一
灰色?为什么是灰色?赤橙黄绿青蓝紫,何以独独选中暗淡而板滞的灰色为自己心爱的理论命名?--况且歌德老人早断言了:“生命之树常青,而理论是灰色的。”
邓聚龙教授显然并不介意这些。他把目光投向一棵郁郁葱葱的常青之树,看到的是灰色;仰望一轮鲜红的太阳,看到的是灰色;面对无色透明的空气,同样看到了灰色……岂不太玄妙了一点?其实,灰色系统理论就象灰色一样朴素无华。这里的灰色是科学家眼中特有的,完全另一种含义的颜色。
冬天的深夜静极了。邓聚龙搓搓发僵的手,最后一遍检查用英语写成的论文《灰色系统控制问题》,不知为什么,此时此际的心情,就象将要打发膝下的孩子去万里远行。是的,明天就要把这篇论文寄往由世界二十多个国家著名学者发起创办的权威性杂志《系统与控制通讯》了,一个全新的概念和理论将从此进入自动控制领域。是不是再最后斟酌斟酌?灰色系统,要不要换个名字?譬如叫参数不完全系统,含未知参数系统……邓聚龙不禁笑了:有同志曾打趣说。按外国人常用的命名法,叫它邓氏系统也无可非议。但哪个比得上灰色系统来得准确,形象而简洁呢?
一九八二年三月,《灰色系统控制问题》在北荷兰《系统与控制通讯》杂志上郑重发表,宣告了灰色系统理论从此诞生。在广阔的未知海洋中,邓聚龙发现了一片新的大陆,在全世界最精锐的头脑组成的科学先遣队中,邓聚龙率先攻占了一块前沿阵地,控制论知识的疆界因此而向前拓展了!
“灰色系统一词是首创!灰色系统所有结果都是新的!”望重资深的哈佛大学教授、《系统与控制通讯》主编克洛克特代表编辑部转来了权威性评语;
德国《数学中心报》主编,素负盛名的威格尔教授万里来函,请求摘要转载这篇论文,并表示将亲自进行评论:“灰色系统有独特的见解。”“这个理论的构思十分新颖。”哈佛大学教授何毓琦,华盛顿大学教授谈自忠,东京齿科大学教授若松秀俊,都一个个兴奋地站出来,对中国同行成就表示赞扬和祝贺。首篇灰色系统的论文,竟在世界范围赢得这么多“大方之家”的赞誉,确实是邓聚龙没有料到的。
让我们遥望这块新开垦的科学处女地,稍稍领略一下邓聚龙精心构成了一座什么样的灰色宫殿吧!一枚人造卫星在太空掠过,它的重量、速度、轨道等参数都是确定的,明明白白的,这便是白色系统。不明飞行物(UFO)究竟是自然现象还是文明智慧的产物?它的运动、发光机制如何?我们几乎一无所知,这便是黑色系统。然而,在林林总总的大千世界里,完全的洞若观火或绝对的漆黑一团毕竟都是少数,我们通常遇到的是另外一种系统:譬如人体,身高、体重、血压、脉搏都是已知的白色参数,但所谓的“穴位”究竟有多少?“经络”的走向如何?却又是黑色参数。这种若明若暗、有黑有白的系统便是灰色系统。
查德以天才的慧眼看到了数学精确性和模糊性辩证统一,创立了绝妙的模糊数学,并开始实现对参数不完全系统的控制。可惜数学模型常失之粗糙,控制也欠精确。还有更好的办法吗?
当科学的骏马勒缰止步,仰天长嘶,急切呼唤着新理论的时候,这种理论便会应运而生。邓聚龙贡献了一座巍峨的灰色宫殿:灰色议程的拱门,灰色矩阵的梁柱,灰色动态的蹊径,灰色平面的院庭……控制理论的思路又被豁然引向一个新的开端。
如果说维纳用他的巨手为人类翻开了控制论这本大书的第一页,那么,翻开第二、第三页的该是卡尔曼和查德吧。现在中国人是不是在试图翻开它的下一页?
一切结论都是时间的函数。让时间来做出回答吧!
二
时间其实已经在做出回答,尽管灰色系统问世的时间总共才只有短短一年多。
一九八二年,陕西省长势喜人的千顷棉田突然告急。繁殖力惊人的蚜虫势如洪水泛滥,吞噬着人们丰收的希望。然而,省植保所助研员李保林的六千亩试验田却如同蚜虫之海中的安全岛,照创丰收不误。他靠什么神通御致于国门之外呢?
如果滴滴涕之类的农药也象兵器一样有个杀伤率方程的话,它的系数一定早随着昆虫耐药性的增强而再三再四地缩小了。最佳决策显然是以虫治虫,李保林正是这样把拯救棉田的大任托付于蚜虫的天敌瓢虫的。但谈何容易呢?连阡越陌的蚜虫究竟有多少?每天增殖多少?需要多少瓢虫吃掉它们?瓢虫投入棉田后,每天增殖多少,飞走多少……此时此际,李保林已不再束手无策。这六千亩棉田不正是一个典型的灰色系统吗?经过潜心研究,他用灰色矩阵找到了瓢虫和蚜虫之间一比一百二十的最佳比例,使这块六千亩的“灰色系统”实现了理想的控制。作为控制的结果,便是大幅度增产。此事成了轰动远近的新闻。李保林逢人就宣传,这是灰色系统理论的成果。当然,他更没有忘记向邓聚龙老师报喜。读着李保林的信,邓聚龙仿佛看到了堆积如山的棉花。是啊,科学技术是生产力,而现在却是眼看着由自己提出的科学理论也转化为巨大的生产力了。对于一个科学工作者,还有什么幸福能与造福祖国,造福人民的欢乐相比呢?
佳音不打一处传。河南省水利局又寄来了加盖着大红公章的喜报。人民胜利渠由于运用了灰色系统理论,找到了最佳灌溉决策,一九八三年度全灌区八十万亩农田取得了几十年来空前的丰收。信纸在邓聚龙手中微微颤抖了。报喜的公函诉不尽群众对自己的科学家的感激之情。而邓聚龙更感激这些中原大地上的灌溉者,是他们用创造性的劳动为国家装满了粮仓,也让新的科学理论在宝贵的实践中获得了生命。
中央有关部门经过慎重研究,决定把一项重大的攻关课题交给邓聚龙完成。要求是直截了当的:预测出我国从一九八三年至二OOO年逐年的粮食产量。这样的繁难使命如何措手呢?作为湖北省及武汉市未来学会的理事长,邓聚龙对世界各国未来学的蓬勃发展是相当熟悉的。今天是你昨天担心的明天,今天的危机是昨天忽略的问题,而今天的决定正形成着明天的世界。哪有一个民族或国家不需要未来学这种“时间的望远镜”呢?回归分析法,德尔斐法,交叉矩阵影响法,趋势外推法……对未来富有责任感的人们想出了多少妙不可言的主意。但邓聚龙却对自己的灰色系统方法更具有信心。先建立未来粮食发展的灰色平面,再用灰色残差序列在灰色平面内建立预测模型。但准确可靠性究竟如何呢?几个月后,北京周报公布了一九八三年全国粮食总产量,和这个模型给出的预测数字相比,误差只有千分之四!好一个定量水平的未来学,当初最乐观的估计也不敢奢望达到这个精度!
收发室的工作甚至因此而更加繁忙了。邓聚龙每天的信函以几何级数增加。河南气象学校详细报告了他们运用灰色系统理论进行气象预测的成功,山西省农科院成立了灰色系统应用研究室,专请邓聚龙指导。银行用灰色系统理论推算未来的储蓄额,工厂更急于找到商品发展趋势的答案,计划生育部门则利用邓聚龙的成果预测人口……各种各样意想不到的难题都在灰色的锦囊中找到了妙计。这个理论还能解决什么更多的问题?很难回答。正如指着一杆崭新的猎枪问:它都能打中些什么。
就这样,作为一种渗透所有领域的横断科学,作为一种普遍的方法论,灰色系统理论为日趋整体化的现代科学提供了一根新的有力杠杆。
三
春生夏长,秋收冬藏,这是大自然的时间表。科学家一生中有没有收获的旺季?科学学对古今中外两千多项重大成就进行的统计表明,科学成果发现者们在年龄轴上有一个很确定的概率分布。函数W=Ψ(A?T)就描述了这个规律。当年龄A小于20或大于50时,出成果的机率是很低的。而当A=37时便出现了峰值。啊!美好的三十七岁,科学家生命太阳的正午,生命月亮的十五!
邓聚龙的生命之钟走进最珍贵的第三十七个年头时,压根没有闹响。每天的劳作实在和控制理论距离太远。他控制的对象只是由一根扁担、两个筐子组成的简单力学系统。但要说简单,为实现对这玩意儿的控制,邓聚龙的后颈上压出了小馒头大的指肪瘤以致今天还没有消退。另外还有一种一个矩形加两个圆圈的装置--板车,从“动力系统”到“控制系统”都是自己的身体。最佳年龄就这样在咸宁马桥公社斗批改运动中消磨了。
好在晚上的时间基本还属于自己。唯一的十五瓦的电灯上布满蝇粪,力不胜任地照着黄泥搭起的简易工棚。唯一的大揭盖的单人课桌吱吱作响,是从附近小学借来的。邓聚龙占据一方,机械系一位老师占据另一方,两人象下棋般地促膝对坐着,勉强摊开各自的书本,稍有推挪就会引起对方书本的位移。就这样,邓聚龙坐下来,完成了一生中最关键的学习。打开那本极其珍贵的英文原版书《现代控制理论及其应用》,邓聚龙面前展现的是一片何等神奇而壮阔的天地!制造第一颗原子弹的曼哈顿工程,一万五千人原来是这样紧密配合的;北极星导弹系统的八个总公司,二百五十个二包公司,九千个三包公司原来是这样按照流程网络图,从上到下如臂使手,如手使指的。还有人类历史上最庞大的阿波罗登月计划,通力合作的四十二万人如同一个生命机体上的四十二万个细胞,太令人心驰神往了。他仿佛正坐在卡纳维拉尔角,看见一片沸腾的火海上,巨大的阿波罗火箭轰鸣而起,飞向漂浮天海的橙黄的月轮……突然,明亮的月轮消失了,邓聚龙这才想起是坐在工棚里。十点钟--熄灯的时间到了。爬上大门口那个属于自己的上铺,怎么能睡得着呢?稻草垫子彻夜在辗转反侧中悉悉作响,无数的方程、矩阵、公式、推导在眼前翻滚沉浮,分解化合,裂变聚变。系统论、系统方法、系统思想就这样渐渐变为灵魂和血肉的。谁能说最佳年龄完全蹉跎了呢?
条件毕竟一天天改善了。招进工农兵学员,教师又上了讲台。到武钢开门办学,邓聚龙一张借条,恨不能把人家科技情报室的好书一网打尽。全家人住在汉口,星期天都盼邓聚龙回来团聚,他却只打个转身,就到武汉图书馆内部阅览室沉醉于“星期天的享受”中了。
柴米油盐的价钱是多少?各种票证的功能是什么?对于邓聚龙全是灰色参数。家庭的财政赤字,孩子的学习成绩,爱人的工作甘苦,……一应问题统统都是灰度很大的灰色元。屋里太乱了,熵在直线增加,到处显示了无序性。妻子和她的同事们满头大汗地进来了,抬着一只大书柜。这是什么时候,从什么地方买的?邓聚龙一概不知道。书柜给屋里补偿了巨大的负熵,无序开始转化为有序。邓聚龙望着妻子深情地笑了。也只有用更加勤奋的钻研来报答亲人为家庭付出的卓越劳动!
那么,灰色系统的思想究竟是哪年哪月产生出来的呢?其实这是一个由朦胧到清晰的“渐显”过程。古罗马哲人大加图的话为邓聚龙的成功下了很警切的评语:“学问是苦根上结出来的甜果。”
四
马赛是法国最大的港口城市。地中海七月的熏风送来了明朗的夏天,参加一九八三年国际模糊信息会议的世界各地学者们从四面八方翩然光临了。
邓聚龙发言的题目是《语言相平面非线性系统的模糊控制》。马赛医学院会议室里掌声骤起,主席桑洁斯兴奋地站起来向四周摆摆手:“我个人认为邓的论证十分清楚,没什么问题,谁有疑难?”他把目光停在模糊数学的一代宗主查德身上。查德连连点头。满座不同肤色的控制论权威们也都一致首肯,发言又获得圆满成功。
坐在休息室的沙发上,邓聚龙刚端起一杯咖啡,听见有人在喊:“邓!邓!”一位五十多岁,身穿印花衬衫的高个子美国人正张开长长的双臂快步走来。他是查德!查德边走边高兴地招呼身后的同伴:“瞧,邓在这里呢!”邓聚龙连忙站起来。大会的第一天,在热闹的报到处,就有人向邓聚龙介绍过这位模糊数学的开山祖师。当时,各国代表象众星捧月般围着查德,邓聚龙只和他握了一下手就悄悄从人缝里退了出来。没想到今天让查德到处寻找自己。“你的报告中关于分段控制的论述很精辟。”查德给邓聚龙斟了一杯酒:“让我们一起照张相好吗?”这位加州大学的教授亲切地挽着邓聚龙的胳膀。走廊上,中美学者并肩而立,留下了一张富有意义的合影。
游览了马赛市容后,回到旅社,隔壁房间的留学生送来一张留言条,邓聚龙接过一看,心中一阵怅惘。从图鲁兹到马赛有五百多公里,年迈的阿格拉教授开着汽车跑这么远的路赶来,却没能见到面!字条写得很简单:“从星期一到星期五我都在实验室等你。”他还留了家里的电话号码。法国人的家庭电话是不轻易泄露的。邓聚龙深深感动了。阿格拉教授是图鲁兹法国宇航中心LAAS的随机变量研究室主任,参观访问LAAS,这是此行最富有诱惑力的活动。
西去图鲁兹的高速电气火车上,邓聚龙又不免怀着一阵阵隐忧。据了解,LAAS正在放假,对于法国人神圣的放假邓聚龙已经有所领教了。刚到这个国家的第二天就差点饿肚子--那天正赶上法国国庆节,人们都开着汽车一窝蜂似地出游了,巴黎几乎成了一座空城。大小餐馆也都停了业。还多亏从国内带来的方便面临时救了急。现在又是放假,会不会扑空呢?
LAAS却用最隆重的礼仪迎接了邓聚龙。这个成功发射过法国第一颗人造卫星的宇航中心敞开神秘的大门,一任邓聚龙参观。不但阿格拉,副主席考斯兹也亲自作陪。盛大的宴会上,两位领导人轮流用叉子和勺子不停为邓聚龙取菜,住处也安排在概不对外的宇航招待所。邓聚龙作了题为《模糊控制和灰色系统》的报告,考斯兹荣幸地通知邓聚龙:“你今天的高质量的讲演将收进我们的《一九八三年外国学者访问重要资料汇编》。”这是最大的推奖和礼遇。
走下主楼那宽阔的大理石台阶,邓聚龙的脚步骤然停住了。他看见了什么?对面高大的白色旗杆上,升起了一面五星红旗!邓聚龙心中翻起了一个热浪头,眼睛不觉湿润了。做为祖国的一个儿子,能为我们的国旗多赢得一次庄严的升起,这是平生莫大的幸福!邓聚龙深情仰望着,五星红旗正在异国的蓝天下迎风舒卷,这也是在控制论的领域高高飘扬啊!
乘着三级接力的巨大电梯,邓聚龙登上了三百二十米高的埃菲尔铁塔之颠。几天来,巴黎的必游之地都已经游过了,暗自比较一下,邓聚龙还是宁肯在心眼里更喜欢埃菲尔铁塔。这是枢机六合,吐纳万景的地方,使人感受着一种整体的美、综合的美。作为一个研究系统论的学者,邓聚龙从来是重视局部,更重视整体;重视分析,更重视综合的。原来对埃菲尔铁塔的偏爱也可以在职业上找到原因。巴黎象一艘亿万吨级的巨轮,正在赶它的路。登临埃菲尔铁塔,邓聚龙感到象站在巨轮的桅杆上。但为什么这里的驾驶者们对航船的前途普遍缺乏信心呢?果真会象他们的许多未来学家所预言的那样:“人类社会将在物资匮乏,能源危机,人口增殖和道德败坏中崩溃”吗?真的“人从森林中来,还将回到森林中去”吗?做为以未来学为重要研究领域的灰色系统理论的创建者,邓聚龙当然不能苟同这种人类未来的悲观论。
站在高高的埃菲尔铁塔上,邓聚龙的自信心是由衷的,踏实的。在灰色系统明亮的荧光屏上,他已经清晰看到了未来给中国准备的礼物:中兴,崛起,繁荣,富强!
一九八四年四月