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香农于1948年写成“通信的数学理论”,该文成为信息论诞生的标志。但他却起了看似与通信无关的名称“信息论”。该理论为通信刻划出数学模型。信息论提出后不到6年,IEEE学会就成立了信息论学会(Information Society)。
我国发展信息论基本上可以归为军口和民口。下面我将分别在军口和民口挑选二位杰出代表,介绍我国信息论草创时期的概况。
一、毕德显——信息论在中国的奠基人
1948年,我国正处于解放战争时期,对国外的研究情况几乎没什么了解。但还是入了少数留美学者的法眼。而毕德显(1908—1992)便是其中之一,毕德显是我国最早进行信息论在雷达和通信中应用的研究者。毕德显早年曾在齐鲁大学、燕京大学、西南联大等学校就读。又先后赴美留学斯坦福大学和加州理工大学。1947年回国在南京中央大学任教授,1949年辗转来到大连,任大连大学(现大连理工学院)机电系及电信系主任。1952年调任张家口中央军委机要通信干部学校(简称军委工校)工作,直到1972年,被调任任重庆通信工程技术学校副校长;1978年至1988年任南京通信工程学院副院长直至1988年退休。
毕德显在信息论研究方面的建树还应该前推数年年。美国通用电气公司和美国电报电话公司(AT & T)共同成立了美国无线电公司(RCA),1944年12月,毕德显应聘到美国东部新泽西州康登城RCA新产品试制部工作,主要从事脉冲多路通信设备、自动定向设备及微波通信设备等的研究和制造。香农是于1941年去美国电报电话公司工作的。西电官网,2022年5月5日,有一篇文章“世界信息论由他开启,中国的信息论研究在西电启程”的文章。该文分别介绍了香农和毕德显的贡献。早在1949年,毕德显就以其渊博的知识和卓见,几乎与信息论创始人香农同期提出过相似的理论。这似乎与原苏联的科尔格莫戈洛夫(Андре́й Никола́евич Колмого́ров,1903—1987)以概率论为基础研究信息论类似。
在二战期间香农曾与图灵一起研究过密码学,后来的研究报告“保密术的数学理论”,提交后即被军方列入保密级别。1949年该报告公开发表,引起轰动,美国政府聘他为密码事务顾问。波士顿环球报称:“这一发现将密码从艺术变成为科学”。在这篇报告中香农首先使用了Information Theory这一术语。
此后几年,毕德显筹建雷达工程专业的工作十分繁重,还是关注着信息论的发展,他认为信息论必将成为一切通信和信息系统乃至自动控制等技术设计中具有普遍指导意义的基础理论。为此,毕德显从通信和电子技术的全局出发,选定信息论的重要分支“雷达信息论”这个国际界也刚刚涉及的领域作为主攻方向,开辟出一条新路,运用信息论去推动雷达技术的革命,为我国雷达技术赶超世界先进水平做出中国贡献。
1956年4月,在位于张家口中国人民解放军通信学院(西安电子科技大学前身),一位戴着深度眼镜的中年人,身旁围坐着七八个年轻人,正在争论着一个十分重要的问题——如何给一门新兴的学科确定中文名。大家你一言我一语,各抒己见。最后还是这位戴眼镜中年人以其渊博的知识一锤定音,这个术语就叫“信息论”吧。所谓“名不顺,言不正。”毫无疑问,信息论这个中文名称就是有毕德显提出的。从那以后,信息论作为一门独立的学科名称就问世了。同时,在中国人民解放军通信学院诞生了我国第一个信息论研究小组。而毕德显院士则被公认为我国最早研究信息论的专家。可以说自香农发表其通信的数学理论后的8年,便作为一门学科落户于中国。
毕德显的贡献不仅仅局限于信息论,而且他还是中国雷达工程专业的主要创始人,中国电子学界最早从事信息论在雷达和通信中应用的研究者。很快,毕德显就率领一批有志于雷达事业的年轻人,开始了对雷达信息论的科学探索。在研究小组成立的首次会议上,他对围在身边的弟子说:“在座的各位都已看过香农1948年发表的《通信的数学理论》。可以说,这篇论文是信息论正式诞生的标志,因为它第一次理论上阐述了通信系统的数学模型和度量概率信息的公式,为概率信息的定量研究提供了理论根据。信息论揭示的规律具有高度普遍性,可以预见,在不远的将来,将被迅速应用于科学技术的各个领域……”
西电便开始从基础理论出发,研究信息论。毕德显于曾于1954年在张家口通信工程学院写出《信息论基础》。1961年该书分数册由军事电信工程学院出版。1956年12月,《电信科学》专题约稿,希望写几篇信息论的文章介绍给读者。毕德显不仅亲自撰写了《介绍信息论》,还要求他的得意门生保铮等年轻人也写一篇。这是国内最早介绍信息论的刊物,对信息论知识的推广起到了很好的作用。毕德显先生非常注意学科的前沿发展,组织了全国首个“信息论”讨论班。
1980年毕德显被评为中国科学院学部委员(院士前身)。1992年12月,毕德显生前最后执教过的南京解放军通信工程学院为他立了铜像。2019年10月19日西安电子科技大学电子工程学院依托雷达信号处理国家级重点实验室于正式成立“毕德显班”(简称“毕班”),培养引领电子信息领域科技发展和产业应用创新拔尖人才。深圳市远望谷信息技术股份有限公司捐资200万元设立“远望谷奖学金”,用于奖励“毕德显班”的优秀学子。2022年由杨学生等三位作者写了《毕德显》的传记,由中国科学技术出版社出版。2023年3月西安电子科技大学编排了话剧《毕德显》,2023年4月将公演。
二、蔡长年——信息论在中国研究的先行者
如果说毕德显是信息论在军口的楷模,那么蔡长年(1916—1994)则为民口的典范。
蔡长年生于江苏扬州,是中国开张信息论研究的先行者。生前为北京邮电大学教授。他于1938年从交通大学电机工程系毕业,之后在国民政府交通部第一区长途电话工务处就职。成为工程师后,于1945年前往美国康奈尔大学进修,并在加拿大多伦多贝尔电话公司工程部任访问工程师并成为该公司的实际工程。1947年回国后任南京国民政府交通部第二区电信管理局工务处处长。1949年在南开大学任教并成为电机系副教授,1951年升任教授。后来调往天津大学电信系工作,并任有线电线教研室主任。
1955年,以天津大学电讯系电话电报通讯和无线电通信广播两个专业及重庆大学电机系电话电报通讯专业为基础组建北京邮电学院,成为中华人民共和国第一所邮电高等学府,隶属国家邮电部。蔡长年就是于1955年从天津来到北京邮电学院的第一批教授。后被称为“北邮三老”之一。另二位分别是叶培大(1915—2011)和周炯槃(1921—2011)。
1956年,国家制定12年(1956-1967)科学远景规划,蔡长年及时抓住这个有利时机,积极建言献策,将信息论学科列入国家“12年科学远景规划”,从战略层面推动了信息论学科在全国范围内的传播和发展。
1948年,美国学者香农创立“信息论”。蔡长年经过仔细阅读文献敏锐地觉察到,信息论是一门研究信息在传输、储存及加工中的一般规律的基础性应用科学。它从迫切需要解决的通信工程问题中建立起模型,通过数学方法分析解决问题,再总结出信息的一般规律,用以指导通信工程的发展。看准了信息论这一颇具前景的新学科,蔡长年知难而上,经过短时间的学习和准备,首先在北京邮电学院有线系为教师和高年级学生开办了信息论讲座,以扩展大家对这门新学科的认识。1956年,他正式开设信息论课程,这在国内尚属首次。
1957年,由蔡长年提议经北京邮电学院领导批准,抽调一批中青年教师,在有线系成立了信息论科研室,开始致力于信息论在通信技术方面的应用研究。该科研室是国内最早的信息论研究团队,由蔡长年直接领导。
在经过多年的授课和科研之后,蔡长年对自己的信息论讲稿进行了系统的整理、修改和补充,与其研究生汪润生合作,于1962年出版了我国首部信息论领域的高校试用教材——《信息论》。全书共包括4个部分和6个附录,除第二部分由汪润生执笔外,其余3个部分和全部附录皆由蔡长年执笔完成。该书最大的特点在于从广义的通信方面来阐明和讨论信息论问题。这是我国第一部以“信息论”命名的教材。该书出版后很快被多所高校选为研究生教材,成为引领我国信息论研究的开山之作,对推动我国信息论研究起到了重要的奠基作用。
1962年,在我国酝酿筹建中国电子学会的过程中,蔡长年倡议在中国电子学会下建立信息论专业委员会,并担任信息论专业委员会主任委员。信息论专业委员会于1963年11月21日至27日,在陕西省西安市召开了首届信息论专业委员会会议。自此,全国的信息论研究者有了一个学术平台,可以聚集在一起进行学术交流。
1978年中国改革开放,百废待兴,蔡长年及时领导重建信息论专业委员会。1980年1月在信息论专业委员会恢复后的第一次全国学术年会上,他做了题为“三十年来的信息论”的大会讲话,及时为新时期我国信息论的研究指路,推动了我国信息论研究从信源编码、信道编码到密码编码的全面发展。这次讲话之后,蔡长年身体力行,在北京邮电学院建立起学术团队开展现代密码学的研究。同时,他利用各种可能的学术机会大力宣传,以促进国内密码学研究的发展。
蔡长年从1981年到1988年,历经8年,一直与美国夏威夷大学林舒教授联系,终于战略性地促成了我国信息论学术界首次与IEEE合作,成功举办了我国信息论领域的第一个国际学术会议——北京国际信息论专题学术讨论会(BIWIT’88)。1988年7月,会议召开,由著名信息论科学家梅西(James Massey, 1934—2013)和蔡长年分任大会外方和中方主席,参会人员达到数百人。
2015年9月11日,蔡长年先生铜像落成仪式在北京邮电大学本部校区隆重举行。校党委书记王亚杰,校长乔建永,中国科学院、中国工程院两院院士陈俊亮,副校长任晓敏、赵纪宁、杨放春、温向明,校党委副书记曲昭伟,副校长郭军,原校领导代表,蔡先生的亲属,蔡先生的历届学生代表,学校各二级单位负责人,以及教师和学生代表出席了铜像落成仪式。仪式由副校长郭军主持。
蔡长年先生学生刘瑞增介绍了先生生平,盛赞其对教育事业忠心耿耿,在教育、科研战线上呕心沥血、辛勤耕耘50年,为电信部门培养了一批批工程技术人员,为中国通信事业做出了重大贡献。信息与通信工程学院在校学生代表孟竹在仪式上发言。校党委书记王亚杰,校长乔建永共同为蔡先生铜像揭幕。学生代表向先生铜像敬献了花篮。
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