我国自动检测学的奠基者——杨嘉墀

　　杨嘉墀，仪器仪表与自动化专家，我国自动检测学的奠基者，我国自动化学科、中国自动化学会和中国仪器仪表学会的创建人之一。领导和参加了我国导

　　弹和原子弹自动化测试系统以及人造卫星控制系统等一系列重大科研项目，作出了突出贡献。60年代参与制订中国工业自动化仪表、中国自动化科学技术等发展规划和中国人造卫星发展十年规划，80年代，是《我国高技术研究发展纲要》的倡导者之一，为我国高技

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术的发展作出了重大贡献。

　　杨嘉墀，1919年7月16日生于江苏省吴江县震泽镇——江南五大桑蚕镇之一。祖父杨晓帆经营蚕丝出口，当时缫丝业还很原始，完全是手工操作.杨嘉墀幼年就是在这样一个生产和经营环境中成长的。1930年左右我国丝业日趋衰落，杨嘉墀随其父母迁居上海，于1932年考入江苏省立上海中学，选读工科，学习到一些机器制造方面的知识和技术，尤其是课堂教学和生产劳动相结合，为其毕生从事仪器和实验室设备的研究打下了一定的基础。1937年他以优异的成绩考入上海交通大学电机工程系。在交大四年正值抗 日战争，因此学习生活是在外国租界里度过的。从上海交大毕业后，他和几位同学一起去西南大后方工作。经过长途跋涉来到昆明，应聘到西南联大电机系担任助教。在任教期间边工作边学习，掌握了更为扎实的理论基础。他负责指导学生的实验课，当时仪器设备极其缺乏，他就动手研制了一些仪器，并和同事一起安装了一部业余无线电台。1942年中他转入中央电工器材厂工作，在留德工程师许德纪的领导下从事载波电话的研制工作，于1945年做出了中国第一套单路载波电话的模样机。由于工作成绩突出，1945年厂里推荐他参加公费出国学习的统考，考试后被录取。但因当时正值第二次世界大战的最后决战阶段，因此直到1947年才到美国，进入哈佛大学工程科学与应用物理系学习，于1949年获博士学位。在做研究生论文期间，他研制了一台模拟式傅里叶变换仪，用来研究网络的时域特性和频域特性之间的关系。在两年研究生学习期间，他除了在哈佛大学修读所在系的课程外，还修读了物理系和麻省理工学院电机工程系的课程，因此大大扩展了他的知识面。1950年至1956年他先后被聘任宾夕法尼亚大学副研究员和洛克菲勒研究所(现为洛克菲勒大学)的高级工程师。在这四年中他参与研制了高速模拟电子计算机，主持研制了快速记录吸收光谱仪和高阻自稳零直流放大器，将电子技术、自动控制技术和医学研究相结合，创造了医学电子学这门学科。1956年杨嘉墀响应新中国的号召，毅然全家回到了祖国。当时正值组建中国科学院自动化研究所，他先后担任该所研究员兼室主任和副所长。他建立了自动化技术工具研究室和若干针对国防任务的研究室。他结合中国科学技术大学的教学工作创建了自动检测这门学科，主张从基础理论和系统观点来研究测试系统及其仪器仪表。1960年前后他领导的研究室和研究小组完成了火箭发动机试验用的仪器仪表、热应力加温加载测试设备和核爆炸测试设备等科研项目，为我国导弹和原子弹的发展作出了重要贡献。

　　1958年10月，杨嘉墀参加了以中国科学院地球物理所所长赵九章为团长的“中国科学院高空大气物理代表团”，赴苏联考察空间科学技术。12月回国后，他和其他团员根据当时我国国情向中国科学院提出从研制探空火箭起步发展我国空间技术的建议。这一建议得到了采纳，使我国60年代初期的探空火箭发射取得了可喜的成果。1965年杨嘉墀参与了中国科学院“关于发展我国人造卫星工作的规划方案”的论证工作，多次组织院内外单位进行技术论证。他还参与了最后文件的起草工作。在中央专门委员会原则批准后，杨嘉墀作为总体组的成员参与了我国第一颗人造卫星《东方红一号》的总体方案论证，并在中国科学院自动化研究所领导下组建了一个姿态测量和控制研究室和一个地面测控用数据处理设备研究室。1966年“文化大革命”开始后，杨嘉墀被停止了一切行政职务，但他不屈不挠，在可能的条件下坚持工作。在我国返回式卫星姿态控制系统方案论证和技术设计中，他提出了一系列先进可行的设计思想。他坚持上天前充分进行地面仿真试验的必要性，他不分白昼黑夜参加各种大型试验，使该系统在1975年顺利完成了我国第一颗返回式卫星的飞行试验，为我国空间技术作出了重大贡献。1979年在国际自动控制联合会第八届空间控制讨论会上，杨嘉墀等人发表了题为《中国近地轨道卫星三轴稳定姿态控制系统》的论文，得到国际同行的好评。

　　1972年4月，中国科学院根据周恩来总理的指示，组织了一个中国科学技术代表团访问日本，杨嘉墀担任团长。代表团在日本参观和访问了有关集成电路、电子计算机、工业自动化的工厂和高等学校，打通了中日两国在高技术领域内开展科技交流的渠道。回国后，他利用各种机会积极宣传高新技术对加速我国现代化建设的重要意义，在当时的政治环境下能做到这一点是非常难能可贵的。1976年“文化大革命”结束后，他多次出国参加学术会议，并组织在中国举办国际学术会议。他积极邀请国际著名学者来华讲学，为在自动化和航天技术领域开展国际学术交流做了许多卓有成效的工作。1983年他负责中意利用“天狼星”卫星进行通信试验这个合作项目的执行，在一年半的时间里获得了大量的科学实验数据，为开拓通信卫星的应用作了示范。1983年他当选为国际宇航联合会副主席，至1987年连任两届。在这段时间里，他每年为促进我国与世界各国在航天技术领域的交流和合作倾注了大量精力。

　　1985年他两次出国考察，美国的战略防御计划和欧洲的“尤里卡”计划使他深受震动。在著名科学家王大珩的倡议下，杨嘉墀与王大珩、王淦昌和陈芳允等四人一起在1986年初联名致信党中央，呼吁我国经济建设不仅要着眼近期效益，而且要为我国在本世纪末下世纪初的四化建设打好基础。提出了要抓住当前世界新技术革命的时机，瞄准高技术的发展前沿、积极跟踪高技术的重要思想。这封信受到党中央的高度重视，1986年3月邓小平同志作了重要批示。随后国务院主持制订了我国高技术研究发展纲要即“863计划”。这一纲要描绘了我国七个高技术领域在本世纪内的发展兰图。杨嘉墀一直在为这个计划中几个领域的执行献计献策。近几年来，他还努力探索我国高技术产业化的道路，促进科技成果转化为生产力。

　　参与创建自动化学科为发展新技术打基础

　　1956年，我国制定了十二年科学技术发展远景规划，把电子学、自动化、计算技术和半导体等学科列为重点发展项目。杨嘉墀从美国回国后就积极投入到中国科学院自动化研究所的筹建工作中。1958年初，他参加了国内工业自动化和仪器仪表的调查研究，提出了开展自动化技术首先要抓仪器仪表(当时按苏联的叫法为自动化技术工具)和人才培养。当时我国工业部门采用的自动化仪表品种多质量差。杨嘉墀和仪表生产部门及使用部门的专家一起，建议我国发展标准化、系列化和单元组合化仪表。这个建议被采纳后，工业部门研制和批量生产了DDZ系列仪表，在60年代被石油、化工、冶金和电力部门广泛采用。在人材培训方面，他一方面在研究所内开设讨论班，另一方面于1957—1958年为设立在清华大学的自动化进修班开设课程。1958年中国科学院创办了中国科学技术大学，杨嘉墀曾为该校自动化系的建设、授课和学生的毕业设计做了大量的工作。他当年在中国科技大学讲授的专业课程“自动检测”已于1978年由张是勉和杨树智整理成书出版。

　　1962年杨嘉墀参与我国十年科学技术发展规划的制订工作，提出了以控制计算机为中心的工业自动化试点项目，参与制定了兰州炼油厂、兰州化工厂和上海南市发电厂等单位的自动化方案工作。这项工作推动了我国电子计算机在过程控制中的应用，使我国工业过程控制进入了一个新的阶段。

　　开发自动化测试为国防建设服务

　　为了配合国防建设，从1959年开始，杨嘉墀在中国科学院自动化研究所组织力量开展了自动化检测的研究工作。用于火箭发动机和风洞试验的测量设备与工业控制仪表不同，它们大都要求在苛刻的环境条件下工作并且要求有较高的动态性能。杨嘉墀重视仪器的动态分析、标定设备和测试系统的综合研究。在他的领导下研制成功用于发动机试车的高温压力计、涡轮流量计、晶体加速度计和火焰温度计等仪表。

　　1960年，国防部第五研究院向中国科学院自动化研究所提出研制热应力加热加载测试系统的任务(即“151任务”)。所里指定杨嘉墀负责总体设计，组建了一个总体室，和其它研究室协同工作。参加总体工作的还有使用部门的科技人员。该系统包括三个分系统，即加热分系统、加载分系统和测量及数据处理分系统。经过充分论证，他提出了程控前馈加热方案、程控液压加载方案和以半导体晶体管模数转换器为基础的数据处理系统。在当时国内条件下，开展这项工作要克服很多元部件方面的困难。系统中采用的热流计、高温应变片、石英灯管、液压伺服阀和程控计算机等部件都是通过所内外有关单位协作研制成的。整个系统的试验样机于1963年通过了国防部第五研究院组织的鉴定，圆满地完成了研制任务。

　　1963年初，国防科委向中国科学院自动化研究所下达研制核爆炸试验用测试仪器的任务(即“21号任务”)，内容包括火球温度测量仪、冲击波压力测量仪和现场地面振动测量仪等，杨嘉墀负责技术抓总工作。他提出了采用反馈式光电倍增管线路的大量程温度计方案和采用变磁阻式压力传感器的方案。他和参加这项工作的科技人员一起加班加点，1964年3月完成了研制工作，为1964年10月我国第一次原子弹试验以及后来1965年和1966年的两次原子弹试验的顺利进行作出了重要贡献。这项成果于1986年获国家科技进步特等奖项目“原子弹和氢弹的突破及其武器化”的一个分项“核爆检测技术和设备”。

　　应用现代控制理论发展空间控制技术

　　50年代中期，航天技术的需要促进了现代控制理论的发展。但是这些理论应用于实际工作还有一定的困难。特别是对人造卫星的控制，由于受到质量和功耗的限制，当时计算机的技术水平还不能满足星上自主控制的要求。1966年杨嘉墀开始组织和参与我国第一颗返回式卫星姿态控制系统的研制工作。为了满足对地观测和返回前建立制动点火姿态的要求，卫星必须采用三轴稳定姿态控制。鉴于国外同类卫星在研制初期多次失败的教训，他提出了元部件要立足于我国已有的成熟技术，但在控制方法上应当采用先进技术的设计方针。为了保证系统的可靠性，必须采用最简单的系统构型。在控制系统的设计中，杨嘉墀提出了许多颇具特色的方案，有些方案是当时国外同类卫星所未采用的。例如在红外地平仪电路中采用自动增益控制，只经过一次探空火箭试验就验证了这一方案的可行性。卫星的姿态测量系统采用两个捷联陀螺和红外地平仪相结合的方案，利用稳态卡尔曼滤波方法取得三轴姿态信号。控制方式采用大小喷气推力结合的开关控制并用伪速度增量反馈校正来减少耗气量。在陀螺仪中安装步进机构以保证卫星返回前建立制动姿态的可靠性。为了验证控制系统方案的正确性，在杨嘉墀的领导下进行了一系列的仿真试验。利用模拟计算机进行数学仿真，对系统参数的优化起到了关键作用。还用伪随机码作为噪声对测量系统进行了实验验证。利用三轴机械转台对姿态控制系统的初样产品进行了半物理仿真试验；利用单轴气浮台和主轴气浮台进行了全物理仿真试验，发现了一些工程实际问题，验证了系统的正确性和可靠性。我国第一颗返回式卫星研制工作的实践为我国后来的各类卫星控制系统的研制，在研制程序上和试验设备上打下了良好的基础。

　　杨嘉墀参加了我国第一颗返回式卫星的总装和测试工作，帮助解决了一系列与姿态控制系统有关的技术问题，包括提出用小型地球模拟器进行系统测试的方法。1975年11月，杨嘉墀参加了试验队，并在测控中心监视卫星的运行情况。他和试验队的同志们一起，昼夜密切注视第一天运行期间姿态控制系统的工作情况。根据遥测数据，正确地判断了卫星能按计划运行三天，为试验队领导的决策提供了依据，使我国第一颗返回式卫星按预定时间返回祖国大地。飞行试验成功后，杨嘉墀强调并指导了遥测数据的处理工作，所得结果为该系统性能的进一步提高提供了依据，使我国发射的返回式卫星不但保持100%的回收成功率，而且在控制方法和系统性能上不断有所提高。我国第一代返回式卫星于1978年获全国科学大会科研成果奖，于1985年获国家科技进步特等奖。

　　“文化大革命”结束后，杨嘉墀恢复了行政职务。他在抓好当前型号任务的同时，重视并积极开展预先研究工作，把现代控制方法尽可能应用到型号任务中去。70年代我国计算机技术有了很大发展，杨嘉墀积极支持采用卫星星载计算机，应用最优估计和最优控制的原理来提高控制系统的性能。我国80年代以后发射的新型返回式卫星在运行时间和控制精度上有了很大提高。

　　从1980年起，杨嘉墀重新开始招收研究生，并开始招收以航天控制为背景的“自动控制理论与应用”专业的硕士生和博士生。他为研究生所选的课题大多是结合实际的理论研究，近十年来，他共培养了5名博士和6名硕士，为培养我国自动控制高级科研人才作出了贡献。

　　跟踪世界科技发展潮流推动我国计算机的应用

　　1975年以后，国外小型计算机发展风起云涌。杨嘉墀利用老同学的关系，以较优惠的价格引进了主要计算机，安装在研究所内，并派出技术人员前往美国进修。他亲自参与用计算机来设计航天器控制系统的工作，并指导科技人员开展计算机在科技管理方面应用的研究。

　　从1983年开始，杨嘉墀参与了当时设在中国科学院的自然科学基金委员会的工作。1983年他倡导并组织了全国十五个高等院校和科研单位，合作开展了控制系统计算机辅助设计工作。他希望通过这项工作把我国自动控制理论和系统设计提高到一个新的水平，并为理论工作者创造一个熟悉计算机应用的环境。这个课题于1986年完成，取得的成果通过了鉴定并开始推广应用。

　　1986年，国家自然科学基金委员会成立，当时计算机已由小型机进入微型机阶段，软硬件也有了很大改进。在杨嘉墀的推动下，中国控制系统计算机辅助设计工程化软件系统于1988年被国家列为重大项目。在他的积极支持下，该项目更具完整性和工程化。所取得的成果于1991年进行了国家级鉴定，鉴定委员会认为这个软件系统已达到当时的国际先进水平。

　　1982年，杨嘉墀被任命为航天工业部的总工程师。他针对以往航天器测试系统一个型号一套系统的作法，提出了用标准模块组成计算机测控系统的建议。他参与了航天部内的论证工作，参照欧洲空间局的经验，决定采用CAMAC系统。他协助机关组织航天部内各单位开展CAMAC系统硬件和软件的研制。该系统于1986年初步完成，1987年获得国家科技成果二等奖。此后他为推动CAMAC系统在各种卫星型号的整星测试和分系统的开路测试中的应用做了大量的工作。

　　热心学会工作促进国内外学术交流

　　1957年，杨嘉墀参与中国自动化学会的筹建工作，并在同年9月与清华大学教授钟士模一起参加了国际自动控制联合会(I-FAC)的成立大会。中国自动化学会成为该国际组织十八个发起的国家成员之一。杨嘉墀曾担任过该组织的元件专业委员会委员和空间控制专业委员会副主席。他积极参与IFAC组织的国际学术活动，利用出国参加学术会议的机会，组织代表团参观访问一些国家的科研单位、高等院校和工厂，广交朋友并为我国自动化技术的发展提供重要的参考信息。自1985年以来，杨嘉墀多次为中国自动化学会组织在中国举行IFAC学术会议，为我国广大中青年科技人员提供了参加国际会议的机会。自动化学会成立三十多年来，他积极组织和参与国内学术交流活动。1963年《自动化学报》创刊，杨嘉墀担任副主编，认真执行编委会制订的编辑方针，该刊在“文化大革命”时期停止出版。1979年复刊后，杨嘉墀担任主编直至1990年。在他的推动下，中国《自动化学报》从1989年起编辑出版了英文版，由Allerton出版公司在美国出版发行。

　　杨嘉墀从1961年中国自动化学会成立起，历任第一届、第二届理事会常务理事，第三届、第四届副理事长，第五届、第六届(1993—1997)理事长。

　　杨嘉墀参与组建中国仪器仪表学会，该学会于1979年3月成立。他连续当选为该学会第一至第四届理事会副理事长。为了沟通国际科技交流的渠道，1980年他率代表团去美国，与美国仪表学会建立了合作关系，其后又与日本测量与控制学会及英国的测量与控制学会等一起在1983年、1985年、1987年、1991年和1992年相继在中国召开了多国仪器仪表学术会议暨展览会。在这些会议中杨嘉墀担任学术委员会的领导工作，为推动我国仪器仪表科学技术的发展作出了贡献。

　　杨嘉墀于1981年当选为中国科学院学部委员(现改名为中国科学院院士)。

　　(作者：孙承启)

　　简历

　　1919年7月16日　生于江苏省吴江县。

　　1932—1937年　江苏省立上海中学学习。

　　1937—1941年　上海交通大学电机工程系学习，获工学士学位。

　　1941—1942年　昆明西南联合大学电机工程系助教。

　　1942—1946年　昆明中央电工器材厂工务员、助理工程师。

　　1947—1949年　美国哈佛大学工程科学和应用物理系研究生，获硕士学位和博士学位。

　　1950—1954年　美国宾夕法尼亚大学生物物理系副研究员。

　　1954—1956年　美国纽约洛克菲勒研究所高级工程师。

　　1956—1958年　中国科学院自动化研究所研究员兼室主任、副所长。

　　1958—1966年　中国科学技术大学自动化系教授。

　　1968—1981年　第七机械工业部第五○二所研究员、副所长、所长。

　　1980年—　航天工业部(后改为航空航天工业部)第五研究院副院长、科技委副主任、顾问。

　　1981年—　中国科学院技术科学部学部委员(现为中国科学院院士)。

　　1982年—　航天工业部总工程师、科技委顾问。

　　1959年—　中国自动化学会常务理事、副理事长、理事长。

　　1979年—　中国仪器仪表学会常务理事、副理事长。

　　1979年—　中国宇航学会理事。

　　1983—1987年　国际宇航联合会副主席。

　　1985年—　国际宇航科学院院士。

　　1984—1990年　国际自动控制联合会空间控制专业委员会副主席。

　　1964—1982年　第三届、第四届和第五届全国人民代表大会代表。

　　1991年—　中国科协全国委员会委员。

　　主要论著

　　1　C.C.Yang.A Fourier Transformer and Its Application toNetwork Problems，phD Thesis，Harvard University，1949。

　　2　C.C.Yang.A Fast Recording Absorptim Spectrophotometer，Review of Scientific Instruments，1954。3C.C.Yang.AnAnalog Computer for Studying BiologicalProblems，Annals of the New York Academy of Sciences，1955，60(6)：877。

　　4　杨嘉墀，张国富，孙承启.中国近地轨道卫星三轴稳定姿态控制系统，自动化学报，1980，6：157。

　　5　杨嘉墀，张国富，孙承启等.返回型对地定向观测卫星姿态控制系统及飞行试验结果，宇航学报，1981，2：1。

　　6　杨嘉墀.仪器仪表和系统，中国仪器仪表学会成立大会论文选集，1979年。

　　7　陈芳允，杨嘉墀.我国航天技术发展与技术科学.中国科学院院刊，1986，1：289。

　　8　Yang Jia—Chi。Application of Systems Science in SocioEconomic Developments in China，Supplement to theProc.of IFAC 1986 Workshop on Modelling，Decisions andGames with Application to Social Phenomena，Beijing，1986

　　9　Yang Jia—Chi，MinGui-Rong.Review of Chinese SpaceProgram，Proc.of Pacific Basin Symposium on AdVances inSpace Science and Technology，Beijing，1987.

　　10　Hu Jia-Wei，Liang Si-Li，Yang Jia-Chi.CAMAC inChina，Proc.International Seminar on Interfaces development and Application in Science and Process Control，Beijing，1989.

　　11　Yang Jia-Chi.China′s Activities for the InternationalSpace Year，Advances in the Astronautical Sciences，Vol.73，American Astronautical Society，1990.

　　12　杨嘉墀，徐芳文，叶培健.中国空间技术的二次开发与应用，世界导弹与航天，1990：3。

　　13　Yang Jiachi.Benefits from Space Activities，Proceedings ofInternationa1 Space Conference of Pacific—Basin Societies(ISCOPS)，Kyoto，Japan，1991.

　　14　J.Yang，G.Zhou，Z.Lu.A ReView of Chinese SpacecraftControl，IFAC12thSymposium on Automatic Control inAerospace，Germany，1992.

　　15　杨嘉墀(副主编).中国大百科全书.自动控制与系统工程卷，中国大百科全书出版社，上海，1991年。