緬懷吳文俊院士，回顧數學大師不斷創新的一生

機器之心整理報道

參與：微胖、吳欣

吳文俊是中國最具國際影響的數學家之一，他對數學的核心領域拓撲學做出了重大貢獻、開創了數學機械化新領域，對數學與計算機科學研究影響深遠，其自動推理工作在國際自動推理界有著很重要的影響，也是中國首屆國家最高科技獎獲得者。2017 年 5 月 7 日 7 時 21 分，他在北京與世長辭，享年 98 歲。逝世消息是由中國科學院數學與系統科學研究院對外發布。

與數學結緣

吳文俊 1919 年出生於上海，少年時因弟弟夭折，所以父母對他這個獨子，格外地照顧，連他到弄堂里玩，都放心不下，所以吳文俊從小養成了靜處家中、好學深思的習慣。1940 年本科畢業於上海交通大學。吳文俊與數學產生連結，並不是以最初的興趣為紐帶。少年時期，他喜歡的是歷史和物理，但是，高中時被物理系老師看出數學潛力，極力促成其在大學時選擇數學專業，但被動選擇讓吳文俊深受困擾，直到大三數學老師武崇林幫助解決問題，才真正開始感悟到數學的魅力。

1941 年，吳文俊大學畢業後不久，日本侵略軍開進上海租界，孤島淪陷。吳文俊只能以在中學教書謀生，在教課之餘，他也做一些數學研究，但如同盲人騎瞎馬找不到出路。五年後，正當吳文俊對數學逐漸心灰意冷的時候，一位數學家應邀回國，籌建中央研究院數學研究所，他就是國際著名的數學家陳省身。陳省身的出現，徹底改變了吳文俊的一生。

1946 年，他在陳省身的帶領下，才正式開始了中央研究院數學所的工作，並在陳省身指導下從事拓撲學研究。至此，從事數學研究，便成為吳文俊生命的一部分。在陳省身看來，吳文俊「天資聰慧，有數學天賦。是一位傑出的數學家，他的工作表現出豐富的想像力及獨創性。他從事數學教研工作，數十年如一日，貢獻卓著…...」

1947 年，吳文俊赴法留學，師從埃里斯曼與嘉當，1949 年畢業於法國斯特拉斯堡大學，獲得法國國家博士學位，隨後在法國國家科學中心任研究員。

新中國成立後，吳文俊於 1951 年回國工作，先在北京大學數學系任教授，1952 年到中國科學院數學研究所任研究員, 直到 1980 年轉入中國科學院系統科學所，1998 年轉入新成立的中國科學院數學與系統科學研究院。他曾任中國數學會理事長（1985-1987），中國科學院數理學部主任（1992-1994），全國政協委員、常委（1979-1998），2002 年國際數學家大會主席，1993 年開始任中國科學院系統所名譽所長。

從 1946 年到 1951 年，吳文俊主要從事施蒂費爾-惠特尼示性類的研究工作；從 1953 年到 1957 年，他主要從事龐特里亞金示性類的研究工作。其後，吳文俊轉向示嵌類的研究。由於他在拓撲學示性類及示嵌類方面的傑出工作，吳文俊獲 1956 年國家首屆自然科學一等獎（另兩位獲得者是華羅庚與錢學森），並於 1957 年增選為中國科學院學部委員 (院士)。1958 年吳文俊被邀請到國際數學家大會作分組報告（因故未能成行）。

從事數學研究，吳文俊特彆強調數學思維，他曾說，」要創新，就要獨立思考，就不能總是跟著人家亦步亦趨。」他在數學上的一系列成就，尤其是他運用機械化思想來考察數學，發現了數學的不同側面，並建立了新模式，這其中就得益於他的另闢蹊徑。

他曾經這樣闡釋「推陳出新」：沒有「陳」哪來的「新」呢？一定要下了工夫，要下艱苦的工夫，要腳踏實地，一步一個腳印，痛下工夫。懂得「陳」，然後才可以提出新的看法來，得到新的成果，得到重大的創新。...... 我們想得到一些成果，不下苦功怎麼行呢？要求「新」，這是所有人的願望，可是這個「新」要寄托在「陳」字上面，要想辦法把「陳」字啃透，然後才能從「陳」字裡面推出「新」來。

耳順之年，放棄既有研究碩果，開創信息時代的數學研究

吳文俊在機器定理證明方面的研究與成果，也是基於他對計算機時代數學發展趨勢的敏銳判斷。吳文俊認為，計算機是人腦延伸，人腦的作用被加強了。過去的工業革命中，機器代替人力，這是一種體力勞動的機械化，現在，用計算機來幫助思考是腦力勞動的一種機械化。但是，他認為人類使用計算機是有各種限度的。

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展潛力。他認為，計算機作為新的工具必將大範圍地介入到數學研究中來，使數學家的聰明才智得到盡情發揮。由此得出結論，中國傳統數學的機械化思想與現代計算機科學是相通的。計算機的飛速發展必將使中國傳統數學的機械化思想得以發揚光大，機械化數學的發展必將為中國數學的發展做出巨大貢獻。

1976 年，吳文俊在中國古算研究的基礎上，開拓了機械化數學的嶄新領域，研究幾何定理的機器證明徹底改變了這個領域的面貌。在開始從事機器證明時，他已經六十左右，為驗證自己所提方法的有效性，他從零開始學習編寫計算機程序，每天十多個小時在機房連續工作，用 Fortran 語言實現了符號計算和幾何定理證明的演算法。

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），遵循中國傳統數學中幾何代數化的思想（與通常基於邏輯的方法根本不同），首次實現了高效的幾何定理自動證明，顯現了無比的優越性。他的工作被稱為自動推理領域的先驅性工作，1997 年獲得國際自動推理最高獎厄布朗（Herbrand）自動推理傑出成就獎。

在這段研究時期里，1986 年吳文俊曾被邀請到國際數學家大會作分組報告，1990 年榮獲第三世界科學院數學獎，1993 年獲陳嘉庚數理科學獎，1994 年獲首屆香港求是傑出科學家獎。

吳文俊還特別重視數學機械化方法的應用，明確提出「數學機械化方法的成功應用，是數學機械化研究的生命線。」他不斷開拓新的應用領域，如控制論、曲面拼接問題、機構設計、化學平衡問題、平面天體運行的中心構形等，還建立了解決全局優化問題的新方法。他的開拓性成果，導致了大量的後續性工作。吳消元法還被用於若干高科技領域，得到一系列國際領先的成果，包括曲面造型、機器人結構的位置分析、智能計算機輔助設計（CAD）、信息傳輸中的圖像壓縮等。

吳文俊曾在「中國科學家人文論壇」上談道，東方數學可以說是一種演算法的數學。美國一位計算機數學大師說，計算機數學即是演算法的數學。在這種意義之下，東方數學也就是一種計算機的數學。在我們進入到計算機時代，這種計算機數學或者是演算法的數學，剛巧是符合我們時代的要求，符合時代的精神。從這個意義上來講，我們最古老的數學也是計算機時代最適合、最現代化的數學。

2000 年，吳文俊由於對拓撲學與數學機械化的貢獻，獲得首屆最高國家科學技術獎。2006 年，由於「對數學機械化新興交叉學科的貢獻」，吳文俊與美國數學家 David Mumford 共同獲得了有東方諾貝爾獎之稱的「邵逸夫數學獎」及一百萬美元的獎金。評獎委員會認為：「通過引入深邃的數學思想，吳開闢了一種全新的方法，該方法被證明在解決一大類問題上都是極為有效的。」「吳的方法使該領域發生了一次徹底的革命性變化，並導致了該領域研究方法的變革。」他的工作「揭示了數學的廣度，為未來的數學家們樹立了新的榜樣。」

吳文俊的研究工作涉及代數拓撲學、微分拓撲學、代數幾何學、對策論、中國數學史、數學機械化等多個數學領域，並做出重大貢獻。多位菲爾茲獎獲得者都引用過吳文俊院士的研究成果。

1990 年，以吳文俊為首的「中國科學院數學機械化中心」正式成立。2003 年, 數學機械化中心與信息安全中心聯合成立了中國科學院數學機械化重點實驗室。該實驗室目前已經成為國際計算機數學領域最著名的領軍團隊之一。

計算機與大腦

在國際上被譽為「吳方法」的數學機械化，廣泛應用於人工智慧、並聯數控技術、模式識別等諸多領域取得的重大科研成果。作為一名「融匯中西，貫穿古今」的著名學者，他為計算機時代數學公理化符號證明做出了開創的、奠基性的工作，這些成果也成為吳文俊創新觀的最好詮釋。

唯一以學術泰斗吳文俊院士命名的「吳文俊獎」，馬上就要舉辦第 7 屆了 ，這是中國學術界的一個標誌性獎項，具備直接推薦國家科學技術獎資格的學術權威獎項，被譽為「中國智能科技最高獎」，也是人工智慧界的最高權威認證。作為中國智能科技界最高成就的代表，吳文俊獎每年都會吸引來自清華北大、中科院等頂尖高校、科研院所眾多項目的競相角逐。新華社、人民日報等權威媒體也會爭相報道評獎結果。

吳文俊獎共設有成就獎、創新獎和進步獎三大獎項，每年評獎一次。吳文俊獎的評審過程相當嚴苛，申報機構必須經由人工智慧學會、高校及科研院所、團體會員單位和資深院士的推薦，經過申報、推薦、初審、答辯、專家組討論、打分、投票、終審表決等諸多環節，方能選出最終獲勝者。

對於人工智慧，吳文俊曾經有這樣一段論述，「計算機出現以後，就有許多從事計算機的學者考慮腦力勞動怎麼機械化，由此產生一門非常活躍的一些新的學門，叫做人工智慧。人工智慧考慮一些什麼問題呢？比如說怎麼讓機器來翻譯，把中文翻譯成英文，英文翻譯成中文，用機器來代替，可以不費吹灰之力把一篇中文翻譯成英文，或者把一篇英文翻譯成中文。機器翻譯，還有機器推理，邏輯推理這個複雜過程，由機器來代替，機器下棋，還有機器看病，機器開藥方等等，有許多所謂專家系統，就是想方設法利用計算機來代替不可能的，至少減輕某種形式的腦力勞動。這是一個方面，我說的當然最多只是能減輕，你不可能代替，所以你要真正走這條路，這是很難的。」

同時，他也認為，計算機絕不是萬能的，有了計算機不等於萬事大吉。人類使用計算機有某種各式各樣的限度。數學家希望數學能夠在實際中起到一定的作用，能夠使得數學理論真正跟實際發生聯繫，這是一個很好的願望，可是願望歸願望，實踐起來非常不容易。因為實際太複雜，你要用數學來解決，至少要把實際的情況摸清楚，這個往往會超出數學家的能力之外。計算機不是萬能的，不是代替一切的，事實上是你已經有了演算法，你對這個數學問題已經有了機械化的辦法，然後再找計算機，並不是說你讓計算機幫你機械化，這個目前做不到。

儘管吳文俊的科研成果在國內外都產生深遠影響，但對於獲獎與科研之間的關係，吳文俊有自己的態度，他曾舉過一個例子。「我記得報上登過，台灣的李遠哲先生得了化學的諾貝爾獎，報上登了，李遠哲先生根本不知道，是在坐電梯的時候，另外一個人告訴他說你得了諾貝爾獎，他才知道了，這才是正常的現象。拚命的申請，請人來幫忙，這個是不正常的。所以，我想正常的應該是埋頭工作，你做出了成績來，早晚有人認得你，把獎送上門來，這個才是正常的。」

2010 年，經國際天文學聯合會小天體命名委員會批准，將國際編號第 7683 號小行星永久命名為「吳文俊星」。

在《吳文俊傳》里，他還敘述了這位數學家的另一面。」我是個想怎樣就怎樣的人，想玩就玩，想工作就安安靜靜地工作，從不多想。讀歷史書籍、看歷史電影幫助我的學術研究；看圍棋比賽，更培養了我的全局觀念和戰略眼光。」吳文俊熱愛生活，也懂得享受生活。比如，古稀之年還會去遊樂場坐過山車，並不認為 90 多歲是高齡。他說：「我當然有煩惱。當煩惱真的來的時候，做你能做的事，把心放寬一點，順其自然，煩心的事很快就會過去。」

如果要用一句話來概括是什麼成就了吳文俊，或許可以引用來自於愛因斯坦所說的——「大多數人都以為是才智成就了科學家，他們錯了，是品格。」