳动奖章、全国优秀教师、广东省南粤教书育人优秀教师特等奖、建国以来贡献突出的科普作家、中国儿童出版社十大金作家之一、广东资深科普作家、广东十大科学传播达人等荣誉称号。


自17世纪机器证明数学定理的想法诞生起,一代又一代数学家在定理机器证明的领域不断探索。我校计算科技研究院教授张景中院士与合作者于1996年就发展了“几何信息搜索系统(GISS)”,并取得了良好成效,使定理机器证明领域有了突破性进展。但张景中院士科学探索的脚步从未停止,更不仅止于定理机器证明这一个领域。



01

大拿垂范筑基础


1978年,在中国科技大学数学系任教的张景中阅读了吴文俊发表的《初等几何判定问题与机械化证明》,字里行间透露出严谨的学术论证、敏锐的学术眼光和超越时代的宏伟设想,无一不折服了当时的张景中,这篇论文也在他心里埋下了专注机器证明研究的种子,成为日后进入该领域的契机。


在不断钻研学术的道路上,吴文俊给张景中院士提供了不少助力:张景中有一封珍藏了30年的推荐信——出自吴文俊之手,其中专门提到了张景中几何定理机器证明数值并行方法的成果,还谈及他已经投稿但尚未发表的一些重要研究。正是这封推荐信,使张景中的首次出国访学时长破例延长到了11个月,张院士也在这次去往意大利ICTP访学期间收获良多,除了学习先进业务知识、完成多次学术报告,他更利用了ICTP的计算机设备条件,对机器证明的代数方法做了进一步探讨。基于他的想法,他和同行及学生一起,对吴文俊倡导的机器证明的特征列方法作了一系列的改进和发展。


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如果说吴文俊先生为张景中院士的研究道路充当了“领航员”的角色,那另一位数学界的风云人物——华罗庚——则是张景中学术路上的“北斗星”,为其拨云见日。


张景中曾经在读《1978年全国中学数学竞赛题解》时,被华罗庚先生所写的前言吸引了目光。其中提到了这次竞赛命题工作中的一个插曲:华罗庚先生本想把光折射不等式的证明作为一个题目,但由于没能找到使用中学数学知识的解法,才出了另一个与反射有关的题目。


他于前言中用完全初等的方法和一丝不苟的过程解答了某道包含“射影几何基本原理”的题目,使张景中叹服于大师风范的同时,也给予了其新的启发:能不能用更简单的方法给出证明,从而让中学生们更容易掌握呢?经过反复思考,他终于用面积方法给出了更简单更为初等的证明。后来他将这一结果写成论文,发表在《数学教师》杂志上。


看似微乎其微的解题过程,却加深了张景中院士对面积法的认识,更为他后来提出“教育数学”思想和在20世纪90年代以面积法为基础建立几何定理机器证明的消点算法,进一步打下了基础。



02

巧用科技助解惑


张景中院士曾说过,教育数学的理念就是让数学变容易,这不仅要概念变容易、化繁为简,还需要信息技术的同步融合。


因此,张景中院士与研究团队开发了第一款国内领先的理科教学工具“网络画板”。他介绍到,“网络画板”的理念最早缘起于上世纪80年代的一个“几何画板”的项目,之后又发展出“超级画板”,其目的就是为了适应移动互联网环境下教育信息化发展的新趋势,运用国内领先的动态几何技术、智能推理技术、符号运算、网络交互技术开发的第一款国内领先的移动互联网环境下的动态数学学科教学工具。网络画板以“画”“编”“写”“测”等八个主要功能为基础开发和升级成为3D模式、多系统服务,同时还能够进入其他编辑系统,用“一根网线”串通起网络画板与其他网络功能,为学生和老师提供各类服务。有了“网络画板”,师生得以更轻松地进行数学教学和数学实验,教育数学理念也能更顺畅落地。2020年,“网络画板”获得了四川省科学技术奖二等奖。


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“超级画板”和“网络画板”的推出,不仅让数学得到更生动的呈现,也让几定理机器证明研究成果得到成功应用。“超级画板”和“网络画板”成为老师课堂的得力助手,让老师有更多时间去研究讲课和简化过程。


在发展教育数学的路上,除了研发软件,张景中院士将视线转移到了类人自动解答上。类人解答,即指用类似于人的办法来解决数学问题或者各种各样的问题。有些数学问题虽然可以用计算机来解答,但给出的答案非常复杂,不利于老师改卷。类人解答做出的答案,就像学生做的那样,像是通常教育上要求的那种,人能够并容易理解的,并且能够检验的这种回答。而张院士在可读性的定理机器证明方面的研究目的与所追求的计算机类人解答的效果正好吻合。“它的目标是研究人工智能解决问题的原理和方法。” 他说。


受吴文俊消元思想的启发,张景中院士与周咸青先生、高小山先生合作撰写了以消点法为主题的英文专著《Machine Proofs in Geometry》,不久后,基于杨路提出的想法,消点法又应用于非欧几何,并在计算机上生成了一批非欧几何新定理的可读证明。紧接着,他们进一步发展了基于前推搜索的逻辑方法,从而使几何定理机器证明的消点法达到了实用阶段。这些工作,获1995年中国科学院自然科学奖一等奖、1997年国家自然科学奖二等奖,张景中均为第一完成人。


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“这个科学问题是从上世纪50年代有人工智能以来就提出的问题,到现在仍然没有得到理想的解决。”如张景中院士所言,计算机代替人进行科学研究,固然是道阻且长,而消点法让研究者在类人解答实现的道路上迈出了重要的一步:在2017年高考数学真题揭晓之后,机器人“AI-MATHS”在一间关闭外部网络的房间里作答高考数学卷,用时10分钟作答全国II卷拿下100分(总分150分)。


张院士认为,在未来,用计算机代替人进行科学研究,一定会对人类有巨大帮助。“往近了说,类人自动解答可以代替老师来辅导学生,往远了说,可以替代科学家进行科学研究和创新,意义非凡。”



03

趣味科普显鲜活


“我想让数学变容易,数学也应该变容易。”

这是张景中院士讲过最多的一句话,他也穷尽一生奋斗于此。张景中院士自幼爱看科普读物,他曾说,法布尔的书让他看到一个新奇的世界,伊林的作品让他知道了许多平常的东西包含着不平常的故事和道理,徜徉于昆虫王国与化学世界,科学与科普的藤蔓肆意蔓延生长,在他的心中留下了浅浅的印记。因此,在上世纪七十年代教学中,当张景中院士发现学生们对数学望而生畏时,如何培养数学兴趣,让它学起来不那么枯燥?他选择了科普的方向——写好看的科普书。


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张景中院士代表科普作品《数学家的眼光》


何以解难?科普先行。张景中院士认为,学习不是一个死记硬背的过程,而是一个理解、充满挑战、不断进步的过程。为了让更多学生感受到数学的乐趣所在,张景中院士创建了教育数学流派,在不断研究、探讨教育数学中写一连写就了《数学王子》、《数学家的眼光》、《帮你学数学》等多部科普作品。


在畅销科普读物背后,是张景中院士的坚持和奋斗。他曾说过,创作出好的科普作品需要花费很多精力和时间,“写科普作品要当成一个事业来做,这也是个不断地学习的过程。写科普作品很花心思,比如《数学家的眼光》,六万字写了五年。”每个数学公式如何得出,个中数学逻辑如何呈现,许多数学绘图如何书就……都需要写作者拥有真材实料的科研能力,同时站在读者的角度阐释、科普。“要写成什么样才能对得起读者? 第一,孩子要能看懂。第二,老师、大学生等高水平的读者看了也要觉得有趣。这种书就要非常下功夫,经常是好几天在想要写一个什么话题。真正下了功夫,读者的感觉马上就不一样了。”


经年累月耕耘于科普读物写作,如今,张景中院士的科普作品从动画到读本,他的科普创作令抽象的数学变得鲜活,让丧失信心的学生重燃对数学的兴趣。“让数学变容易”,已不是天方夜谭。



04

坚守岗位育人才


对于作为科普作者的张景中院士而言,一部科普读物,畅销至百万发行量已很可观,但对于作为师者的他来讲却不免感到遗憾——这样有革命意义的内容,因为与课程标准不完全对应,无法真正作为教材在教学中实现大规模的普及。


他继续深耕教育数学,调研、讨论改革教育数学的出路,最终在2012年,广州市科协牵头支持教育数学立项,在广州海珠实验学校选取了两个班级共计一百位学生,采用教育教学改革内容进行为期三年的实验。令人惊喜的是,入学测试时数学能力极为一般的学生们,在三年后的中考考出了平均分达重点高中分数线的好成绩,每位学生的数学成绩更是高于了120分。此后,张景中院士又在多地展开实验,都展现了极具潜力的成效,目前全国已有14个省市的200多所学校正在开展教育数学改革实践。


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张景中院士在给学生们讲解


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张景中院士给学生上课


“我觉得通过自己的工作能够在数学教育领域,把下一代学生的数学素养充分提高,对中国梦的实现有积极作用。教育界应该增强数学教育,鼓励创新,中国人的生活质量就会随之提升。”这是张景中作为和共和国共成长的科学家和院士,对祖国教育事业的深厚寄望。如今已是86岁高龄的他也在为实现这一宏大目标贡献出自己的力量,每天仍保持近10个小时的工作时间。


心系推进教育数学发展的张景中院士,如绵绵春雨,在广州这片土地上滋育繁花满树,掀起学术新气象。“张院士要求我们不追求论文的数量,要追求质量。”他的学生如此说道,“张院士和蔼可亲,平易近人,给了我们很多自由度,选一个自己想做的内容,只要有任何问题,都可以给他发邮件,只要他来到学校,就会找学生来进行交流,了解我们做科研的状态。”


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2018级景中班师生合影


春日不仅杏花满盈,更有新芽萌生。2019年,以张景中院士命名的世界杯预选赛葡萄牙队赛程“景中班”正式开班,该班从2018级计算机科学与技术、网络工程、软件工程等专业学生中选拔,优中选优,选拔出40名本科生。在开班仪式上,院士来到现场对新生们送上寄语:“学然后知不足”,勉励广大学子们珍惜机会,深入钻研,勇攀高峰。



致力科普,传播数学之美

不懈探索,敢创教育之法

心怀理想,从未止住脚步

让我们向张景中院士致敬


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