一九九七年


现代运筹学的兴起可以追溯到二十世纪初期,但其概念和方法的系统提出却是在第二次世界大战期间。当时,为了在大范围的空战演习中评价新的技术,英国科学家们致力于研究对新技术的有效性的度量,这一研究被称之为“Operational Research”(简称为OR),这就是运筹学名称的由来。

运筹学是使用科学的方法去研究人类对各种资源的运用、筹划活动的基本规律,以便发挥有限资源的最大效益,来达到总体全局优化的目标。这里的“资源”是广义的,既包括物质材料,也包括人力设备;既包括技术装备,也包括社会结构。

第二次世界大战结束后,运筹学的研究中心从英国转移到了美国,从军事部门转移到了管理部门,研究的范围也渐趋扩大。但是运筹学的真正发展是在50和60年代,其标志是1949年线性规划理论的建立。然后,于1951年开始创立了非线性规划理论;1954年建立了网络流理论;1955年创立随机规划以及1958年创立了整数规划理论。其他,如排队论,存储论和马氏决策理论也在同期得到了迅速的发展。在钱学森、许国志教授的大力倡导下,我国第一个运筹学小组于1956年在中国科学院力学研究所成立,并于1958年组建成运筹学研究室。同年,数学研究所在华罗庚教授的领导下也开始从事运筹学的研究,并于1959年建立了运筹学研究室。从那时开始,在钱学森、华罗庚、许国志、越民义教授的直接指导和积极参与下,运筹学在中国取得了蓬勃的发展。自1991年中国运筹学会成为中国科协的一员以来,在科协领导的关怀和指导下,工作上了一个新的台阶。值此科协成立四十周年纪念,我们回顾运筹学在中国的发展历程,对照运筹学在国际上的发展趋势,将利于中国运筹学将来的发展,使其在贯彻科教兴国的战略中发挥应有的作用,为增强我国的综合国力作出贡献。同时,通过这一回顾,也使科协领导和兄弟学会更了解中国运筹学会的情况,便于以后的多学科交叉合作,促进相互共同发展。

一、中国运筹学会的组织发展


1980年4月在山东济南召开了中国运筹学会(当时从属于中国数学会)的第一届代表大会,由当时的中科院副院长、中国数学会理事长华罗庚兼任运筹学会理事长,越民义、许国志和余潜修教授为副理事长。第二届大会是1984年在上海召开的。越民义教授当选为第二届理事长,余潜修、刘源张、桂湘云三位教授当选为副理事长。第三届大会于1988年在安徽九华山召开,徐光辉教授当选为理事长,副理事长为管梅谷、常本英和吴沧浦教授。1991年中国运筹学会被批准参加了民政部的全国社团首批登记大会,成为全国性一级学会和科协的正式成员。学会的第四届大会于1992年在四川成都召开,此为取得法人资格后的第一届大会,按当时向民政部报批文件的要求,第三届理事会继续履行职责。1996年第五届全国代表大会在西安举行,笔者就任为本届理事长,吴沧浦、常本英、俞文此、赵玮、程侃教授任副理事长。

中国运筹学会自成立以来相继成立了东北地区、西北地区、中南地区、西南地区、内蒙古自治区、河北省、山东省、以及北京、上海、天津等地的运筹学分会。这些分会为组织地区性活动起了很好的组织的作用。此外,在中国运筹学会下还成立了专业委员会,其中有:数学规划专业委员会、排队论及其应用专业委员会、可靠性数学专业委员会、决策理论及应用专业委员会、计算机模拟与信息技术专业委员会、智能计算专业委员会、排序专业委员会以及智能计算专业委员会。这些专业委员会每隔一、二年组织学术交流,促进了各子学科的发展。

二、运筹学科的内涵和面临的挑战


运筹学是一门独立的新兴科学,这早已为国际社会所公认。说它是独立的,因为它区别于其他学科(例:基础数学、物理、生命科学等),有它本身特定的研究对象,它有自成系统的基础理论,以及相对独立的研究方法和工具。它的发展与社会科学、技术科学和军事科学的发展紧密相关,已成为一项工程与管理学科不可缺少的基础性学科。它的方法和实践已在科学管理、工程技术、社会经济、军事决策等方面起着重要的作用并已产生巨大的经济效益和社会效益。同时,运筹学以越来越快的速度渗透到信息科学、生命科学、材料科学和能源科学等前沿基础性研究中去,又成为这些学科所不可缺少的研究工具。总之,运筹学是一门集基础性、交叉性、实用性均很强的学科。

根据这种背景按照科协学发[1997]023号文件,中国运筹学会在今年组织了运筹学领域的专家进行了讨论和调查研究,提出了运筹学学科分类的意见。在“意见”中,运筹学的二级学科共分为15个,按其内涵可以分成三大部类:第一类是运筹学的基础理论,包括规划理论,随机运筹理论,组合及网络优化理论,决策理论。第二类是是有特定对象的运筹学理论与方法,包括工业运筹学,农业运筹学,交通运输运筹学,公用事业运筹学,军事运筹学,金融、市场、保险运筹学等。第三类是运筹学同其他自然科学和人文科学的交叉。例如,计算运筹学、工程技术运筹学、管理运筹学,生命科学运筹学等。

在二级学科以下,又设立三级学科。以规划理论为例,下面的三级学科为线性规划,非线性规划,动态规划,参数规划,整数规划,多目标规划,不可微规划和全局优化。其他如随机运筹理论下有13个三级学科;组合及网络优化理论下有4个三级学科;决策理论下有6个三级学科等等(详见附件1)。

运筹学发展到今天,每一个三级学科都发展了系统的理论和专用的技巧和方法,其内容之丰富,使当作为本科生的主课时,只能讲其主要的结果。今天的运筹学理论家,也越来越少同时精通几门三级学科的专家。

OR采用了分析方法,分别对不同的逻辑结构发展了有关的理论,亦即大大发展了运筹学的第一类二级学科,但对第二、三类的发展却不尽人意。也就是通常所说,理论的发展与实践应用效果大大脱节,这种现象在西方自七十年代起就得到了注意。七十年代末和八十年代初,以欧洲运筹学会联合会的杂志EJORS为论坛,对OR的新发展展开了讨论。这些讨论指出了OR在发展中所面临的四大挑战:

1. OR教育问题
目前还缺少真正的运筹学课程,这一课程除了要教象数学规划、排队论、摸拟等已转化为特殊领域的数学以外,还应教会学生同别的学科的交流,学习某些行为理论以及理论与模型如何应用于解决问题等方面。使培养出来的学生成为一个职业OR工作者,而不是附属于管理、工程和数学的学生。

2. OR软件问题
在微型机如此普及的年代里,OR没有利用所提供的机会。我们缺少面向用户的各种OR 软件。这样,OR同目前计算机的迅猛发展拉开了距离。

3. OR的交流问题
OR的学术会议仍是一种封闭式的、学术程度很高的会议,只有从数学体系中培养出来的学生才能在会上向同行们作学术报告。他们不懂如何去做一个面向管理人员的报告。

4. 对OR理论的理解的误区
在部分人谈到OR的理论与实践分离的问题时,把理论指为数学。OR还缺少非数学理论,为工程师们所用的理论,正是缺少了他们,造成了理论和实践的脱节。

八十年代初提出的问题目前还存在,解决这些问题也是中国运筹学工作者在一直努力着的事情。

三、我国运筹学界取得的科研成就


我国大规模的运筹学活动起始于一九五八年,在为工农业生产服务的思想指导下,主要是数学家们走向工厂、农村,建立数学模型,解决生产中的实际问题。当时的运输问题的“图上作业法”和“打麦场设计”,就是运筹学应用的重要例子。“中国邮路问题”这一全世界运筹界均知晓的模型也是在同一时期由管梅谷教授提出的,这一切成为早期中国运筹学的奇花葩草。一些数学家在这些群众性的运动后留在了运筹界,开始了我国运筹界比较正规的研究。1960年中国科学院力学研究所与数学研究所的两个运筹室合并成一个运筹学研究室,建制在数学研究所。排队论、数学规划与图论成为当时主要的研究方向,其他还有交通运输、动态规划、质量控制、经济、......等方面。其中排队论的研究工作成果取得了长远的影响,美国纯粹与应用数学访华团在美国国家科学院正式出版的访华报告书中称“中国在诸如排队论等领域已十分迅捷地达到了这些领域的前沿”。越民义、吴方、徐光辉等对该项目的研究成果在1978年获得了全国科学大会奖。徐光辉教授的“随机服务系统”一书在海内外有很大的影响。

与此同时,1963年在中国科学技术大学的应用数学系开设了运筹学专业,由中科院数学所运筹室的运筹学先驱者们包搅了全部课程的讲稿。这是运筹科学在中国大学中第一次设本科专业,其影响十分深远,现在在全国各高校的管理、工商学院和工程类系,运筹学已是必修的课程,在若干大学的理学院内还专设了运筹系。

运筹学应用的第二个高潮是在1965年掀起的,由华罗庚教授亲自带队,到工矿企业去推广、应用优选法和统筹法。华老的实践在文革开始后一度中断,但不久又恢复了,在“生产工艺上搞优选,生产管理上搞统筹”的口号下,华老亲临二十多个省、市,开展广泛的运筹学启蒙运动,不仅取得了大量成果,而且使优化的思想普遍被人们所接受。作为一个国际著名的数学家,亲自下厂到工矿进行科普和实际应用,他的热情和求实精神受到了毛泽东同志及周总理的多次肯定。华罗庚教授的那一段活动,为运筹学在今后中国大地上的实际应用打下了坚实的基础。

文化大革命使我国运筹学的理论研究和实践应用均处于停滞状态,直到70年代中期,在科学院的运筹学工作者才开始逐步恢复讨论班,全国范围的运筹学研究则还要晚一些。以越民义教授为首的的研究组对马氏决策和数学规划作了重要研究。这两方面以后均带动了全国的研究,尤其是数学规划,继越民义、韩继业教授对非线性规划中的经典算法——简约梯度投影法的收敛性作出研究以后,带动了一批后继者做非线性规划算法的收敛性分析。这些工作后来在国际上得到反映和肯定。

以上论及的工作大部分是在七十年代末和八十年代完成的,到了九十年代,中国的运筹学界出了一批新人,其中的代表人物是堵丁柱教授。他起初从事非线性规划的研究,后来进入到计算复杂性和组合优化的领域,他对Steiner树进行的研究,解决了国际上多年悬而未决的难题获得了1993年中科院自然科学一等奖和1995年国家自然科学二等奖。他的这一成果还被英国《大不列颠百科全书》列为1992年的全世界六项数学成果之首以及1992年由全国几大新闻单位评出的国家十大科技成果之一。

运筹学的研究中心也不再只是在北京、上海、西安几个大城市,各地都成立了运筹学的分会,中国运筹学会有二份杂志。一份是“运筹学杂志”,自1997年后改为“运筹学学报”。另一份是“运筹与管理”,偏重于应用成果和方法,中国运筹学会的挂靠单位中科院应用数学所主办的“应用数学学报”和系统科学所的“系统工程与数学”,也大量登载运筹学的文章。

九十年代以后运筹学在中国的应用也有许多质的变化,首先是运筹学的应用同管理信息系统的研制紧密地结合起来,导致运筹学和计算机科学的交叉日益深化。其次是运筹学的应用队伍逐渐专业化。在中国军事运筹学会的大旗下,集合了海、陆、空各军种和军事科研和教育部门的运筹学家。1998年6月15日,我国前五百家大型企业的第一家,大庆油田管理局批准成立了大庆运筹学会,由副局长王德民院士任理事长,会员204人。这标志着我国运筹学研究和应用正在工业战线上受到重视,运筹学将成为企业由粗放型经营模式向集约性经营模式转变中有力的工具。

突出的运筹学应用工作在全国屡见不鲜,其中典型的工作是中科院系统科学研究所陈锡康教授在运筹学经典方法投入产出法上发展起来的投入占用产出技术。以此方法为核心从事了全国粮食予测研究,18年平均予测误差为产量的1.6%。予测提前期半年以上,大大超过了国际上同类工作的水平,曾多次受到中央领导如李鹏、邹家华、李岚清、宋健、姚依林等的高度评价。该项目已获中国科学院科技进步一等奖。

四、中国运筹学会在国际上的地位


中国运筹学会自成立以来,积极开展同国际运筹学界的交流合作,逐步建立了中国运筹学会在国际上的地位。

学会在1980年成立以后,立即申请加入国际运筹学会联合会(IFORS)。1982年作为正式成员加入了IFORS。IFORS成立于1959年,现在有44个成员国,包括了世界各主要发达国家和有影响的发展中国家。1984~85,我学会参与了亚太运筹学会联合会(APORS)的筹建工作,是八个创始国之一。徐光辉教授作为第二届APORS的主席,在1991年于北京主持召开了APORS的第二届学术大会,有三百余名亚太地区的运筹学工作者参加了北京的大会。由于徐光辉教授对国际交流的热心和工作,1992~94期间担任了IFORS的副主席,大大提高了中国运筹学会在国际运筹学界的知名度。IFORS每三年举行一次学术大会,上次大会(第十四届)是在加拿大的温哥华举行的。中国运筹学会从1993年开始就申请在北京主办1999年的第十五届IFORS学术大会。同时申请的还有英国的伦敦和匈牙利的布达佩斯,经过IFORS会员国和执委会的两轮投票,我们终于在1995年初申办成功。明年的大会将由笔者任组织委员会主任,由前欧洲运筹学会主席任程序委员会主任。目前正在积极筹备'99年的大会,IFORS的主席、秘书和司库均已访问过北京,他们对中国经济建设的飞速发展和我们学会工作留下了深刻印象。

中国运筹学工作者的科研成果也逐步为世界所接受。在1996年温哥华的第十四届IFORS学术大会上。笔者和崔晋川研究员合作的应用项目“国家经济信息系统中的项目评估系统”获得大会颁发的“运筹学进展奖”一等奖,四川联合大学刘光中教授等的项目“长江上游生态发展”获得了二等奖。这是中国运筹学者首次获得IFORS的一、二等奖。

在我国经济逐步发展的形势下,中国运筹学会考虑到应在国际合作方面尽量起到主动作用。于是在与APORS执委会经多年磋商后,在中科院与APORS的支持下,于1995年建立了由中科院与APORS共同指导的亚太运筹中心(APORC),中心的主要任务在于促进亚太地区运筹学的研究与应用,加强亚太地区乃至全球的国际合作与交流。中心由堵丁柱教授任主任,自1995年开始,主办了“运筹学在工程、技术与管理中的应用”系列国际讨论会(ISORA)。第一次ISORA会议1995年在北京召开,第二次会议于1996年在桂林召开,今年8月在昆明开第三次会议。

综上所述,中国运筹学会已在整个国际运筹学界显示了她的积极性和主动性,以成熟的姿态出现在国际科技舞台上。明年8月份在北京召开的'99学术大会,予计将有千名代表参加,将使中国运筹学会的国际交流工作推向一个新的高潮。

结束语


在中国科协成立四十周年之际,我们有机会回顾现代运筹学在中国从无到有,从幼稚到成熟的四十年,使我们体会到中国运筹学今天的繁荣来自于老一辈科学家的艰苦创业和身体力行。我们正处在我国经济蓬勃发展又面临各种困难的时期,这正是运筹学大有用武之地和发展自己的有利时机。我们要学习前辈的精神,在世纪之交做好学会发展的工作。同时,我们也深深知道,目前中国在运筹学的理论研究和实际应用方面均同发达国家有很大的差距,我们应该在中国科协的指导下,群策群力,为提高我国运筹学的水平继续奋发努力。
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