作为智库角色的华罗庚先生

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作为智库角色的华罗庚先生

作者：陈安 | 发表时间：2023-5-15 14:23 | 个人分类：人论 | 系统分类：人物纪事

5 月 14 日下午是中国科学院科技战略咨询研究院每年一度的“公众科学日”，这一天举办了以“华罗庚与智库”为主题的报告会，战略院陈文开书记致开幕词，华罗庚先生的小女儿华密和先生张小冲，华先生当年推广双法的左膀右臂陈德泉、计雷研究员，以及一直从事华氏经济数学模型研究的刘家壮教授和夫人参加了本次活动。我荣幸地受邀对华先生从六十年代开始的智库角色进行了一个小时的报告，到场了很多小朋友和他们的家长（约 300 人）。

中国现在正在建设各个层次的智库，包括国家级的高端智库，而之前的新中国智库则多数来自于学术精英的自觉自为，其中的华罗庚先生就是杰出代表。

华罗庚早期从事数学研究，在数论、多复变函数论、代数等几乎所有的领域都有独到的贡献，并进入了国际主流，成就为国际同行所敬佩；菲尔兹奖得主丘成桐（哈佛/清华大学教授）这么评价华先生：“起于江南，负笈清华。浮四海，从哈代，访俄师，游美国。创新求变，会意相得。堆垒素数，复变多元。雅篇艳什，迭互秀出。匹夫挽狂澜于既倒，成一家之言，卓尔出群，斯何人也？其先生乎。”

后来，在他的弟子王元院士的带动下从纯数学进入了应用数学领域，在数论于数值分析中的应用做出了很好的工作，两个人合写的一本书成为著名的斯普林格出版社在中国改革开放后出版的第一本中国人的学术著作。到了华先生五十岁的时候，他开始考虑数学的广泛应用问题。所谓的广泛，就是上至国家决策层，下至普通百姓的衣食住行或生产线级的优化，中间还兼顾到机构/组织/企业/单位等的计划规划等。在这方面他取得了巨大的成功！


图 1 我搜集的有关华罗庚的书（部分）

这是人类历史上在科学普及方面做的最伟大的工作，按照贝尔电话公司的格拉汉姆的说法，“他善于推销数学”，“比起历史上任何一位数学家来，受他直接影响的人可能更多”。他的这些数学方法甚至可以让不识字的炸油条的大嫂受益——节约了食用油的使用并选择了最好的油温。

在当时，人们的理解还局限于数学方法在实践中的应用。而到了今天，我们发现，这些方法难道不是一个智库从小规模的作坊层级问题一直到国家级战略性问题的规范化、科学化、简约化的方法吗？

确实，从华罗庚先生的经济数学模型看，他就想基于投入产出矩阵给出国民经济中各生产部门的最优“产综”比例，这样，整个国民经济就会按照最快的速度协调发展下去。

他利用了矩阵中的 Perron-Frobenius 定理，也就是有一类矩阵只有正特征矢量，这个定理用在宏观经济布局与发展方面是恰好合适的。该成就最初写成论文后迎来了比较混乱的一个阶段，手稿竟至丢失，后来，华先生又已惊人的毅力重新回忆再度完成，后以系列 11 篇论文的形式发表于《科学通报》，他成为中国第一个美国科学院外籍院士后，受邀在美国科学院院刊上发表介绍自己成就的论文，也选择了这个研究成果。

华罗庚的这套方法当时是只考虑了计划经济大范围优化的问题，后来我的老师刘家壮教授团队又把这个强约束不断放松到市场经济的假设上来，在考虑进出口、消费等条件下又给出了华氏模型的改进版。事实上，刘老师和我的师兄师弟师妹们做了大量这个方向上的研究，可以说说清楚了当代宏观经济的最优化发展问题。

这是大规模的智库问题。


图 2 华罗庚星模型

华先生做的更大量的工作则是推广优选法统筹法，几乎遍及全国（除港澳台外）各个地区，唯一一个没有进入的西藏地区也在四川的藏区进行过推广，算是也沾了西藏的一个边。

这些推广是数学在人类历史上所做的最大范围的应用，加之中国地大、人口众多，这一推广事实上把数学中和人类活动相关的模型尽最大努力做到了范围最广，应该是空前绝后的。

优选法以黄金分割的 0.618 为基础，按照这个思路可以将实验的次数做到最少，最后找到最佳的方案。据一位学习了 0.618 法的“湘点大师”自述，“1973 年 5 月，华罗庚到火宫殿进行了一个多月的“优选法”实验，饮食公司把我调到火宫殿帮忙。当时华罗庚拄根拐杖，弓着背，走路颤颤悠悠的，他先看油条配方，没什么问题，就建议控制油温。比如炸小油条，以前的油温是 230 度以上，他把油温控制在 224 度，炸出的油条体积最大，口感最好，耗油量最小。以前 100 斤面粉要耗 40 多斤油，经他改良，100 斤面只耗 24 斤油。当地媒体做了报道，德园的发面技术也开始采用优选法，控制温度和时间。公司把我调到技术科，推广优选法，从 1973 年做到 1980 年。”


图 3 金坛的华罗庚公园大门

看上去炸油条这样的小问题不值得华罗庚这样的大数学家来考虑，但是他确实将这个问题转化为一个简单的方案优化选择模型，然后用了几次实验就把最优配比算了出来，而又因为这个例子格外的接地气，所以各地宣扬优选法的时候都愿意把它作为案例进行描述。最后“华罗庚教授成了炸油条的大爷”。

其实有更多不那么让人感觉喜闻乐见的例子，比如某工厂曾面临采用酸洗液洗去金属元件氧化皮的问题。华罗庚经过分析后，将问题变为数学问题：配 500 毫升酸洗液，水、硝酸和氢氟酸各放多少效果最好？

根据经验和有关资料，工厂原先拟定：硝酸加入量的范围是 0-250 毫升，氢氟酸的范围是 0-25 毫升，其余加水。华罗庚指出，如果采用排列组合的方式进行，需要进行 650 次试验，这是既花时间又花物力的试验，其实利用优选法共试验十四次，所找到的配方已经能很好地满足生产的需要了。

接下来是中观的智库问题。

1964 年，除了一些生产过程中需要优化的问题之外，他又了解到工厂生产整体层面的一些管理问题，如生产的安排、进度、工期等。而当时，杜邦公司用这一方法大大缩短了改建工厂的时间，美国北极星导弹因为使用了 CPM（关键路径法）和 PERT（计划评审法）方法也使得研制时间大大缩短。华先生去伪存真，并将网络计划方法通俗化形象化，创造了中国风格的统筹方法（Overall Planning Method）。


图 4 我带着儿子拜访华罗庚故居（镇江丹阳访仙镇）

和炸油条类似，他且举了一个特别通俗的例子来说明这一问题——

想泡壶茶喝。当时的情况是：开水没有。开水壶要洗，茶壶茶杯要洗；火已升了，茶叶也有了，怎么办？

办法甲：洗好开水壶，灌上凉水，放在火上，在等待水开的时候，洗茶壶、洗茶杯、拿茶叶，等水开了，泡茶喝。

办法乙：先做好一些准备工作，洗开水壶，洗壶杯，拿茶叶，一切就绪，灌水烧水，坐待水开了泡茶喝。

办法丙：洗净开水壶，灌上凉水，放在火上，坐待水开，开了之后急急忙忙找茶叶，洗茶杯，泡茶喝。

上面的哪一种办法更省时间？

谁都能一眼看出第一种办法好，因为后二种办法都“窝了工”。当然，这只是生活中小事，但它就能引出一项对于生产计划非常有用的统筹法来。

其实，就是在所有的工作中，要把那些可以并行的全部并行化，不得不串行的再做串行处理。整个网络中时间最长的那条路径就是这个计划要经历的时长。

而泡茶存在三个方案的这个例子一下子把统筹法最本质性的东西取了出来，言简意赅、简介明了。这篇《统筹法平话》的文章最初发表在《人民日报》，后来又印刷成了单行本，全国各地几乎都有盗印，当然那个时代也没有盗版一说。如果华老要拿版税的话，应该有上百万的收入，哪怕一本书只抽一分钱的搬水，总数都能达到这个数。


图 5 华罗庚弟子群像（金坛华罗庚纪念馆）

1971 年，国务院召开各部委领导会议，部署“双法”推广。随后双法又被列为全国重点推广项目之一。华罗庚创造性组织和领导了全国性的推广应用“双法”小分队，应邀到全国大部分省、市、自治区开展工作。在港澳台之外的大陆几乎所有省市区，几百个城市，上万个工矿企业，向广大的工人、工程技术人员、管理干部传授“双法”。十多年来，“双法”成果遍及各行各业，“节节优选，全面统筹”的科学思想也在人民群众传播开来。追随者远超“弟子三千”！我爸爸当时正在读中学，就曾经听到来自曲阜师范大学的小分队的报告会。而曲师大的人已经是华老学生的学生了。

后来的两淮煤矿，大庆油田都成功地应用了统筹法规划自己的工厂建设和油田开采，直到现在，这些企业依然有很多老职工记得追随华罗庚先生推广统筹法的岁月。

华罗庚先生还是建设中国科学院计算技术研究所的主要推动者，是当时的筹备组组长，当时还在清华大学内部的中国科学院数学所以及不远处华罗庚的家就是筹办计算所的诸位大神们商讨此大事的主要地点。虽然华罗庚自己后来并没有从事计算机科学的研究和开发，但这更加充分地展示了华先生的远见卓识——如果说前面的微观、中观和宏观的智库方法是华罗庚亲力亲为提出来的，那么计算技术作为中国发展未来的取向与选择就纯粹是展示了华罗庚作为智库的能力和水准。他知道这个重要，自己不一定做，中国一定要做！

当然，到了今天，由个别知名学者从自己的胸怀和视野有远见地进行国家未来发展规划的做法已经转换为由建制化的智库机构来完成，但是华罗庚先生当年提出来的诸多方法依然可以作为生产特殊的智库产品的方法和手段，当年那些思路今天依然不过时。事实上，中国科学院科技战略咨询研究院的科研人员们正在当年前辈们主动做智库的基础上提出更多更科学的方法，在更多的领域进行实践，争取为未来国家的决策、建设和发展服务。