【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，數學家，中國科學院院士，中國科學院數學與系統科學研究院研究員，系統科學研究所名譽所長。吳文俊畢業于交通大學數學系，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獎。

主要經歷

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，因戰亂遷至地勢高、遠離戰亂的青浦縣朱家角。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”事變爆發后，吳文俊被送回浙江嘉興老家，躲避戰亂。半年之后，他返回上海繼續讀書。

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

1936年（中華民國二十五年），吳文俊被保送至交通大學數學系。大三學實變函數論，他以自學為主，讀經典著作。有了實變函數論的基礎，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上發表；同年10月，由于成績斐然，他經推薦去歐洲，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“論球叢空間結構的示性類”的博士論文，論文于1952年單行本發表。

1950年，與Thom合作發表關于流形上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，在北京大學數學系任教授。

1952年10月，到新建數學研究所任研究員。

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，赴蘇聯參加全蘇第三屆數學家大會做Pontrjagin示性類報告，受到好評。

1956年，隨同陳建功、程民德教授訪問，始同國外學術界恢復聯系；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大學授課。

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

1960年－1965年，負責中國科學技術大學數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，數學所拓撲組開始關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，于次年春節期間取得成功。

1977年，首次發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“數學概況及其發展”一文，發表于科學出版社的《現代科學技術簡介》一書，文中提出了腦力勞動機械化，但于刊印時被刪去。

1979年，加入中國共產黨；同年10月，關肇直創建系統科學研究所，吳文俊離數學所去系統所，任副所長。

1980年，中國國內開始舉辦雙微會議，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，回到中國科學技術大學主持首批博士生畢業答辯。（參加答辯的18位是中國自己培養的第一批博士）

1984年秋，在中國科學技術大學研究生院開設數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科學研究所數學機械化研究中心，并任中心主任；同年，獲第三世界科學院數學獎。

1992年，任國家科委攀登項目“機器證明及其應用”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學科技會議，作大會報告“幾何問題求解及其現實意義”。

1996年，任國家科委攀登項目“數學機械化及其應用”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世紀發展戰略研討會隆重召開，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年以來關于數學機械化的工作總結成書，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肇直先生八十誕辰的學術研討會。

1999年12月15日－20日，去德國訪問，參加國際數學家大會。

2001年2月19日，獲首屆國家最高科學技術獎，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全國學術大會、可拓學創立20年慶祝大會、中韓智能系統學術研討會上作“計算機時代腦力機械化與科學技術現代化”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

拓撲學是現代數學的支柱之一，也是許多數學分支的基礎。吳文俊從1946年開始研究拓撲學， 1974年后轉向中國數學史研究，30年中在拓撲學領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，前蘇聯的Pontrjagin和陳省身等著名數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系與計算方法，從而導致一系列重要應用，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問題。在吳文俊之前，嵌入理論只有零散的結果，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，并由此發展了嵌入的統一理論。后來他將關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展，引發了大量的后續研究，他的工作也已經成為拓撲學的經典結果，半個世紀以來一直發揮著重要作用，在許多數學領域中應用，成為教科書中的定理。

在數學機械化方面的貢獻

中國傳統數學強調構造性和算法化，注意解決科學實驗和生產實踐中提出的各類問題，往往把所得到的結論以各種原理的形式予以表述。吳文俊把中國傳統數學的思想概括為機械化思想，指出它是貫穿于中國古代數學的精髓。吳列舉大量事實說明，中國傳統數學的機械化思想為近代數學的建立和發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學家大會介紹這一發現。

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范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。已故程民德院士認為：吳文俊倡導數學機械化，是從數學科學發展的戰略高度提出的一種構想。數學機械化的實現，將對中國數學的振興乃至復興做出巨大貢獻。吳文俊身體力行，在數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），遵循中國傳統數學中幾何代數化的思想，與通常基于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，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果，但在吳方法出現之前的20年里，這一領域進展甚微。”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域變為最成功的領域之一。”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方程組最完整的方法之一，是數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方程組。他還給出了多元多項式組的零點結構定理，這是構造性代數幾何的重要標志。

吳文俊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，導致了大量的后續性工作。吳消元法還被用于若干高科技領域，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。數學機械化研究是由中國數學家開創的研究領域，并引起國外數學家的高度重視。吳方法傳到國外后，一些著名學府和研究結構，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與美國數學會的“現代數學”，破例全文轉載吳文俊的兩篇論文。美國人工智能協會前主席W.Bledsoe等人主動寫信給中國主管科技的領導人，稱贊“吳關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域進入國際領先地位”。

在中國數學史方面的貢獻

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

劉徽于公元263年作《九章算術注》，把原見于《周髀算經》中測日高的方法擴張為一般的測望之學——重差術，附于勾股章之后。唐代把重差術這部分與九章分離，改稱為《海島算經》，原作有注有圖，但已失傳.現存《海島算經》只剩9題，其中包括劉徽給出的兩個關于海島的基本公式，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，用西方數學中添加平行線或代數方法甚至三角函數來證明是完全錯誤的。針對這些證明，他明確提出數學史研究的兩條基本原理：

所有結論應該從僥幸留傳至今的原始文獻中得出來。

所有結論應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，而應該避開古代文獻中完全沒有的東西。

根據這兩條忠于歷史事實的原則，吳文俊對于《海島算經》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》，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》在內的劉徽著作的基礎上，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過巧妙運用得出許多意想不到的結果。出入相補原理的提出是吳文俊在中國數學史研究中的一項重要成果。

人才培養

據2015年12月中國科學技術信息研究所、國家工程技術數字研究館信息顯示，吳文俊院士在1993到2004年共培養了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

第三世界科學院數學獎

1993

陳嘉庚數理科學獎

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，吳老站在數學科學的前沿，潛心研究，勇于探索，取得了一系列

原創性成就，特別是在拓撲學、數學機械化領域作出了杰出貢獻，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，有數學天賦。是一位杰出的數學家，他的工作表現出豐富的想象力及獨創性。他從事數學教研工作，數十年如一日，貢獻卓著……（數學家、中國科學院外籍院士陳省身評）