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中南大学教授侯振挺:凭“侯氏定理”斩获国际戴维逊奖

来源:掌上长沙 点击次数:次 发布时间:2019年06月10日 作者:岳霞 王建湘 张梦秋

长沙晚报全媒体记者 岳霞 通讯员 王建湘 张梦秋

荣誉档案

侯振挺,1936年3月出生于河南新密,数学家,中南大学教授、博士生导师。

1960年,侯振挺毕业于唐山铁道学院(今西南交通大学)数理力学系,被分配到长沙铁道学院(今中南大学铁道校区)执教。1978年加入中国共产党。第五、六、七、八届全国人大代表。曾任长沙铁道学院教授、博士生导师、副院长、科研所所长,湖南省科协名誉主席。全国劳动模范。1978年,侯振挺获国际戴维逊奖。2017年10月,获第十三届华罗庚数学奖。

侯振挺的研究领域包括马氏过程、马尔可夫骨架过程、运筹学、随机过程、马尔可夫决策过程、数理金融等。

国际戴维逊奖是重要的国际数学奖项。英国数学家洛勒·戴维逊(1944—1970)去世后,1976年开始,人们以他的名字设立了该奖项,以奖励在数学领域从事概率研究的卓有成就的青年数学家。截至目前,中国已有侯振挺、邹捷中、余跃棋、丁剑等4人获得该奖。

荣誉故事

2019年5月31日,中南大学铁道学院世纪楼十四楼的办公室里,84岁的中南大学教授侯振挺为长沙中学生写下一段寄语:“我爱数学,数学爱我。”一辈子对数学痴迷的他,因1978年获得国际戴维逊数学奖而在国际数学圈崭露头角,其研究成果被国际数学界命名为“侯氏定理”;其后一生获奖无数,荣誉等身。

这个河南新密人,到湖南快60年了,仍乡音浓厚,“受不了长沙的热”。但是,他却在湖湘土地上培养了一批批数学人才。这是真实的“他爱数学,数学爱他”的幸福人生。

少年时是华罗庚粉丝 老年时获华罗庚数学奖

1950年,侯振挺读初一。家境清贫的他,早早地担心起了家里的生计问题,“那时候我一个同学的父亲是开吊机的,收入还不错,我就想着跟他去学开吊机。”

可是去学开吊机了,学业怎么办?有点彷徨的他在校门口遇到老师,老师告诉他华罗庚刚从美国回到新中国,他就是一个自学成才的大数学家。

华罗庚的故事在侯振挺心中激起巨大波澜。“一个人到底是怎样靠自学成为数学家的?”好奇之下,侯振挺与要好的同学一起给华老写了一封信,请教自学数学的方法。

“没想到很快就收到了回信,华老还在信中问我们做了几百道微积分习题。微积分是什么,我们跑过去问数学老师,才知道是高中才学到的数学知识。”侯振挺说,可见自学成才并不容易。

最终,侯振挺还是继续在学校接受教育,成了华罗庚先生的一枚小粉丝。由此中国少了一位吊机司机,而多了一位优秀的数学家。

1977年,侯振挺参加全国自然科学学科规划会,与华老相遇。他向华老提起儿时写的那封信,华老高兴地问:“那封信你还保存着吗?”“唉,可惜当时就弄丢了!”直到现在,侯振挺还后悔不已。

四十年后,2017年10月21日,在中国数学年会上,侯振挺获得了我国数学界杰出学术成就最高奖——华罗庚数学奖。

大学时转到数力系 大四就解决了“巴尔姆猜想”

1955年,侯振挺考入唐山铁道学院,开学一个星期后,他就后悔了,“我对铁道工程专业不感兴趣”。侯振挺一度想到退学,幸亏后来学校设立了数理力学系,他也如愿以偿地继续遨游在数学的深海里。

1957年,华罗庚的《数论导引》出版,标价5元。对当时的侯振挺来说,这是本极其昂贵的书,不过他省吃俭用,从生活费中抠出5元钱买下了这本书。这本600余页的书籍开启他不一样的大学时光:看到未被证明的“猜想”,侯振挺都想动手试试。

“学习排队论时,发现‘巴尔姆猜想’还未被证明,我就开始了潜心研究。”解决这一猜想时,侯振挺只是一名大四学生。

2019年1月,83岁的侯振挺以《积跬步,至千里;踏实地,志凌云》为题,给中南大学学子写了一封信,阐述了兴趣对研究者的重要性。“在1958年我毅然决然地从铁道工程系转到数力系,在那个艰苦的时代,我依然保持着对数学强烈的兴趣。一次偶然的机会,我读到一本小册子《公用事业理论的数学方法》,它打开了我研究‘排队论’的大门,我决定挑战书中提出的‘排队论中的巴尔姆断言’这个难题。这是我第一篇数学论文,对我的研究生涯意义重大。”

1961年,文章《排队论中一个巴尔姆断言的证明》在《数学学报》发表,后被《中国科学》转载,这一成果被苏步青院士评为国内排队论领域三项重要成果之一。

研究概率论十多年 发表《Q过程唯一性准则》

1960年,侯振挺从唐山铁道学院毕业,分配到刚挂牌不久的长沙铁道学院。当时的长沙铁道学院隶属铁道部,是一所以工为主的有行业特色的大学。

“当时学校刚建,我们住集体宿舍,一个房间住3个老师,后来结婚了,才分了一间约12平方米的小房间,放一张单人床,一个6块钱买的篾箱子,一个5毛钱买的桶和一个书桌,就堆满了。”虽然条件艰苦,但是学校干业务的氛围很浓,侯振挺继续埋头于数学研究。

因为业务能力突出,1962年,助教侯振挺被学校推荐到他的母校唐山铁道学院进修。在那里,他接触到了概率论。“那是一本用马粪纸油印的教材,是南开大学王梓坤院士的讲义稿。”侯振挺回忆道,那是他的导师到南开大学进修时拿到的。侯振挺如获至宝,他坚持了一年,把这本讲义抄了下来。“在此期间我第一次接触到了马尔可夫过程及相关理论,宛如一个年幼的孩童第一次见到璀璨的明珠,便被它的光芒吸引了全部的目光。”侯振挺这样形容当时的印象。

两年后回到长沙铁道学院,侯振挺继续当他的老师,编教材,教课,带学生实习,推广“运筹学”,其余时间都投入到概率论研究中。1966年,“文革”开始了,侯振挺也被裹入滚滚的运动洪流中。一次在外面参加游行时,他在南门口一家新华书店里,竟然发现了苏联人康托洛维奇写的一本《高等数学近似方法》,如获至宝。概率论中Q过程唯一性问题,是20世纪百位数学家排名第一的柯尔莫洛夫提出的三大世界数学难题之一,40年悬而未决。“这本书给了我解决这一难题的灵感。”侯振挺说。

1974年,他的论文《Q过程唯一性准则》在《中国科学》发表。1976年,伦敦数学学会副理事长、英国剑桥大学教授Reuter发表论文称“Q过程唯一性原则”为“侯氏定理”。1978年,侯振挺获国际戴维逊奖,成为我国第一个获此殊荣的数学家。英国皇家学会会员、戴维逊基金会主席P·惠特尔评价侯振挺为“天才的青年人”……

虽然在数学方面有天赋,但是侯振挺认为自己更多的是勤奋,“有时候思考一个问题,几天不休不眠,休息不好,半梦半醒中想到新的解题思路,就会从床上一跃而起。”日积月累,这样的勤奋,也拖累了这个大学期间自诩身体最好的篮球队队长。侯振挺曾一度患肺病,到南岳疗养院去休息疗养了一年。

“侯氏定理”问世后,1988年,《齐次可列马氏过程》英文版专著出版发行;1994年,50余万字的专著《马尔可夫过程的Q-矩阵问题》正式出版……几十年来,侯振挺共发表论文170多篇,出版专著10部,先后获1978年全国科学大会奖、1982年国家自然科学三等奖、1991年全国劳动模范等20余项奖励。

然而侯振挺并没有就此止步,在此后关于马氏过程的研究工作中,他发现许多重要的数学问题都突破了马氏过程的框架。因此,侯振挺潜心思考,终于在1996年与学生刘再明、邹捷中一起提出了马尔可夫骨架过程这一新概念,拓展了马尔可夫过程的研究和应用领域,并进行了一系列理论及应用研究,奠定了该类过程的理论基础。

此概念一经提出即获强烈反响,在数理统计研究上颇有影响的史宁中称“马氏骨架过程”是“中国人自己提出来的理论”。2000年,《马尔可夫骨架过程——混杂系统模型》出版,2005年英文版发行。皇家学会会员D. Williams、D. Dawson等国际知名概率论专家评价马氏骨架过程理论是“原创性工作”,认为此理论“为许多重要的随机过程的研究提供了系统的基础,在很多领域有很大的应用潜力,必将对这些领域产生深远的影响”。马氏骨架过程对排队论的应用尤为成功,解决了60年来悬而未决的GI/G/N队长的瞬时性态难题。德国乌尔姆大学还将马氏骨架理论编入讨论班教材。近年来,马氏骨架过程被应用于诸多领域,并取得一系列新成果。

荣誉新篇

“侯门”弟子人才辈出 中南大学数学入选“双一流”

1981年,国家首批博士点公布,侯振挺作为学科带头人领衔长沙铁道学院概率论与数理统计博士点。

侯振挺是一位数学家,也是一位非常好的老师,这是他的学生公认的评价。侯振挺也非常珍惜这样的评价,一张该校学生组成的“最佳老师评审委员会”颁发的“最佳老师”奖状,奖状下方还写着“奖你一朵小红花”,看似幼稚可笑,侯振挺却把它跟国际和国家重量级大奖的奖状珍藏在了一起。

他的学生中走出了不少杰出的数学家。博士毕业生邹捷中获得了1987年度国际戴维逊奖,成为了继侯振挺之后我国第二位获此殊荣的数学家;与严士健一起培养的博士毕业生陈木法已成为当今国际概率统计界知名数学家,2003年当选中科院院士;博士毕业生陈安岳曾任英国利物浦大学客座教授。

数学奇才刘路,也师从侯振挺。2011年7月初,著名数学家、中南大学博士生导师侯振挺教授专程拜访南京大学数学系博士生导师、数理逻辑专家丁德成教授,与他探讨一些数学问题。丁教授很兴奋地告诉侯教授,“你们中南大学出了个好学生,他叫刘嘉忆!”之后介绍了这个学生在数理逻辑领域的研究成果。侯教授听后,立即拨通了数学院主管学生的副书记陈海波教授的电话,然而查遍了数学院学生档案,也无此人。纳闷、疑惑,侯教授给刘嘉忆的电子邮箱发了一封邮件,很快收到回信。原来,刘嘉忆真名刘路,是中南大学2008级应用数学专业学生。

获悉刘路破解了困扰数学界20多年的国际数学难题“西塔潘猜想”后,侯振挺非常兴奋。他第二天从外地赶回长沙,当晚就请刘路吃饭,考查了刘路的学术水平后,连夜给中国科学院李邦河、丁夏畦、林群3位院士介绍了刘路的情况,请3位院士分别致信教育部,申请破格录取刘路为硕博连读生。

侯振挺唯才是举,不拘泥于考试成绩、科班经历等常规标准。他选拔的人才中,因才能突出而被破格录取者不乏其人。除刘路外,硫酸厂工人出身的李慰萱、身残好学的费志凌、初中学历的何其美等人均是他破格纳入麾下的弟子,这些学生后来均取得了突出成绩。

如今,刘路已博士毕业,在中南大学任教授级研究员。侯振挺对他寄予厚望,他说:“刘路比八十岁的人还成熟,他的第二篇论文比第一篇更好,被称为‘近年来计算理论及相关领域少数重大贡献之一’,他未来肯定会成为数学家。”

都说衡量数学家有两个标准:提出一个理论,解决一个问题。“这两条侯老师都达到了,但他仍为做出新突破努力着。我们的年轻人也要多着眼大问题,要不怕难、敢挑战。”中南大学数学与统计学院副院长郭铁信说,“大气魄的研究者多了,中国的数学研究也定有新可能。我们也在努力培养这样的年轻人。”

今年,中南大学数学学科已入选“双一流”A类学科名单。曾先后担任中南大学数学院院长和党委书记的刘再明表示,有压力也有动力,“学科发展并非朝夕即成,它需要时间、氛围以及扎实的基础。数学学科的成长离不开‘侯振挺’这个名字。”

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