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王育民:信息论专业发展的几个片断

时间:2008-12-06 14:20来源:通信工程学院作者:zjb 点击:

  一、信息论专业的创建(1959-1966)

  1959年,我们学校开始筹建信息论专业,从部队和地方大学生中抽调了一批人作为58班的学生,当年正式从高考生中录取新生。这是一个全新的专业方向,专业教师基本上是从一些老专业教研室调入的,也从新毕业的大学生中选留了几个人,组建了信息论专业教研组。我那时正好大学毕业,被分到信息论专业工作,从此开始了近50年的专业生涯。

  通过一段时间的研究和讨论,初步制定了教学计划和教学大纲,信息论专业就算正式成立了。到文革开始时,信息论专业已招收了8届学生,并有3届学生毕业。

  作为一个参与者,我想将自己参与信息论专业建设的一些感受和体会讲一讲,与大家共享。

  1.专业设置要与科学技术发展相适应

  1948年,C.E.Shannon的《通信的数学理论》问世,宣告了一门崭新的学科──信息论的诞生。他给出一切传输、存储、处理信息系统的一般理论,并指出,实现有效、可靠地传输和存储信息的途径是走数字化的道路。这是通信技术领域数字化革命的数学或理论基础。1946年的计算机和1947年晶体管的诞生和相应技术的发展,是这一革命的物理或物质基础。

  20世纪50年代,数字电路迅速发展,并在通信和计算机等领域开始得到广泛应用。数学,特别是代数开始进入这一领域,矩阵、群和循环群,甚至有限域被用来描述这类电路的结构和数量等,纠错编码也已诞生并迅速发展,它们的实现全靠数字电路。这一结合形成了信息论的一个重要分支——信道编码理论,在计算机和数字通信等领域得到广泛应用,至今仍是一个非常活跃的领域。

  我们学校的信息论等新专业就是在这一科学和技术发展的背景下提出的。这是很有远见的决策。

  同时应当指出,做出并贯彻实施建设这类专业在当时并不是一件容易的事。因为当时的政治大环境对于这类专业的生存和发展是很不利的。苏联自然科学领域在控制论和信息论诞生初期曾对其进行过粗暴批判,将控制论判为 “一种反动的伪科学”[维纳,2007],搞信息论的犹太裔学者不能出国参加学术会议,对计算机不能称其为电脑。直到20世纪50年代中期,这一状况才有所改变。

  在我国,反右和社会主义教育运动刚刚结束不久,一些教师被调离工作岗位接受改造,大部分老教师在教育革命中 “拔白旗”、“批反动学术权威”的群众运动中受到不同程度的冲击。一些与实际结合不太紧的课程被从教学大纲中除去,甚至如抽象代数课在数学专业的教学计划中都不见了,指导老师招不到愿意学这类专业的学生。与此相对照,一些发达国家,正是在这时开始在一些工程系,如E.E.Department讲授数论、近世代数、概率论与随机过程等课程。

  所以在我国,能在那时办成信息论专业,也算是一件偶然的幸事吧!

  2.校领导的远见卓识是专业建设的重要保证

  我校能办成信息论专业,是学校领导的正确决策和支持的结果。1958年1月,通信兵副政委王赤军同志来我校兼任政委,给我校带来巨大影响。1962年下半年他调离学校。在这短短的四年中,国家经历了 “大跃进”、“反右倾”和“三年自然灾害”等天灾人祸。在这一奇特、充满浮夸和悲剧的年代,中国的经济走了一个大“之”字,人民遭受了苦难,付出了巨大的代价。然而,西电在王赤军等人的领导下,却借此“东风”获得了意外的发展。

  西电原属通信兵部,主要专业设置是通信和雷达。但在这几年却扩大为面向全军电子科技领域的一所新型电子科技大学。作为国家和军队的重点院校,在全国统一招生,并首批录取学生。除了老专业外,新设有自动控制、制导、遥测遥控、计算技术、电子对抗、自动化防空体系、信息论、电波与天线、量子无线电、半导体器件、电真空器件、无线电元器件与材料、导航等专业。规模也由3000人发展到一万多人,一跃成为与哈军工齐名的军内两所重点学府。

  王赤军政委构想了一个宏伟的蓝图,要在西电附近建一座“东方电子城”,使之成为“远东电子科学基地”,使西电成为著名电子科技学府。他征求了国内和校内一些著名专家的意见,了解了当时国内外电子科技发展的方向,明确了电子技术在未来战争中的重要作用,拟定了向通信兵部、军委呈送的扩建西电的报告,并采取许多有效的措施,使计划落到实处。具体来说有以下几点:

  第一,争取并获准扩大西电的专业设置,使之由只对通信部转为面向全军的电子科学技术。

  第二,争取到近两千万元的基建投资,修建了西教学楼和计划容纳5000人的无线电电信工厂,作为教学和科研基地(工厂后来独立出去)。

  第三,经中央批准,从全国一些大学抽调几十名讲师以上水平的教师来校任教,并从全国大学毕业生中选拔一批人来校工作。后来的历史证明,这一措施对于改变我校教师的结构、重视学术和提高学术水平起到了极其重要的作用。调来的几十名讲师以上水平的人中,有的已经离校,有的已经离去(包括在文革中被迫害致死的),有不少人成为学校的中坚力量和学科带头人。

  第四,建立了培养“秀才”的无线电物理系。在1959年就提出并且实行在工科院校建立理科性质的系和专业,当时在国内是不多见的。

  我校如果没有这一段扩建历史,恐怕就不会有今天的西电。只有创业者和改革家才能提出这样的构想和做出这样的业绩。这里不可能全面评说王赤军政委,但显而易见,在西电这段关键的历史转折中,他所起的历史作用是不可磨灭的。

  3.要有宽松的政治生活环境

  信息论专业设在新成立的无线电物理系。在“左”的思想比较风行的年代,几个新专业能在这个系里迅速成长起来,与系里的小“气候”是分不开的。

  首先,系和室的主要领导干部们,如齐振亚政委、王广仁主任、马树勋副政委、高新副主任、杨延富训练处处长、以及王守志政治协理员、周鲁主任等都非常尊重知识分子,支持我们努力建设专业,很少干涉我们的业务活动。在那个年代,我们由于和市内高校联合办讨论班,有时连政治活动时间也请假参加讨论班,都能得到当时领导的理解、支持和批准,实在难得。齐政委在处理教师的问题时是相当耐心和细致。王广仁系主任动员我们要作一名拓荒者,给我留下了深刻的印象。马树勋副政委曾就读于保定师范。他懂得教育学和心理学,给年轻人讲课时总是循循善诱,以理服人,充满着长辈的爱心,受到学生的爱戴,教师也都非常敬重他。

  其次,无线电物理系是偏重理论的系,不大接触一些部队装备,因此在政治条件上要求比其它系宽一些。不少同志出身不好、或社会关系复杂、或有历史问题,如王一平老师、王厚生、陈朝良、李景德、叶树亮、顾慰文等。但是这些同志中很多人在业务上是很强的,他们中有的是从苏联、东欧留学回国的学者,有的是从国内其它大学调来的专家,也有本校的一些老教师和年青教师。他们有事业心,努力钻研,对学术上的新思想很敏感,因此,无线电物理系在政治气氛上比较宽松,学术空气比较浓厚。在这种环境中,自然会成长出一大批人才。回顾这一段历史,从培养人才上加以总结是很有意义的事。

  总之,人才培养和专业建设需要民主、自由,需要一个自在、宽松的学术环境。

  4.要有业务水平高,善于用人、宽于待人的学术带头人

  陈太一教授也被分到无线电物理系负责组建新专业的工作特别是主持信息论、天线和电波传播、量子无线电这三个专业。他是最早向学院和通信兵部领导建议设立这类新专业的学者之一。他虽然没有系主任也没有室主任的头衔,但在无线电物理系专业建设中,他所起的关键指导作用是十分重要的。系和室级领导对他的意见都十分尊重。他实际上成了系、室的首席科技顾问。我们都亲切地称他为陈主任。

  陈主任抓专业建设主要从下述几个方面入手。

  第一是制定目标,明确建设什么样的信息论专业。他看到了1948年Shannon信息论出现后给通信和电子领域所带来的深刻变化。经过10年的发展,信息论已成为一切通信和信息系统设计中具有指导意义的基础理论,而且很快成长出几个重要分支。他把Shannon信息论、随机信号与噪声理论、信号检测与估计、纠错码、调制解调理论作为专业课和信息论组的主要研究方向。这是一个很有眼光的决定。其中有些课程就是在美国大学中也是刚刚开设的新课。如纠错码是五十年代末才形成的一个新方向,1961年才出版第一本专著。这一目标的正确制定,使信息论专业有了明确的方向。这是我校信息论专业成长和发展的基石。

  第二是培养人才。信息论组的教师都刚刚大学毕业不久,对信息论还都很陌生。如何使这些人学好信息论、并迅速开出几门专业课是很关键而紧迫的任务。陈主任想了一个非常好的办法,他请来胡教授并征得领导的同意,一起办起了一个持续数年的信息论讨论班。其规模之大,在我校是空前的。它不仅是跨系的,而且是校际的。除无线电物理系外,校内有二系的胡教授、谢家琼、万新平,四系的杨绍全、邵渭海,数学老师肖国镇、龙文宇、施贞德等。校外有西北工业大学的郭孝明、许水法等,西北大学有王大凯、张文恺等,西安交大的陈鸿彬教授有时也来讲课和讨论。讨论班分为3个组。编码组主要讨论W.W.Peterson的 《纠错码》一书,1961年由MIT出版。随机信号与噪声理论组以W.B.DavenportJr.和W.L.Root的《随机信号与噪声理论引论》(1957年版MIT研究生教材)为主,并参考D.Middleton的《统计通信理论引论》(1960出版)、C.Y.Lee的 《通信的统计理论》及А.Я.Яглом的《平稳随机函数导论》等。最佳接收理论组主要讨论C.W.Helstron的 《信号检测的统计理论》(1961年出版)及Л.С.Гуткин的《起伏干扰下无线电最佳接收方法的理论》等书。

  我们还曾联合10院19所陈俊壁、谢高觉,校内胡征教授等举办过“通信系统理论”讨论班,以E.J.Baghdady主编的《通信系统理论讲座》(1961年出版)为主进行讨论。

  办讨论班确实是一种提高学术水平、培养人才的好方法。在讨论班上,每个参加者都分头准备某个题目,轮流上台讲解。讨论班上充满了自由、平等、民主的学术气氛,大家相互提问、讨论、也有激烈的争辩。轮到我们讲课时,陈主任、胡教授等老师也都按时参加听课和讨论。他们平易近人的态度、学术民主和谦虚的作风、认真钻研科学的精神、以及对问题的深邃见解,都给我们年轻一代留下了深刻的印象。参加这样的讨论班不仅提高了我们的学术水平,而且对我们以后几十年的做人都产生了潜移默化的作用。

  起初时,我们的基础都只是大学毕业生的水平,这点基础来搞信息论是远远不够的。陈主任深知数理和外语的重要性,他总是鼓励我们打好基础。我们从Feler的《概率论及其应用》、熊全淹的《高等代数》、张禾瑞的《近世代数基础》等读起,结合专业进行学习。班上的肖国镇等数学老师也经常给我们讲一些数学方面的专题,如普里瓦洛夫的《复变函数引论》、何田敬一的《集合、拓扑、测度》、以及高等数学分析等内容。肖国镇同志在班上还专题介绍过苏联数学家、信息论学者Р.Л.Добрушин1961年发表的《Shannon最佳编码理论的数学问题》,此文总结了Shannon理论中的56个数学问题。为了加强某方面的基础,还组织专门学习班,如请肖国镇、王厚生、梁传甲、王以铭等讲A.Papoulis的名著《付利叶积分及其应用》。

  经过这样的讨论班,我们不仅学到了专业,而且大大扩大和强化了我们的数学理论基础。由于当时信息论的中文资料几乎没有,我们都努力学习英语,很快就能阅读和翻译有关英语书刊了。当然本科生的几门专业课的开课问题也就迎刃而解了。

  参加这样的讨论班是很辛苦的。陈主任年纪大些,由于经常开夜车,加上生活条件很艰苦,副食供应极差,致使他的肝功能不太正常。为了能坚持长时间的脑力劳动,他开始学会吸烟。他虽然身体不太好,但一直坚持工作,不仅领导讨论班,而且还给学生讲课,从不懈怠。在那个年代,我们只有广播,没有电视,也没有旅游。至于消遣,那就是听音乐、读小说和每周一次的露天电影了。我们那时都很年轻,在这种紧张而艰苦的生活条件下,似乎过得还很愉快。现在回想起来,我们的工作基础正是在那时奠定的。

  第三是资料和教材的建设。陈主任很注意了解国外的学术情况,一有好的新书就请图书馆订购,如Middlton的《统计通信理论引论》、Peterson的 《纠错码》、Fano的 《信息传输》等书都能及时得到,这对信息论专业的建设是十分重要的。他经常建议翻译出版重要的资料。此外,他和胡教授还组织讨论班同志分头编写出版教材。在短短几年时间,信息论专业组织编写、翻译了大量有关信息论的书籍和资料。翻译出版了如前述Гуткин、Dav-enport和Root、Peterson、Baghdady等人的四部著作,以及J.M.Wozencraft的 《序列译码》、S.O.Rice的《随机噪声的数学分析》、J.J.Freeman的《噪声理论》、W.W.Harman的《通信理论原理导引》等书。其中除Peterson的《纠错码》外,其它书都已由本校或外面出版社出版。《纠错码》的译稿本已完成,并送陈主任校阅,原定由科学出版社出版。因文革中陈主任被抄家,文稿不幸遗失,至今仍为憾事。此外,还译了几本资料铅印出版。所译资料总字数超过300万字。此外,还翻印了《平稳随机函数导论》,其中包括《数学进展》1961年第1、2期上刊出的А.М.Яглом的3篇长篇论文。

  组织编写的教材有 《信息论系列讲义》(其中包括信息论基础、编码理论与方法、过滤接收、统计接收、最佳信号形式设计等5本,陈太一主编,1961铅印本)、《模拟通信讲义》(1962油印本)、《数字通信讲义》(1963油印本)(这两本都是陈主任写的,后者可能是国内第一本介绍数字通信的教材,当时很有影响)、《信息论基础》(赵宗基、顾慰文、汪漱玉编,1963铅印本)、《信息论讲义》(王育民编,1965铅印本)等。

  这些材料多是在困难时期出版的,用的是再生纸,又黑、又粗、又厚。但有了这些翻译和自编教材,就保证了59级及以后的学生用书了。

  第四是实验室建设和科研工作。陈主任除了关心实验室的常规建设,如人力配备、仪器、器材等外,还想到要开展信息论的实际应用研究项目,如与西安交大陈鸿彬教授等合作研究“相关仪”项目。我们组王以铭、梁传甲、刘兴隆等参加研究、设计和制作,这在国内算是较早的。另外还和天津754厂合作研制ARQ系统性能样机。王新梅同志赴津参加协作,意外与吉筮琴小姐相识,并结为伉俪。参加实验室工作的有蒋锦星、刘兴隆、全西成、张玉璞、丘京扬、黄铣卿、谢延廷等。不到两年,已可为高年级开专业实验,并成为进行课程设计、毕业设计的实验场所。

  第五是学术交流。在60年代,除了与苏联和东欧等国外,几乎不可能有国际学术交流,只能从订阅的杂志和书籍中了解国际学术进展。但在陈主任和胡征教授领导下,我们积极开展了国内学术交流活动。他们两位都是电子学会信息论分会领导成员,也是陕西电子学会信息论组的负责人。当时在陕西省科协的组织与支持下,我们经常在星期日举行信息论报告讨论会。除本校外,西交大陈鸿彬教授等,西北大学王大凯等,西工大郭孝明、许水法等,陕西师大、西安邮学院、黄河机械厂等都有人参加活动。记得为了讨论一个问题,陈鸿彬教授曾不只一次骑自行车来我校进行报告和讨论,我们也曾去登门拜访过他。当时还邀请了外单位同志来我校进修和交流,如武汉邮电学院惠哨岗老师(在校工作两年)、重庆邮电学院的赵宗基老师、北京工业学院的吴祈耀老师 (他们俩在校工作了一年)、石家庄19所的郑筱云同志等,该所的吴慕龙老师、陈俊壁同志等都来校短期交流过。我们也曾派人去19所短期讲课和去黄河机械厂讲授信息论专业课。我们在一起长期相处、共同讨论和完成教学任务,感情十分融洽,彼此结下了深厚的友谊。

  1963年11月21日至27日,在西安召开了中国电子学会第一次信息论专业学术会议,全国信息论专业人员汇聚一堂,在人民大厦共同探讨信息论问题,会后由国防工业出版社出版了论文选集。会上的气氛十分活跃,对报告能提出不同看法进行争论,这在文集中有充分反映。会上认识了吴佑寿、周炯槃、徐秉铮、陈宗骘、吴伯修、毛恒光等老一辈学者,和众多的同代同行,这对当时和以后30年的工作都受益匪浅。

  陈太一教授不仅是一位著名电子学家,他对中国文化也有很深的功底,懂得中国书法、诗文、绘画、音乐和中医,是一位有很高文化素养的学者。不仅如此,他还是一名专业建设的组织者和领导者。他站得高,看得远,认真研究国内外的动向,能根据实际情况确定我们的目标和方向,并有步骤、有具体措施来实现。陈太一教授对我们年青教师总是循循善诱,亲切平等相待,从不摆学者或长者的架子。多方启发我们独立思考,指导帮助掌握提高治学方法。向我们交待任务时,他也总是明确指出方向,鼓励我们去探索,从不包办。我们感受到他对我们的期望的信任,更加努力去做。他对我们写论文、教材、参加学术活动等更是全力支持。他自己则是孜孜不倦,身体力行,讲课、辅导、写教材等,样样带头干,并上下奔走,以求得多方的理解和支持。陈主任作风谦逊,待人宽厚,善于发动大家一起奋斗,这正是我们专业能够顺利发展的保证。

  5.要有一个积极进取、团结友爱的专业团队

  在陈太一教授的带领和培育下,经过几年的专业建设,已形成了一支有十几个人的教师队伍,他们积极进取、团结友爱、努力工作,除了完成教学任务外,还逐步开展了多项科研工作。这支队伍,经历了文革的磨练,一直成长、壮大。

  这里引用我们的学生宋国文研究员2002年12月21日写给陈太一院士的一段话:“在陈主任领导之下,肖国镇、梁传甲、王育民、王新梅、汪漱玉等一批人,创建了我国第一个信息论专业,形成了一个享有国际声望的学术团体,培养了一批人才,我个人也是受益者。我们这些学生永远会铭记陈主任所建立的这一历史性功劳。在陈主任高尚品德的影响下,西电信息论专业几位学术带头人不仅始终保持学术上的进取精神,而且始终保持团结、协作、和谐的学术人文环境,如此团结的学术群体在国内是非常少见的。我个人也深受影响,也把这种好的作风带到我现在的工作单位。”[韩存志,2006]

  二、文革期间的停滞和搏击待发(1966-1976)

  文化大革命开始后,高校的教学、科研和专业建设都被迫停下来了,刚刚取得一点成绩的新专业也陷入绝境。这一停将近10年。经历了大鸣、大放、大辩论、去工厂、下农村、清理阶级队伍、战备疏散等阶段后,开始了武斗。普通教师开始松快一点了,没有人太多地过问我们了。这时我们又开始拿起书本,搞起我们的专业了,开始时是秘密的,怕别人批判“只专不红”,后来逐渐公开进行。

  偶尔通过图书馆的朋友们去馆里翻翻杂志和新书,有兴趣的就借出来读,深感和发达国家相比我们又落后了很多。我们专业组的教师偶尔一起聊天,觉得有必要,而且环境上也有可能将大家组织起来,恢复我们的专业讨论班了。在文革后期,我们在专业建设上做了几件事。

  1.参加了导航研究所长河2号中程导航系统的编码信号设计工作

  文革开始后,天天学毛著、写大字报、开批判会,经常夜里通知要传达中央文件,上街游行、欢呼。大串联开始后,我们教研组几个人商量组织了一个“红旗长征队”,想到广阔的天地中走一走,见见世面,可能比在学校中更有意思些。大家推举俞在青为队长,队员有张铭三、谢武军、张甫翊和我,我是年龄最大的,也不过才30岁。我们1966年11月20日出发,翻秦岭、越四川、过大巴山、跨贵州、谒韶山后到了长沙。2月2日,我在长沙黑石渡过浏阳河到163医院(汪漱玉的爱人驻地)取回西安寄来的钱、粮票和信。得到通知,要我和俞在青回校参加导航研究所的科研工作,我们只好放弃去井冈山串联,改乘火车于9日晨回到学校。

  长河2号是为我国军队,特别是海军研制的中程导航系统,主要参照美军的罗兰-C系统。我们编码组主要有俞在青、王生(北大毕业)、李家祥(哈军工毕业)和我。俞和我是搞信息论的,对编码理论比较熟悉,我们首先消化了罗兰-C的有关资料,搞清了此系统所用的16位互补导航码,进而搞清了他们为军队使用的高精度32位导航码。在此基础上,我们提出了一些建议的信号编码方案,供总体组选用。整个工作不到一年时间,学校的文化大革命进行到工宣队进驻学校,开始清理阶级队伍,我们也就奉命回校参加文革了。

  2.参加了卫星通信地面站科研工作,并举办了教师《数字通信技术》训练班

  上个世纪70年代初,学校成立了“103”科研组,由第14教研室主任、留苏回来的张基江为组长,由信息论教研组和遥测教研组等抽调一些教师组成,任务是研制卫星地面站。我们与电子工业部石家庄54所协作,帮助他们开展卷积码和序列译码器应用研究,他们请科学院计算所和109厂试制实现样机,由于所采用的是集成度很低、可靠性又差的双与非门电路实现,样机很难稳定工作而未能最终被采用,但这是我国最早将纠错码用于卫星通信的探索。

  1973年3月至9月期间,我们信息论专业的教师为通信工程系和计算机系遥测专业的教师开办了《数字通信技术》训练班,并编写出版了560余页的“数字通信原理”教材。训练班提高了我校通信和遥测专业教师的理论水平,教材受到有关研究所广大研究人员的欢迎。

(责任编辑:通信工程学院)

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