孙永强著名计算机科学家和教育家.doc

孙永强 著名计算机科学家和教育家孙永强著名计算机科学家和教育家2010-05-15 23：27孙永强著名计算机科学家和教育家孙永强，浙江嘉善市人。1955年毕业于交通大学电力系，历任清华大学讲师，上海交通大学副教授、教授。曾担任国务院学位委员会学科评议组成员。从事计算机科学研究50余年，涉及编译原理、函数程序代数理论、软件自动验证、重写技术等多个软件技术分支，在国内外重要刊物和会议发表论文百余篇，培养计算机软件与理论博士30余名，获得国家自然科学奖等多项奖励，是我国著名的计孙永强教授算机科学家和教育家。辛勤耕耘软件杏坛称巨擎1955年毕业于上海交通大学的孙永强被分配到了清华大学工程力学数学系，开始从事计算机科学的教学和研究工作，那时中国的计算机事业刚刚起步，为了配合国产计算机硬件系统的开发，孙永强将研究方向定位为计算机软件。当时算法语言和编译技术的材料还很缺乏，年轻的孙永强带领学生每天扑在实验室，凭借简单的指令手册，日夜调试程序，历经多年攻关，终于在1964年实现了我国第一代编译系统：运行于国产911机器的ALGOL 60编译器。由于911机器只有数KB的内存，程序编译慢，影响了软件的开发速度，经过思考，孙永强大胆提出了分趟编译策略，也就是将编译分成词法分析、语法分析、中间代码生成、优化和目标代码生成等若干阶段，每个子任务完成的阶段性输出存于外存，再在下一个阶段导入内存，借此有效克服了当时计算机内存较小所带来程序编译困难的问题，该技术后在DJS-5机器上加以优化改进，被浙江大学等国内十余家单位采用。为了推广编译技术，孙永强主持编写了程序设计自动化基础(科学出版社，1975年)一书，促进了国内早期程序语言编译器的构建，之后又与陈火旺教授和钱家骅教授一起撰写了程序设计语言编译原理(国防工业出版社，1978年)一书，该书作为计算机专业教材，二十余年来数度再版，赢得赞誉无数，获得了国家级优秀教材一等奖，推动了计算机编译技术的发展。1974年孙永强回到了上海交通大学，他的兴趣也转向了计算机软件理论，他开始思考计算机程序的性质，研究借助程序性质的推导就可以了解程序的执行是否满足给定规范的方法。在他苦苦思索之际，美国的J.Backus教授在图灵奖演说中提出了函数程序代数理论，在该理论中，程序可以看成数学中的函数，而程序的性质可以通过代数的方法推导而出。看到Backus的演讲报告，孙永强立即组织了一个研究组对其可行性进行验证，不久研究组就根据函数式语言FP的代数性质得到了一些重要的基本展开定理，获得了一系列线性方程(组)、非线性方程(组)以及拟双线性方程展开式的求解方法，使用该方法大多数以递归形式表达的函数程序只要根据它的方程形式就可以直接获得相应的时、空效率较高的等价程序，这个研究成果可广泛应用于程序转换、正确性验证等领域。该工作很快就被列入国家自然科学基金资助的重大科技成果，孙永强也于1987年获得了国家自然科学三等奖。研究成果的发表博得了国外著名学者的高度赞赏，FORTRAN语言及FP语言创始人、美国国家科学院院士J.Backus对这项工作非常感兴趣，邀请孙永强赴美访问交流。在访问卡内基-梅隆大学期间，孙永强大胆地将此方法应用于脉动阵列机的验证，并在回国后完成了以FP作为描述语言的多层次的VLSI(超大规模集成电路)自动综合和设计系统。该系统能将一般的典型算法通过上述代数理论的推导自动导出对应的脉动式阵列算法，生成逻辑线路图并绘出CMOS版图。如此能够完整地、多层次地完成一个VLSI自动设计系统，在当时国际上尚属鲜见。1991年在上海交通大学举行的中德电子周活动上，孙永强将这一系统做了演示，受到德国著名计算机科学家Hotz教授、B.Mahr教授及其它计算机科学家的高度赞赏，他们回国后立即写信邀请孙永强赴德介绍此项技术。此应用成果于1993年获国家教委科技进步三等奖，被国家自然科学基金会列为优秀科技成果。在研究函数程序性质取得成果的同时，孙永强在考虑这样一个问题：函数语言在工程实际中应用较少，研究组取得的成果是否可以推广到一般语言编写的程序?是否可以自动判别一个使用一般的算法语言，如FORTRAN，编写的程序满足某种给定的规范?经过数年的研究和实践，一个使用自行开发的定理证明器，以自上向下方式进行程序综合的国内首个用于程序验证的实验系统产生了，该工作完善了Boyer-Moore方法，突破了著名学者Z.Manna关于程序综合必须结合归纳和消解二种方法的论断。与国外同类系统相比，该系统具有可自动生成断言、能处理交错嵌套循环等特点。物理学、数学系的老师纷纷拿着自己开发的FORTRAN程序前来一探究竟，结果证实了系统确能自动验证用FORTRAN语言书写的具有整数类型数据处理的程序。此项研究成果于1985年获得国家教委科技进步二等奖。在研究程序性质时，常常会使用到重写系统。重写系统的核心是重写规则，重写规则指导系统将一个程序转换为一个更简单高效、但语义等价的程序。合流性是应用重写系统首先必须解决的问题，如果重写系统具有合流性，那么不同的规则应用顺序都可以导致同一结果。孙永强和他领导的研究小组在重写系统的两个方面取得了突破性的进展。其一，给出了两个合流重写系统之和是否仍是合流的若干判定条件，这是多年来国际上一直未能解决的理论问题；其二，摈弃了传统方法关于合流性证明必须基于终止性的要求，提出了方程的准完全化方法，该方法突破了传统方法的局限性，为重写系统更广泛的应用奠定了理论基础。之后，孙永强又设计了一种可直接执行的融代数规范和具有优化策略的函数式语言于一体的混合型程序语言，并建立了一种可进行程序开发和应用隐式重写技术进行自动验证的程序环境。成果获得了1997年国家教委科技进步二等奖。随着计算机网络技术的发展，一个软件系统往往涉及多台计算机上运行的程序，如何了解这种系统的性质?孙永强及其研究组将重点放在分布式计算中的基本问题：全局状态检测的理论和方法上。研究组提出了一种检测全局状态的有效重复快照算法，其可保证任一进程在任何时候使用均可得到一致的全局状态，而平均时间复杂度和消息复杂度则小于传统的算法。同时，研究组在理论上对分布式系统的稳定性质进行研究，提出了将回退融合于重放的分布式过程调用模式，并给出了相应算法，使用该算法可将由断点引起的自然停机回退到有效的因果分布断点状态，并根据需要继续回退，从而弥补了回退必须从初始状态重放的问题。为了描述分布式多媒体系统的性质，孙永强及其研究组提出了一种只基于两个时片操作符的多媒体通用同步模型及其相应的描述语言，实现了时空合成、人机交互和多媒体同步的统一描述；接着他们还提出了一种融数据并行、消息传递和共享存储器于一体的平行计算模型，并证明了相关的代数性质，为分布式并行程序性质的分析和验证奠定了基础。访学他国心系民族传英名自改革开放以来，孙教授就带领研究小组，致力于计算机理论与软件的研究工作，取得的成果获得了国内外著名学者的高度赞赏，并多次应邀访问美国、日本、德国等国家。1984年10月，孙教授应邀访问美国卡内基梅隆大学(CMU)，进行为期2年的学术访问、学习与交流。CMU的计算机学科名列世界前茅，计算机系的Edmund M.Clarke教授长期从事模型检测方面的研究，不仅在理论上取得了重要的突破，还将这一技术成功用于芯片验证。来访之前，Clarke教授就对孙永强在函数式语言性质方面所做的工作表示了极大的兴趣，并且非常希望他能加入到自己的研究团队中。当时美、日、西欧等国家均在进行基于VLS I的自动综合和设计系统的研究，而中国在这个领域技术还比较薄弱。凭借多年的研究工作经验，孙永强认为脉动式阵列方法将有助于中国在VLSI自动综合和设计系统研究方面取得进展，就向Clark教授阐明了自己的想法，希望从事脉动式阵列算法方面的工作，这意味着要放弃优越的研究条件而走一条艰辛的探索道路，Clarke教授对他的决定感到不解，但最终还是被这位勤勉、执着的学者所折服，理解了他的研究方向和思路，在许多方面提供支持，并与他结为挈友，经常一起探讨计算机科学问题。身在异国的孙永强，心系祖国、情牵母校，一刻也没有忘记发展中急需人才的祖国，没有忘记培育自己成长的母校，为了尽快学成回国，他刻苦钻研，从不懈怠，在Clark教授的帮助下，研究在较短时间里得到了进展，他提出S泛函型的概念并给出了将其用于脉动阵列机验证的算法，展现了过人的才华与创造性。首届图灵奖获得者美国国家科学院院士A.Perlis教授认为在程序语言和程序系统领域中，他(孙永强)无疑是第一流的计算机科学家，在FP方面的成就可与美国任何相关成就相媲美。正当学术研究不断取得成就的时候，孙永强收到了母校的一封来信，得知学校计算机专业正准备申请国家重点攻关项目，需要他回国作为学科带头人，组织相关的攻关工作,孙永强立即向导师Edmund M.Clarke说明情况，提前结束了访问行程。回国后的他，不顾时差，即刻投入工作中，作为计算机系学科带头人，兢兢业业，承担了多项科研攻关项目，所取得的成果均达到国际先进水平。此后，孙永强相继访问了耶鲁大学、马里兰大学、东京大学、京都大学等世界著名院校。在访问日本东京大学临近结束时，校方提供了宽厚的研究条件以挽留孙永强。然而，面对广阔的事业发展前景和优越的生活条件，孙教授却做出了一个让许多人为之惊讶而敬佩的决定：按时回国，回到母校交大。他认为人的青春，只有依附于事业，依附于我们这个伟大而又坚强的民族，才能闪闪发光！日本东京大学米田信夫教授曾不解地问他：回国后，很多事情你都要从零做起，我们这里有很好的实验环境，你可以作自己喜欢的研究，为什么还要回去呢?孙教授只是淡然一笑，说：我们交大的校训就是饮水思源，爱国荣校。在我学有所成的时候，应该为国家，为学校做一点事。孙永强身上所体现的严谨勤勉、诲人不倦的学者风范和心系民族、无私奉献的爱国情怀深深感动了外国学者，他们佩服孙永强的为人之道和科学道德，愿意和孙永强一起进行科学探索，孙永强也将多位自己的博士生和课题组的青年教师送往CMU、哈佛、东京大学等国际知名学府联合培养或进修访问。国务院学位委员会学科评议组部分成员合影(左一为孙永强教授)广植桃李英才弟子遍寰中传道、授业、解惑、关怀、站在巨人的肩膀上，我们看得更高更远提起他们的导师孙永强教授，如今已渐成大器的学生们赞不绝口，有说不完的崇敬。作为上海交通大学计算机系的第一位博士生导师，孙永强教授在一线教学岗位上兢兢业业辛勤耕耘了几十年。孙永强教授言传身教，治学上实事求是的严谨态度，脚踏实地的务实作风给学生树立了很好的榜样。高瞻远瞩的孙永强教授每次交流回国，必然带着用省吃俭用的钱购买的大量最新书籍资料，他会连续数日为博士生、研究生介绍国外的新理念、新技术、新方法，恨不得把所学所悟悉数传授。同时，孙永强教授还坚持每周出席讨论班，和学生一起讨论学术上的问题。在艰辛的探索之路上，孙永强教授为弟子们广拓渠道，只要有需要，他一定竭尽所能为学生创造条件。看到研究生学习计算机基础理论遇到困难，在得知学校应用数学系的沈灏教授在相关领域有多年的研究，孙永强教授就毅然取出个人经费聘用沈灏教授为学生开设范畴论课程，并一起探讨其在计算机科学中的应用；得知有博士生在研究计算机逻辑遇到难题，就特地邀请南京大学的宋方敏老师前来讲学指导。在研究上，孙永强教授从不对学生提机械的硬性要求，总是鼓励独立思考，并在迷惑之时给予及时的指点，只要有机会，孙永强教授总是竭尽所能推荐弟子出去交流以增进知识。孙永强教授授业解惑孜孜不倦，对弟子的关怀胜似亲人。学生陷入生活困顿情绪波动，孙永强教授总能先行觉察，并耐心疏导排忧，给予尽可能的经济帮助，让学生感受学校的温暖。孙永强教授先生还教导学生要践行君子之道，在利益上要舍让，在实践上要笃行，在科学上要进取，怀仁者之心以惠民报国。名师出高徒，他培养的学生如今大多成为各个单位的教学和科研骨干，有10余位已成为国内著名高校的正教授，有3位被聘为国外知名高校的终身教授，他们正秉承孙永强教授身正为师，德高为范的精神，为国家奉献才智，为社会输送人才。孙永强教授和部分学生合影倾其心智计算学科谋发展进入新世纪的上海交通大学计算机科学与工程系的学科建设和科研成就如今在国内享有较高的声誉，在国际学术界也呈现可喜的活力，这当然要归功于一大批计算机系骨干教师的长期奉献。然而，回顾历史，一个从事舰船专用计算机教学和研究的教研组，随着改革开放，能迅速发展成为一个拥有计算机科学与技术全国高校重点一级学科的知名计算机系，这和孙永强教授和老一辈骨干教师的不懈努力是分不开的。孙永强教授在交大计算机系理论和软件学科以及计算机科学一级学科的建设中倾注了大量心血，作为曾经的学科带头人，大到学科发展方向和规划，小到研究生课程设置和培养研究所规章制度，他事必躬亲，身体力行，他坚持主张学科的发展方向要有特色，要持之以恒，要具有前瞻性，并且要做到理论和工程相结合，要从国外引进年轻的一流人才等等。陆汝占教授回忆道：孙教授指导的研究生叶之江从事的函数式程序自动展开，漂亮精致的理论分析和证明，具有先进的理论和技术水平，曾获慈云桂院士的鼎力推荐，获国家科技进步奖，并将交大计算机专业明确地分为软件与科学理论、硬件和应用三大专业方向，从此奠定了交大计算机专业在全国专业学科评比排名中的地位。另外，孙教授引进人才方面也是独具慧眼，前系主任就是孙教授很赏识的理论研究创新型人才。孙永强教授还特别关心系里年青教师的培养。系里的青年教师遇到棘手的职称、住房和经费等问