杨嘉墀：中国自动检测学奠基人

图3.6　杨嘉墀

杨嘉墀（1919—2006年），江苏吴江人，空间自动控制学家。航天技术和自动控制专家，仪器仪表与自动化专家，自动检测学的奠基者。中国自动化学科、中国自动化学会和中国仪器仪表学会的创建人之一，如图3.6 所示。

1919年7 月16 日，杨嘉墀出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。1930年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。1937年，他以优异的成绩考入上海交通大学电机工程系。在上海交通大学四年，正值抗日战争，因此他的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，他应聘到西南联大电机系担任助教。在任教期间，他一边工作一边学习，有了更为扎实的理论基础。1945年，他参加公费出国学习的统考，后被录取，但因当时正值第二次世界大战的最后决战阶段，直到1947年，他才到美国，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。在美国留学期间，杨嘉墀发奋学习、刻苦钻研，除了在哈佛大学读研究生课程外，还修读了该校物理系和麻省理工学院电机工程系的课程以及该系有关学科的课程，大大扩展了知识面，锻炼了实际工作能力和创造能力。1950年至1956年，他先后被聘为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）高级工程师。

1956年杨嘉墀响应中华人民共和国的号召，率领全家毅然回到了祖国。当时正赶上国家制定十二年科学技术发展规划，并提出了落实规划的“四项紧急措施”，就是指最紧急要抓的四个领域或四个方面：电子学，半导体，自动化，计算机。当时，国家对落实“四项紧急措施”很重视，集中了全国可以集中的科学力量，包括一部分刚从国外回来的人。杨嘉墀是作为归国专家、学者参与了筹建中国科学院自动化所、自动化技术工具研究所的工作，并担任室主任，与其他一些相应的研究机构一道，率先开展了火箭探空特殊仪表等方面的研究工作。

1957年10 月和1958年1 月，苏、美分别发射的人造地球卫星相继上天之后。1958年5 月1 日，毛主席在中国共产党八大二次会议上发出了“我们也要搞人造卫星”的号召。中国科学院考虑到开展研制和发射人造地球卫星工作对未来科学技术发展的重大影响，提出了把开展研制和发射人造地球卫星列为中国科学院1958年第一项工作的重大任务。于是，在1958年7 月至8 月，中国科学院成立了“581”组，专门研究卫星问题。组长是钱学森，副组长是赵九章，成员有院内外十多位专家，杨嘉墀参加了这个组。为了向国庆献礼，“581”组在两个月内完成了两种火箭箭头的模型，并在中关村搞展览，毛主席等党和国家领导人都来参观，影响很大。

到了20 世纪60年代，国家度过了经济困难时期，发射卫星的计划重新启动。1965年中央专门委员会第十二次会议批准了国防科委关于制定人造地球卫星发展规划的报告。中国科学院于5 月、6 月组织召开了一系列规划论证会议，7 月1 日上报了关于发展我国人在地球卫星的规划方案建议，杨嘉墀当时参加了北京和外地研究人员组成的规划组的工作。规划中建议我国10年内着重发展应用卫星系列。中央专门委员会第十三次会议原则上批准了中国科学院起草的规划方案建议，并决定第一颗人造地球卫星争取在1970年左右发射，中国科学院为了落实上述指示，1965年8 月17 日确定了有关组织及领导。

经过几个月的工作，设计组提出了我国第一颗人造卫星的总体设计方案。1965年10 月20 日，由中国科学院主持召开了全国性的方案论证会，这个被称“651”的会议在老的科学会堂共开了42 次，这也是一个创纪录的长会议，对设计卫星的大总体和卫星本体的多个问题都做了深入而广泛的探讨。

1967年，杨嘉墀参加了中国科学院“关于发展我国人造地球卫星工作的规划方案”的论证工作，并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地球卫星“东方红1 号”的总体方案论证。

1966年，为适应我国航天事业的需要，杨嘉墀受命负责领导并参与我国第一颗返回式卫星姿态控制系统的研制工作。

在控制系统的设计中，杨嘉墀及其同事提出了很多颇具特色的设计方案，有些方案是当时国外同类卫星所未有的。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实验就验证了这一方案的可行性。为了验证卫星控制系统设计方案的正确性，杨嘉墀参与了一系列的仿真试验。他们利用伪随机码作为噪声，对测量系统进行了实验验证。他们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，还利用单轴气浮台进行了全物理仿真试验。通过这些试验，他们发现一些工程实际问题，验证了控制系统的正确性和可靠性。

1975年11 月，杨嘉墀参与了我国人造地球卫星试验队，在渭南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卫星在第一天运行期间姿态控制系统的工作情况。他根据遥测数据，正确判断了卫星能按计划运行3 天，为试验队领导的决策提供了科学依据，使我国第一颗返回式卫星能按预定时间返回地面。

飞行试验成功后，杨嘉墀指导了遥测数据的处理工作，从而使我国第一批返回式卫星不但保持了100%的回归成功率，而且还在控制方法和系统性能上有所提高。

我国第一颗返回式卫星于1978年获全国科学大会科研成果奖，于1985年获国家科学技术进步特等奖。

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数是结合实际的理论研究。此后十余年，他共培养5 名博士和6名硕士，为培养我国自动化控制高级科研人才做出了贡献。

1963年初，国防科委向中国科学院自动化研究院下达研制核爆炸试验用测试仪器的任务（即“12 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，杨嘉墀负责抓总技术工作。(https://www.xing528.com)

1963年1 月，国防科委领导向有关部门传达了毛主席，党中央关于要进行我国首次核试验的决定，并要求参与人员在1964年6 月以前完成各项准备工作。

当时，杨嘉墀已担任了中国科学院自动化研究所的副所长，在核弹试验用测试仪器研制工作中，自动化所具有具体承担着三项任务。其中一个是火球温度和亮度测量仪器，由廖炯生和肖功弼负责。大家知道，原子弹爆炸时有一个很亮的大火球，他们研制的仪器就是判断、测量爆炸时原子弹产生的能量，因为爆炸时的亮度范围很宽，光闪得又很快，国内没有这样的测量仪器和设备，他们就在已有的工作基础上，与北京师范大学天文系合作，利用太阳光的能量做实验。

杨嘉墀等接受任务后，国防科委领导一再向他们强调，准确地测定火球温度，对确定核爆当量及光辐射破坏效应有着决定性意义，这更增强了这些中国科学家的责任感。为了确保任务的完成，所里有关的科研人员积极参加课题组的方案讨论和技术攻关工作，还请来所外的有关专家共同确定方案。在研制工作的关键阶段，中国科学院裴丽生副院长每月要听一次他们的工作汇报，并当场指定有关部门帮助解决工作中的困难。强烈的责任感和事业心促使他们夜以继日地工作，大家积极性都很高，也没有任何怨言，平日里没有休息，没有节假日。1964年春节也只休息了一天，大年初二大家便来到所里工作。因为杨嘉墀和所里的科技人员都很清楚，他们担负的使命关系到一个国家国防科学事业的发展。

1964年4 月，仪器研制工作已经完成，为了实际检验仪器的精度，杨嘉墀通过国家科委到国家计量局借到了从苏联引进的、国内唯一的量程达10 000 K 温度基准的计量仪器。用我国研制的仪器和借来的温度基准同时测量太阳的温度，误差在正负15 摄氏度之间，这个差值是在温度基准的误差范围以内的，动态反应时间小于1 毫秒。

杨嘉墀深入研究，充分论证，提出了采用反馈式光电倍增管线路的大量程温度设计方案和采用变磁阻式压力传感器的设计方案。不久，这个设计方案被批准确定。经过奋发努力，全力拼搏，1964年3 月，他们完成该项研制任务，为1964年10 月我国第一次原子弹试验及1965年和1966年的两次原子弹试验的顺利进行做出了重要的贡献。

1964年5 月，经国防科委组织专家验收，仪器的各项指标均已达到或超过任务要求，顺利地通过了验收。

1964年6 月，两位同志将杨嘉墀等研制好的两台仪器安全护送到核试验场。参加测试仪器研制工作的科研人员在西北的试验场艰苦地生活了近半年。直到1964年10 月16 日下午3 时成功地进行了我国首次核试验，这一任务才算告一段落。

当听到第一次核试验圆满成功的消息时，当杨嘉墀等研制的两台仪器都成功地测得火球的温度时，杨嘉墀流出了喜悦的泪水，他为过去一切艰苦的努力换来的成功感到欣慰，更对未来的科学事业充满信心。

1965年至1968年间，杨嘉墀领导的测量组又完成了火球光电光谱仪及地下核试验火球超高温测量仪的研制工作，并成功地应用于我国首枚氢弹试验和首次地下核试验。

1968年，“原子弹和氢弹的突破与武器化”的科研成果荣获国家科技进步特等奖。中国科学院自动化所承担的“核爆炸试验检测技术及设备”作为分项目也同时获奖，这是国家给予的荣誉。这些成果再次说明，中国人民完全可以依靠自己的力量发展尖端技术，中国科学家具有不容低估的科研开发实力。

杨嘉墀回国的那一年，我国制定了12年科学发展规划。规划中，将电子学、自动化、计算技术和半导体等新兴学科列为重点发展项目。杨嘉墀正在担任中国科学院自动化研究所研究员、副所长期间，组建了自动化工具研究室和若干针对国防研制任务的研究室。不久，他结合在中国科学技术大学自动化系任教授的教学工作，创建了自动化学科及自动检测分支学科。1957年，他参与了中国自动化学会的筹建工作，担任了中国自动化学会常务理事、副理事长和理事长。同年9 月，他参加了国际自动控制联合会（IFAC）的成立大会，中国自动化学会成为该国际组织的18 个发起国之一。杨嘉墀曾被选为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。他积极参与有关自动化和自动检测方面的国际学术活动，组织代表团去一些国家访问，进行学术交流，并多次为中国自动化学会组织在我国举行国际会议，为我国自动化科学技术的发展提供了重要参考信息。他参与创办我国自动化学术刊物《自动化学报》，并先后担任副主编、主编。在他的积极努力下，《自动化学报》出版了英文版，由Allerton 出版公司负责在国外出版发行。

1979年，杨嘉墀参与组织创建了中国仪器仪表学会，他连续担任第一至第四届理事会的副理事长。他曾多次率领我国科技代表团去美国、英国及日本等国家访问，进行学术交流，与很多国家的自动化学会、测量与控制学会建立了合作关系，有力地促进了自动化学科、自动检测分支学科及仪器仪表技术的发展。

杨嘉墀结合研制项目，深入地进行了科学技术的理论研究工作，撰写并发表了很多重要学术论文，如《中国近地轨道卫星三轴稳定姿态控制系统》《返回型对地定向观测卫星姿态控制系统及飞行实验结果》《仪器仪表和系统》《中国空间技术的二次开发与应用》等，都极有学术价值。他还担任了《中国大百科全书》自动控制与系统工程卷的副主编，该书已由中国大百科全书出版社出版。

1983年，杨嘉墀倡导并组织了全国15 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。1986年，中国控制系统计算机辅助设计工程化软件系统被国家列为重大科研项目，所取得的成果达到了当时国际先进水平。

1973年4 月，根据周恩来总理的指示，中国科学院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。他率领代表团在日本参观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院校。归国后，他向有关部门提出了发展我国高新技术，促进我国现代化建设的建议。1985年，他又先后两次出国考察，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，杨嘉墀与陈芳允、王大珩等几名著名科学家一起在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20 世纪末至21 世纪初的四化建设打好基础，并提出了“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”的指导思想。他们的信受到了党中央的高度重视，1986年3 月，邓小平做了重要指示，随后国务院主持制定了《我国高技术研究发展纲要》，即“863”计划。这一纲要描绘了我国7 个高技术领域在20 世纪内的发展蓝图。近几年来，杨嘉墀努力探索我国高技术产业化的道路，促进科研成果转化为生产力。他为我国高技术的发展做出了重大贡献。

杨嘉墀说：回顾历史是为了不要忘记过去，回顾历史更是为了创造未来。对于当年参加“两弹一星”研制工作的科学家们、团结协作，为发展我国高科技事业而拼搏的精神，不仅我们不能忘记，子子孙孙也不能忘记，而且还应成为今天激励青少年努力建设社会主义现代化强国的动力。