王 军
创新首都,创业故事,创造价值。北京作为我国的首都,聚集了全国众多优秀的科研机构和科研人才,是全国最大的科学技术研发基地,无论是科技资源,还是科技创新能力都极具优势。新中国成立以来,北京的科技事业稳步发展,不仅建立了门类齐全的科研体系,也取得了一批原创性的科研成果,为北京建成创新型城市奠定了坚实的基础。一批批新的科研发明成为新中国科技史上的一粒粒明珠,也在世界科学技术发展史册上留下了光彩的一页。其中,“系统工程控制论”、“汉字激光照排系统”和“虹膜图像获取与识别技术”是这些发明中的典型代表。回顾北京地区科技创新成果,展现我国当今科技事业生机勃勃的景象,这将更加增强我们建设创新型国家的斗志。
系统工程控制论
20世纪30年代系统和控制思想空前活跃,如贝塔朗菲的一般系统论、维纳的控制论、香农的信息论等,他们至今仍然是信息科学技术发展的重要理论基础。但是初期这些成果较多的只是谈论思想和方法论,而如何将他们用于解决工程实际问题逐渐成为人们关注的焦点,1954年钱学森的《工程控制论》英文版《Engineering Cybernetics》应运而生,成为世界上第一部系统讲述工程控制论的著作。
钱学森在前人的基础上将控制论的主要问题概括为关于“一个系统的不同部分之间相互作用的定型性质,以及由此决定的整个系统总体的运动状态”的研究。工程控制论的重要意义在于作为科学技术,把工程实际中的各种原理方法整理总结成为理论,以显示其在不同领域应用中的共性,以及许多基本概念的重要作用。作为科学技术,工程控制论使我们可能以更广阔的眼界、更系统的方法来观察有关问题,从而可能得到解决老问题更有效的新方法,并揭示新的前景。随着该书的迅速传播(俄文版1956年,德文版1957年,中文版1958年),该书使这一学科的内涵和外延得以拓展,并很快为世界科学技术界所接受。
钱学森基于自己实际从事的飞行器和发动机控制问题研究,给出了理论分析和第一手的解决方法,把中国导弹武器和航天器系统的研制经验,提炼成为系统工程理论,应用于军事运筹和社会经济问题,成功地推进了作战模拟技术和社会经济系统工程在中国的发展。该书不断为世界各国科学技术工作者所引证和参考,被国际科技界奉为圭臬。国外许多学者认为,钱学森的系统工程控制论培养了一代控制理论的专门人才。
1957年,巴黎成立国际自动控制联合筹委会,钱学森成为第一届理事会会员。1960年9月,莫斯科举行了第一届世界代表大会,与会的全世界控制论专家以相互吟诵《工程控制论》序言中史诗般的名句来表达对钱学森的敬意:“建立这门科学技术,能赋予人们更宽阔、更缜密的眼光去观察老问题,为解决新问题,开辟意想不到的前景。”
汉字激光照排系统
1988年由著名科学家王选(1937年~2006年)教授带头的华光型计算机激光汉字编排版系统的研制获得成功。所推出的激光照排系统综合运用精深的数学、计算机等多学科知识,为汉字告别铅字印刷开辟了途径,为新闻出版全过程的计算机化奠定了基础,被誉为“中国印刷术的第二次革命”。
所谓激光照排技术,就是将文字通过计算机分解为点阵,然后控制激光在感光底片上扫描,用曝光点的点阵组成文字和图像。通俗地讲,就是电子排版的简称。1957年,王选教授开始了汉字激光照排系统的研究,他抛弃当时日本流行的第二代机械式照排机和欧美流行的第三代阴阳极射线管照排机的影响,提出用数字存储的方式,直接研制第四代激光拍照系统的大胆想法。通过一系列科技攻关,他成功地发明了高分辨率字形的信息压缩、高速还原和输出方法等世界领先技术,开发出当时国外尚无商品的第四代激光照排系统。
从20世纪80年代开始,王选教授的激光照排技术开始出口日本、韩国、新加坡等地,并在国外引起轰动。王选教授带头研发成功的第四代激光照排系统不仅极大促进了中华文明的进一步传播,对韩国、日本等国的印刷出版事业也产生了深远的影响,实现了中国出版印刷业告别铅与火、迎来光与电的技术革命,成为我国自主创新和用高新技术改造传统行业的典范。
虹膜图像获取与识别技术
中国科学院自动化研究所谭铁牛等人通过对虹膜图像的
78科技智囊2009年8月获取与识别的过程研究,提出了关于虹膜图像获取、检测、活体虹膜判别等一系列新的算法,突破了一批关键技术,建立了具备完全知识产权的关于虹膜识别比较系统完整的理论、技术与方法,积累了重要的虹膜图像数据资源,成为基于生物特征识别技术的一大亮点。
虹膜是一种在眼睛中瞳孔内的织物状各色环状物,每一个虹膜都包含一个独一无二基于像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹等特征的结构。据称,没有任何两个虹膜是一样的。虹膜识别技术是近几年兴起的生物特征识别技术,虹膜识别技术以其高精确度、唯一性等多项优点得到了迅速发展。
中国科学院自动化研究所技术人员通过定序测量特征建立了虹膜识别的一般框架,国际上最好的虹膜识别算法都可以解释为该框架中的特例。在这个一般性框架的指导下,提出了新颖的多极子滤波器来提取虹膜图像中的非邻域定序测量特征,提高了虹膜特征的信息量和鲁棒性,突破了现有方法局限于邻域定序测量特征的性能瓶颈。在这个框架下,虹膜特征抽取甚至可以化简化成简单的加减运算,成功的解决了虹膜识别从Pc向嵌入式平台移植的计算复杂性难题。
由中国科学院研制成功的虹膜图像的获取与识别系统,无论是知识精度,还是速度均处于国际领先水平,可以适应佩戴眼睛、光照变化、睫毛眼皮遮挡等情况,而且该项系统还具有活体判别功能,可以辨别假冒和伪装的虹膜图像输入并进行报警,适合于安全性要求高的应用场合。
这些创新人物是引领时代潮流的先行者,是国家的栋梁之才。他们的创新故事也必将为后人所牢记。通过对这些创新人物、创新故事的介绍,充分挖掘他们所特有的精神魅力,弘扬创新精神,树立起学习的榜样,让更多的人加入首都科技创新行列,增强首都的自主创新能力,推进创新型国家建设,在中华大地上掀起创新的高潮!