【吳文俊】中國科學院院士_人物百科

吳文俊（1919年5月12日－2017年5月7日），1919年5月12日出生于上海，祖籍浙江嘉興，數(shù)學家，中國科學院院士，中國科學院數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院研究員，系統(tǒng)科學研究所名譽所長。吳文俊畢業(yè)于交通大學數(shù)學系，1949年，獲法國斯特拉斯堡大學博士學位；1957年，當選為中國科學院學部委員（院士）；1991年，當選第三世界科學院院士；陳嘉庚科學獎獲得者，2001年2月，獲2000年度國家最高科學技術(shù)獎。

主要經(jīng)歷

1919年（中華民國八年）5月12日，吳文俊出生于上海，祖籍浙江嘉興，因戰(zhàn)亂遷至地勢高、遠離戰(zhàn)亂的青浦縣朱家角。吳文俊自幼受父親民主思想熏陶。他是長子，下有兩妹一弟。他4歲時被送到弄堂里的文蔚小學讀書，課程簡單，因此有許多空余時間。

1932年（中華民國二十一年），上海“一·二八”事變爆發(fā)后，吳文俊被送回浙江嘉興老家，躲避戰(zhàn)亂。半年之后，他返回上海繼續(xù)讀書。

1933年（中華民國二十二年）秋，吳文俊就讀于正始中學，這才是他正規(guī)讀書生涯的開始。吳文俊高中畢業(yè)時，其實興趣在物理而不在數(shù)學。一次物理考試題很難，他卻成績出色。畢業(yè)時校方討論保送，物理老師卻以他獨特的目光推薦他學數(shù)學。他認定自己物理考得好的原因在于數(shù)學，而攻讀數(shù)學才能使他的才能得到更好更多的發(fā)揮。

1936年（中華民國二十五年），吳文俊被保送至交通大學數(shù)學系。大三學實變函數(shù)論，他以自學為主，讀經(jīng)典著作。有了實變函數(shù)論的基礎(chǔ)，很快進入康托爾集合論，鉆研點集拓撲。

1940-1945年，先后在育英中學、培真中學、南洋模范女中、之江大學教書；期間曾失業(yè)半年。

1946年（中華民國三十五年）年初，到上海臨時大學任鄭太樸教授的助手；同年8月，陳省身吸收吳文俊到數(shù)學所任助理研究員。

1947年（中華民國三十六年），完成一項重要拓撲學研究，證明Whitney乘積公式和對偶定理，1948年在Annalsof Math上發(fā)表；同年10月，由于成績斐然，他經(jīng)推薦去歐洲，到巴黎留學，在Strassbourg大學跟隨C.Ehresmann學習。

1949年，吳文俊去蘇黎世訪問，獲得法國國家博士學位；同年秋天，應(yīng)H·嘉當邀請入巴黎法國國家科學研究中心工作。

1948年，開始參加CNRS研究工作初任Attaché de recherches，1951年升為Changé de Recherches。

1949年，完成“論球叢空間結(jié)構(gòu)的示性類”的博士論文，論文于1952年單行本發(fā)表。

1950年，與Thom合作發(fā)表關(guān)于流形上Stiefel-Whitney示性類的論文，后通稱為吳類與吳公式。

1951年8月，回到中國，在北京大學數(shù)學系任教授。

1952年10月，到新建數(shù)學研究所任研究員。

1954年，開始非同倫性拓撲不變量的研究，由此引入示嵌類并開展復合形嵌入、浸入與同胚的研究。

1956年，赴蘇聯(lián)參加全蘇第三屆數(shù)學家大會做Pontrjagin示性類報告，受到好評。

1956年，隨同陳建功、程民德教授訪問，始同國外學術(shù)界恢復聯(lián)系；同年，隨同蘇步青教授訪問保加利亞。

1958年，到剛剛成立的中國科學技術(shù)大學授課。

1958年期間曾赴巴黎大學講課系統(tǒng)介紹示嵌類的工作，對于Haefliger等人有很大影響。

1960年－1965年，負責中國科學技術(shù)大學數(shù)學系第三屆學生負責人。

1967年，完成“示嵌類理論在布線問題上的應(yīng)用”。

1972年，美國拓撲學家Browder，Peterson，Spencer等訪華，獲得他們與其他國外學者如Smale等贈送的資料，使拓撲研究重新開始。

1973年，數(shù)學所拓撲組開始關(guān)于有理同倫論的討論班，吳文俊開始其I*函子理論的研究。

1976年末，開始定理機械化證明的研究，于次年春節(jié)期間取得成功。

1977年，首次發(fā)表定理的機械化證明的論文，由此開辟全新的方向。

1978年，撰寫“數(shù)學概況及其發(fā)展”一文，發(fā)表于科學出版社的《現(xiàn)代科學技術(shù)簡介》一書，文中提出了腦力勞動機械化，但于刊印時被刪去。

1979年，加入中國共產(chǎn)黨；同年10月，關(guān)肇直創(chuàng)建系統(tǒng)科學研究所，吳文俊離數(shù)學所去系統(tǒng)所，任副所長。

1980年，中國國內(nèi)開始舉辦雙微會議，在首次會議上做報告“初等幾何和微分幾何的定理機械化證明”。

1981年秋，去美國加州大學Berkeley分校講學。

1982年，回到中國科學技術(shù)大學主持首批博士生畢業(yè)答辯。（參加答辯的18位是中國自己培養(yǎng)的第一批博士）

1984年秋，在中國科學技術(shù)大學研究生院開設(shè)數(shù)學機械化機器證明理論的課程。

1990年8月，成立中國科學院系統(tǒng)科學研究所數(shù)學機械化研究中心，并任中心主任；同年，獲第三世界科學院數(shù)學獎。

1992年，任國家科委攀登項目“機器證明及其應(yīng)用”專家委員會首席科學家；同年8月，去奧地利參加AAGR，對RISC研究所進行學術(shù)訪問。

1993年3月，隨科學家代表團訪問臺灣。

1995年5月，接受香港城市大學名譽博士學位；同年12月，去新加坡參加第一屆亞洲數(shù)學科技會議，作大會報告“幾何問題求解及其現(xiàn)實意義”。

1996年，任國家科委攀登項目“數(shù)學機械化及其應(yīng)用”專家委員會首席科學家。

1997年4月，西安交通大學101周年校慶紀念暨面向21世紀發(fā)展戰(zhàn)略研討會隆重召開，吳文俊學長專程來到母校參加研討會，并受聘為母校名譽教授。

1998年，將1997年以來關(guān)于數(shù)學機械化的工作總結(jié)成書，書名為Mathematics Mechanization：Geometry Theorem Proving，Geometry Problem-Solving and Polynomial Equation-Solving將由科學出版社出版。

1999年10月21日，被聘為華中理工大學名譽教授；同年11月6日，參加在廣州舉行的紀念關(guān)肇直先生八十誕辰的學術(shù)研討會。

1999年12月15日－20日，去德國訪問，參加國際數(shù)學家大會。

2001年2月19日，獲首屆國家最高科學技術(shù)獎，時任國家主席江澤民親自為吳文俊頒獎。

2002年6月，在清華為祝賀楊振寧80壽辰而舉行的國際學術(shù)會議“Frontiers of Science”上作“Some Reflections on the Mechanization of Mental Laborin the Computer Age”。

2003年11月19日，在中國智能學會2003全國學術(shù)大會、可拓學創(chuàng)立20年慶祝大會、中韓智能系統(tǒng)學術(shù)研討會上作“計算機時代腦力機械化與科學技術(shù)現(xiàn)代化”報告。

2005年9月26日，被聘為中國石油大學（華東）榮譽教授。

2006年4月25日至28日，到安徽省馬鞍山市和蕪湖市進行了考察，參觀了安徽工業(yè)大學、馬鋼第一鋼軋總廠、安徽華東光電研究所、奇瑞公司等單位，并受聘為安徽工業(yè)大學榮譽教授。

2009年，西安交通大學授予吳文俊等5位校友“西安交通大學最受崇敬校友”榮譽稱號。

2017年5月7日7時21分，吳文俊因病醫(yī)治無效，在北京不幸去世，享年98歲。

貢獻影響

科學成就

在拓撲學方面的貢獻

拓撲學是現(xiàn)代數(shù)學的支柱之一，也是許多數(shù)學分支的基礎(chǔ)。吳文俊從1946年開始研究拓撲學， 1974年后轉(zhuǎn)向中國數(shù)學史研究，30年中在拓撲學領(lǐng)域取得了一系列重大成果，其中最著名的是“吳示性類”與“吳示嵌類”的引入以及“吳公式”的建立。

示性類是刻畫流形與纖維叢的基本不變量， 1940年后開始起步研究瑞士的Stiefel，美國的Whitney，前蘇聯(lián)的Pontrjagin和陳省身等著名數(shù)學家先后從不同角度引入示性類的概念，但大都是描述性的。吳文俊將示性類概念從繁化簡，從難變易，形成了系統(tǒng)的理論。他分析了Stiefel示性類，Whitney示性類Pontrjagin示性類和陳示性類之間的關(guān)系，指出陳示性類可以導出其他示性類，反之則不成立。他在示性類研究中還引入了新的方法和手段.在微分情形，吳文俊引出了一類示性類，被稱為吳示性類。它不但是抽述性的抽象概念，而且是可具體計算的。吳文俊給出了Stiefel示性類和Whitney示性類可由吳示性類明確表示的公式，被稱為是吳（第一）公式，他證明了示性類之間的關(guān)系式，被稱為吳（第二）公式。這些公式給出各種示性類之間的關(guān)系與計算方法，從而導致一系列重要應(yīng)用，使示性類理論成為拓撲學中完美的一章。

拓撲的嵌入理論是研究復雜幾何體在歐氏空間的實現(xiàn)問題。在吳文俊之前，嵌入理論只有零散的結(jié)果，吳文俊提出了吳示嵌類等一系列拓撲不變量，研究了嵌入理論的核心，并由此發(fā)展了嵌入的統(tǒng)一理論。后來他將關(guān)于示嵌類的成果用于電路布線問題，給出線性圖平面嵌入的新判定準則，與以往的判定準則在性質(zhì)上是完全不同的，是可計算的。

在拓撲學研究中，吳文俊起到了承前啟后的作用，極大地推進了拓撲學的發(fā)展，引發(fā)了大量的后續(xù)研究，他的工作也已經(jīng)成為拓撲學的經(jīng)典結(jié)果，半個世紀以來一直發(fā)揮著重要作用，在許多數(shù)學領(lǐng)域中應(yīng)用，成為教科書中的定理。

在數(shù)學機械化方面的貢獻

中國傳統(tǒng)數(shù)學強調(diào)構(gòu)造性和算法化，注意解決科學實驗和生產(chǎn)實踐中提出的各類問題，往往把所得到的結(jié)論以各種原理的形式予以表述。吳文俊把中國傳統(tǒng)數(shù)學的思想概括為機械化思想，指出它是貫穿于中國古代數(shù)學的精髓。吳列舉大量事實說明，中國傳統(tǒng)數(shù)學的機械化思想為近代數(shù)學的建立和發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻。1986年吳文俊第二次被邀請到國際數(shù)學家大會介紹這一發(fā)現(xiàn)。

20世紀70年代，吳文俊曾在計算機工廠勞動，切身體會到計算機的巨大威力，敏銳地覺察到計算機的極大發(fā)展?jié)摿ΑＫJ為，計算機作為新的工具必將大范圍地介入到數(shù)學研究中來，使數(shù)學家的聰明才智得到盡情發(fā)揮。由此得出結(jié)論，中國傳統(tǒng)數(shù)學的機械化思想與現(xiàn)代計算機科學是相通的。計算機的飛速發(fā)展必將使中國傳統(tǒng)數(shù)學的機械化思想得以發(fā)揚光大，機械化數(shù)學的發(fā)展必將為中國數(shù)學的發(fā)展做出巨大貢獻。已故程民德院士認為：吳文俊倡導數(shù)學機械化，是從數(shù)學科學發(fā)展的戰(zhàn)略高度提出的一種構(gòu)想。數(shù)學機械化的實現(xiàn)，將對中國數(shù)學的振興乃至復興做出巨大貢獻。吳文俊身體力行，在數(shù)學機械化的征途上奮勇攀登。在機器證明方面，他提出的用計算機證明幾何定理的方法（國際上稱為吳方法），遵循中國傳統(tǒng)數(shù)學中幾何代數(shù)化的思想，與通常基于邏輯的方法根本不同，首次實現(xiàn)了高效的幾何定理自動證明，顯現(xiàn)了無比的優(yōu)越性。他的工作被稱為自動推理領(lǐng)域的先驅(qū)性工作，并于1997年獲得“Herbrand自動推理杰出成就獎”。在授獎辭中對他的工作給了這樣的介紹與評價：“幾何定理自動證明首先由赫伯特格蘭特（HerbertGerlenter）于50年代開始研究。雖然得到一些有意義的結(jié)果，但在吳方法出現(xiàn)之前的20年里，這一領(lǐng)域進展甚微。”吳文俊的工作“不僅限于幾何，他還給出了由開普勒定律推導牛頓定律，化學平衡問題與機器人問題的自動證明。他將幾何定理證明從一個不太成功的領(lǐng)域變?yōu)樽畛晒Φ念I(lǐng)域之一。”在非線性方程組求解的方向上，他建立的吳消元法是求解代數(shù)方程組最完整的方法之一，是數(shù)學機械化研究的核心。80年代末，他將這一方法推廣到偏微分代數(shù)方程組。他還給出了多元多項式組的零點結(jié)構(gòu)定理，這是構(gòu)造性代數(shù)幾何的重要標志。

吳文俊特別重視數(shù)學機械化方法的應(yīng)用，明確提出“數(shù)學機械化方法的成功應(yīng)用，是數(shù)學機械化研究的生命線。”他不斷開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，如控制論、曲面拼接問題、機構(gòu)設(shè)計、化學平衡問題、平面天體運行的中心構(gòu)形等，還建立了解決全局優(yōu)化問題的新方法。他的開拓性成果，導致了大量的后續(xù)性工作。吳消元法還被用于若干高科技領(lǐng)域，得到一系列國際領(lǐng)先的成果，包括曲面造型、機器人結(jié)構(gòu)的位置分析、智能計算機輔助設(shè)計（CAD）、信息傳輸中的圖像壓縮等。數(shù)學機械化研究是由中國數(shù)學家開創(chuàng)的研究領(lǐng)域，并引起國外數(shù)學家的高度重視。吳方法傳到國外后，一些著名學府和研究結(jié)構(gòu)，如Ox-ford，INRIA，Cornell等，紛紛舉辦研討會介紹和學習吳方法。國際自動推理雜志JAR與美國數(shù)學會的“現(xiàn)代數(shù)學”，破例全文轉(zhuǎn)載吳文俊的兩篇論文。美國人工智能協(xié)會前主席W.Bledsoe等人主動寫信給中國主管科技的領(lǐng)導人，稱贊“吳關(guān)于平面幾何定理自動證明的工作是一流的。他獨自使中國在該領(lǐng)域進入國際領(lǐng)先地位”。

在中國數(shù)學史方面的貢獻

1974年以后，吳文俊開始研究中國數(shù)學史。作為一位有戰(zhàn)略眼光的數(shù)學家，他一直在思索數(shù)學應(yīng)該怎樣發(fā)展，并終于在對中國數(shù)學史的研究中得到啟發(fā)。中國古代數(shù)學曾高度發(fā)展，直到14世紀，在許多領(lǐng)域都處于國際領(lǐng)先地位，是名符其實的數(shù)學強國。但西方學者不了解也不承認中國古代數(shù)學的光輝成就，將其排斥在數(shù)學主流之外。吳文俊的研究起到了正本清源的作用。他指出，中國傳統(tǒng)數(shù)學注意解方程，在代數(shù)學、幾何學、極限概念等方面既有豐碩的成果，又有系統(tǒng)的理論。

劉徽于公元263年作《九章算術(shù)注》，把原見于《周髀算經(jīng)》中測日高的方法擴張為一般的測望之學——重差術(shù)，附于勾股章之后。唐代把重差術(shù)這部分與九章分離，改稱為《海島算經(jīng)》，原作有注有圖，但已失傳.現(xiàn)存《海島算經(jīng)》只剩9題，其中包括劉徽給出的兩個關(guān)于海島的基本公式，但沒有證明。后人多次給出公式證明并力求復原劉徽原意。吳文俊研究后來的各種補證后，認為這些論證并不符合中國古代幾何學的原意，尤其是西算傳入后，用西方數(shù)學中添加平行線或代數(shù)方法甚至三角函數(shù)來證明是完全錯誤的。針對這些證明，他明確提出數(shù)學史研究的兩條基本原理：

所有結(jié)論應(yīng)該從僥幸留傳至今的原始文獻中得出來。

所有結(jié)論應(yīng)按照古人當時的思路去推理，也就是只能用當時已知的知識和利用當時用到的輔助工具，而應(yīng)該避開古代文獻中完全沒有的東西。

根據(jù)這兩條忠于歷史事實的原則，吳文俊對于《海島算經(jīng)》中的公式證明作了合理的復原，他認為重差理論來源于《周髀算經(jīng)》，其證明基于相似勾股形的命題或與之等價的出入相補原理。他指出中國有自己獨立的度量幾何學理論，完全借助于西方歐幾里得體系是很難解釋通的。吳文俊在研究包括《海島算經(jīng)》在內(nèi)的劉徽著作的基礎(chǔ)上，把劉徽常用的方法概括為“出入相補原理”，這個原理的表述十分簡單：一個圖形不論是平面還是立體的，都可以切割成有限多塊，這有限多塊經(jīng)過移動再組合成另一圖形，則后一圖形的面積或體積保持不變。這個常識性的原理在中國古算中經(jīng)過巧妙運用得出許多意想不到的結(jié)果。出入相補原理的提出是吳文俊在中國數(shù)學史研究中的一項重要成果。

人才培養(yǎng)

據(jù)2015年12月中國科學技術(shù)信息研究所、國家工程技術(shù)數(shù)字研究館信息顯示，吳文俊院士在1993到2004年共培養(yǎng)了4名博士研究生。

獲獎記錄

1956

首屆國家自然科學一等獎

因拓撲學中的示性類及示嵌類的成就獲獎

1978

全國科學大會獎

1979

中國科學院自然科學一等獎

1990

第三世界科學院數(shù)學獎

1993

陳嘉庚數(shù)理科學獎

1994

首屆香港求是科技基金會杰出科學家獎

人物評價

長期以來，吳老站在數(shù)學科學的前沿，潛心研究，勇于探索，取得了一系列

原創(chuàng)性成就，特別是在拓撲學、數(shù)學機械化領(lǐng)域作出了杰出貢獻，為國家、為民族爭了光。（原中共中央總書記、國家主席胡錦濤評）

辛勤的努力和杰出的貢獻，獲得了國際學術(shù)界的廣泛認可，為我國科技界爭得了榮譽，也為青年學者樹立了榜樣。（中國科學院原院長路甬祥評）

天資聰慧，有數(shù)學天賦。是一位杰出的數(shù)學家，他的工作表現(xiàn)出豐富的想象力及獨創(chuàng)性。他從事數(shù)學教研工作，數(shù)十年如一日，貢獻卓著……（數(shù)學家、中國科學院外籍院士陳省身評）