国际理论与应用力学联盟(International Union of Theoretical and Applied Mechanics)简称国际力学联盟(IUTAM), 是全世界力学家的学术组织, 也是国际科学联盟(International Science Union)下属的24个学科联盟之一.
1992年8月, 我到德国学者Werner Schiehlen教授领导的University of Stuttgart力学研究所B从事研究, 得以与活跃在IUTAM中的一批力学家交流, 逐步提升了自己的学术品味. 近年来, 我担任IUTAM理事, 参与组织IUTAM的若干学术活动, 见证了中国在世界力学界地位的迅速提升.
2016年8月, 在加拿大Montreal出席第24届世界力学家大会(The 24th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics, ICTAM)期间, 昔日在德国留学时的师弟, 现任IUTAM司库、University of Stuttgart工程与计算力学研究所(原力学研究所B)所长Peter Eberhard教授将他编著的IUTAM: A Short History[1]赠送给我. 在阅读该书的过程中, 我产生了撰写此文的想法.
1990年8月, 我参加在北戴河举办的非线性动力学讲习班, 从天津大学陈予恕教授那里获得1989年6月在德国Stuttgart召开的IUATM专题会议文集(Proceedings of IUTAM Symposium on Nonlinear Dynamics in Engineering Systems)复印件, 由此获知IUTAM.
1991年5月, 我申请德国洪堡研究基金时翻阅这本会议文集, 选择了会议主席Werner Schiehlen教授作为合作教授, 并成功获得基金资助. Schiehlen教授自1978年起历任IUTAM的理事(Member of General Assembly)、秘书长(1984---1992)、执委(Bureau Member, 1992---1996)、主席(1996---2000)、副主席(2000---2004)、编外理事(Member-at-Large of General Assembly, 2004--
)等职务, 是IUTAM的资深领导人.
1992年8月, 我结束在德国歌德学院的语言培训到University of Stuttgart工作时, Schiehlen教授恰好出席在以色列Haifa召开的第18届 ICTAM归来, 结束了8年的IUTAM秘书长任职, 当选为IUTAM执委. IUTAM执行局共有8名成员, 包括主席、副主席、秘书长、司库, 以及4位选举产生的执委, 负责IUTAM的日常工作[2]. 因此, 他仍是IUTAM领导层中的核心人物, 几乎每天都要处理IUTAM的事务. 我通过和他交流, 加深了对IUTAM的了解.
1993年7月, 我首次领略IUTAM旗下的学术活动, 出席在英国London举办的IUTAM Symposium on Nonlinearity and Chaos in Engineering Dynamics. 按照惯例, IUTAM专题会议由其学术委员会邀请50$\sim $60位学者出席, 不接受自由投稿. 我无意中得知这个专题会议, 感觉它是几年前在Stuttgart召开的专题会议的延续, 充满 了兴趣. 于是, 我将自己关于分段线性系统周期振动分岔研究的进展写成详细摘要寄给会议主席, 获得了参会邀请. 这次会议的主席是University College London(UCL)的J. Michael T. Thompson教授.UCL创建于1826年, 位于London市区内, 既有传统的英国红砖建筑, 又有罗马风格建筑, 我们的会场就设在罗马风格的主楼中.我那段时间正在研读Thompson教授的专著, 得知他非常年轻时就当选为英国皇家学会院士, 自然对他抱着崇敬心情.但见面后发现, 他除了纯正的英式发音, 谈吐非常活泼, 不像传统的英国绅士.通过这次会议, 我认识了动力学与控制领域的一批学者, 尤其是著名的欧洲学者.出席这次会议的还有两位海外华人学者, 一位是时任美国Lord公司工程师的孙建桥博士, 另一位是与我同期在德国的洪堡学者、南京大学程崇庆副教授, 他们后来都在学术上颇有建树.
1996年4月, IUTAM Symposium Interaction between Dynamics and Control in Advanced Mechanical Systems在荷兰Eindhoven召开, 会议主席是Eindhoven University of Technology(TU/e)的Dick van Campen教授.TU/e创建于1956年, 校园充满现代气息, 是荷兰排名第二的理工大学. van Campen教授是Schiehlen教授的好友, 后来曾担任IUTAM秘书长(2000--2008).他凭借在工业界的影响争取到不少赞助, 把会议办得非常成功.我作为接受邀请的唯一中国学者, 就含预紧弹簧的振动系统混沌控制作了报告.通过两次出席IUTAM专题会议, 我发现与会学者具有很高的重复度, 学术讨论颇具深度, 犹如一个学术俱乐部.
1999年3月, 我再次作为唯一的中国学者, 出席在越南河内召开的IUTAM Symposium on Recent Developments in Nonlinear Oscillation of Mechanical Systems. 当时的越南刚 启动改革开放, 经济水平较低. 虽然会议承办方Vietnam National University, Hanoi(VNU)是越南顶级大学, 但除了法式风格的行政办公楼, 没有其他像样的建筑. 会议主席是时任该校校长的Nguyen Van Dao教授, 共同主席是德国Technical University Hamburg-Harburg的Edwin Kreuzer教授. Nguyen教授曾留学苏联且长期在波兰从事研究, 是波兰科学院院士. Kreuzer教授则是Schiehlen教授指导的第一位博士, 1993年曾邀请我去访问他的实验室. 两位具有鲜明背景差异的主席分别邀请了冷战期间东西方阵营的学者, 会议期间的音乐会也照顾到双方兴趣. 这次会议还特别邀请了两位著名的老科学家, 一位是日本学者Yoshisuke Ueda教授, 另一位是乌克兰学者Yurii Mitropolski教授.Ueda教授在学术报告中回顾了他在20世纪60年代的电路实验中发现Ueda混沌吸引子的故事, 展示了当年研究工作的照片. Mitropolski教授则在会议期间的圆桌座谈会上回忆了早年跟随著名科学家Nikolay Bogolyubov教授从事研究的经历, 尤其是Bogolyubov教授对非线性振动研究的若干看法.
我在会上作了关于四轮转向汽车稳定性和Hopf分岔分析的报告, 并担任Session Chair.会议期间, 我与俄罗斯科学院力学问题研究所所长Felex Chernousko教授有较多交流, 他和我聊起俄中两国科学院的状况.俄罗斯科学院对院士名额总量限制, 去世一位增补一位.他风趣地说, 自己当选院士多年, 不少人正期盼他早些离世, 还是中国的院士制度好. 此外, 我结识了匈牙利BudapestUniversity of Technology大学的Gabor Stepan教授.他年龄比我略大, 当时已是匈牙利科学院通信院士, 2007年当选院士, 后来还担任技术科学部主任.Stepan教授长期研究时滞系统稳定性与分岔, 与我的学术兴趣一致. 我们后来成为好友, 相互帮助和支持.
周末, 我访问了越南科学院力学研究所, 看到该所全力研究海洋工程, 拟争夺南海资源.我还和6位欧洲学者一起游览, 包括意大利学者Giussepe Rega教授和Francesco Benedettini教授(1957---2015, 因脑瘤去世), 波兰学者Tomasz Kapitaniak副教授和Jan Awrejcewicz副教授, 英国学者Marian Wiercigroch博士, 希腊学者Kostas Spyrou博士.我们在旅途中的话题之一是, 冷战期间东西方阵营的力学交流与对抗. 由此可见, 近代力学研究总是服务于国家需求.
IUTAM的学术会议分为两种, 一是世界力学家大会(ICTAM), 每四年举办一次, 规模上千人, 被誉为世界力学界的奥林匹克大会; 二是前面所述的专题会议, 由各国力学家向IUTAM提出举办申请, 每两年批准16个左右, 会议规模限定在50$\sim$60人.
2000年8月, 跨世纪的第20届ICTAM在美国Chicago召开, 会议主席是时任University of Illinois at Urbana-Champaign力学系主任的Hassan Aref教授. 时任IUTAM主席的Schiehlen教授领导主编了Mechanics at the Turn of the Century一书, 回顾20世纪的力学研究进展, 包括力学领域具有里程碑意义的论文等, 还展望了固体力学、流体力学的未来发展趋势[3].
我出席了这次大会, 并就行进绳索在横向流体激励下的振动作报告.出席这次ICTAM的中国学者有几十人, 有不少过去认识的学者, 包括有些很久未谋面的学者, 例如从事计算力学研究的中国科学技术大学吴长春教授.这是我首次出席上千人规模的学术会议, 感觉这类大会的突出优点是信息量大, 突出缺点则是找人交流难.我想, 如果出席过IUTAM的上述两类会议, 则可体会到其结构设计具有合理性.
时隔多年, 这次大会给我留下最深的学术记忆是美国University of Cornell的Francis Moon教授的报告.他介绍了核电站冷却管在液体中的非线性振动研究, 既有理论分析, 又有实验验证. Moon教授是力学界最早研究混动的著名学者.他曾将两块磁铁置于悬臂梁端部, 构造出具有一个不稳定平衡点、两个稳定平衡点的力学系统, 使系统的简谐激励响应呈现混沌, 产生了广泛影响.
在此, 有必要回顾中国力学界与IUTAM的联系. IUTAM成立于二战结束后的1946年, 当时北京大学周培源教授以个人名义加入IUTAM并成为理事(1948---1952). 此外, 交通大学顾毓琇教授也加入IUTAM并担任理事, 但他1950年后定居美国.1950年起, IUTAM决定由各国力学学会的代表担任理事, 而我国当时尚无力学学会, 周培源教授的理事身份曾一度中断.1978年, 周培源教授恢复了IUTAM个人理事身份(1978---1993), 并于1980年促成中国力学学会成为IUTAM团体会员(Adhering Organization). 此后, 中国台北(1980--- )、中国香港(1996--- )相继成为团体会员.
中国力学学会最初是1级团体会员, 仅有1名理事------中国科学院力学研究所林同骥研究员(1980---1989).后来升级为2级团体会员, 增补大连理工大学钱令希教授任 理事(1987---1989).到世纪之交时, 中国力学学会是4级会员, 共有4位IUTAM理事, 分别是北京大学王仁教授(1989---2000)、中国科学院力学研究所郑哲敏研究员(1988---2011)、上海交通大学何友声教授(1990---2002)、清华大学黄克智教授(1990---2000); 其中王仁教授曾担任执委(1996---2000). 此前, 我只认识黄克智教授, 在这次会议上认识了另外三位中国的IUTAM理事.这次大会期间还出现了一场政治风波, 在会场悬挂的各国国旗中出现了"中华民国" 旗帜.王仁教授代表中国力学界与会议举办方交涉未果, 干脆带领中国代表把那面 旗帜扯掉了.
这次会议之后, 中国力学界推进IUTAM理事年轻化.2001年, 中国科学院力学研究所白以龙研究员、清华大学杨卫教授分别接替王仁教授、黄克智教授担任理事; 2003年, 中国航天科技集团崔尔杰研究员接替何友声教授担任理事; 2007年, 中国科学院力学研究所李家春研究员接替崔尔杰研究员担任理事; 2012年, 我接替郑哲敏研究员担任理事.
1999年赴越南河内出席IUTAM专题会议给我的启发是, 中国各方面的条件远比越南好, 完全可举办这类会议.我在河内时与Schiehlen教授谈了这个想法, 他告诉我意大利学者Giussepe Rega教授将申请几年后在罗马召开IUTAM专题会议, 建议我在其之后考虑.
2003年6月, 由Rega教授举办的IUTAM Symposium on Chaotic Dynamics and Control of Systems and Processes in Mechanics在意大利罗马召开, 举办方University of Rome "La Sapienza"创建于1303年, 其工学院毗邻斗兽场, 建筑物是古罗马风格. 那年我国遭遇"非典", 我经过一番周折才来到罗马, 依然是出席会议的唯一中国学者. 我作了关于含时滞速度反馈Duffing系统 大范围动力学分析的报告, 并担任Session Chair. 在这次会议上, 我首次遇到著名的非线性动力学专家、美国Virginia Polytechnic Institute and State University的Ali Nayfeh教授. 他在报告中介绍了如何采用非线性动力学控制, 使起重过程中吊物的摆动迅速镇定, 展现了理论与实践的完美结合.
这次到罗马后, 我立即向Schiehlen教授、van Campen教授、Rega教授等表达了申办下次IUTAM专题会议的想法. 会议最后一天, 会议学术委员会讨论下次会议的申办人. 美国学者提议由Michigan State University的Steve Shaw教授申办, 但欧洲学者则希望由我申办, 并建议邀请德国学者 Edwin Kreuzer教授作为共同主席.
这次会议结束后, 我立即着手准备申办IUTAM专题会议的材料, 并于2004年8月顺利获批. IUTAM批准由我和Kreuzer教授担任会议主席, 学术委员会成员包括俄罗斯学者Felex Chernousko教授、美国学者Ali Nayfeh教授、意大利学者Giuseppe Rega教授、波兰学者Kazimierz Sobczyk教授、匈牙利学者Gabor Stepan教授、奥地利学者Hans Troger教授, Schiehlen教授作为IUTAM代表. 我请王在华教授担任秘书长, 开始了筹备工作.2004年9月, Kreuzer教授到南京访问期间, 我们商定了与会议学术内容相关的所有重要问题.
2006年9月, 经过两年多准备, IUTAM Symposium on Dynamics and Control of Nonlinear Systems with Uncertainties在南京航空航天大学图书馆召开. Kreuzer教授主持会议开幕式, 我代表学术委员会和举办方致辞(图1), Schiehlen教授代表IUTAM致辞, 中间穿插了学生的弦乐表演. 来自17个国家的53位学者出席会议, 包括许多著名学者(图2).40位学者作口头报告, 介绍了不确定性系统建模、不确定性系统动力学、非线性系统动力学、高维系统动力学、非线性动力系统控制、时滞系统动力学等内容; 我作的报告题为颤振主动抑制的鲁棒控制方法.会议期间, 我和Kreuzer教授主持圆桌会议, 邀请部分著名学者讨论了非线性动力学研究、人才培养等问题.会后王在华教授精心协助我和Kreuzer教授主编会议文集并在Springer-Verlag出版, 为这次会议留下了永久性记载.
这次会议还有不少花絮. 例如, 我们安排与会学者参观了学校的几个力学实验室, 观赏了中国明代文化和云锦技术, 赢得学者们普遍赞誉. 再如, 奥地利学者Hans Troger教授是位乒乓球爱好者, 特地带着球拍来找中国球友较量.我的助手王怀磊博士陪同他在学院乒乓球房打了几局, 让他领教了中国球友的高超技术, 享受了一次圆满的中国之行.但我当时所不知的是, 他长期患病但仍坚持运动. 这次会议后不到3年, 他就因病去世了, 令同行们非常悲痛.
2010年7月, IUTAM Symposium on Nonlinear Dynamics for Advanced Technologies and Engineering Design在英国University of Aberdeen召开. 这是一所创建于1495年的古老大学, 建筑物皆为苏格兰风格.这次会议又是一次学术俱乐部式活动, 由英国学者Marian Wiercigroch教授和意大利学者Giussepe Rega教授担任会议主席.在会议晚宴上, 日本学者Yoshisuke Ueda教授应邀回顾了发现混沌的历程, 再次展示了当年研究工作的大量照片.会议还安排了一个特别Session, 纪念不久前去世的奥地利学者Hans Troger教授.我在这个Session上作第一个报告, 介绍在绳系卫星动力学控制方面的研究进展, 追忆这位曾在该领域做出贡献的学者.
这次专题会议与以往不同之处是, 我不再是唯一来自中国的学者, 北京航空航天大学陆启韶教授、哈尔滨工业大学曹庆杰教授、北京理工大学田强博士等出席了会议.这不仅使我感到亲切, 更使我感到在南京举办的IUTAM专题会议推动了中国的动力学研究走向世界.
自20世纪80年代起, 中国力学界曾先后两次申办ICTAM, 但因种种客观条件而未果[4, 5].但中国力学界不忘初心, 不怕挫折, 越战越勇. 2006 年11月, 中国力学学会第八届理事会成立后, 成立了由学会理事长李家春研究员为首的ICTAM申办工作委员会, 制定了工作目标和工作计划, 积极推进各项工作.
2008年8月, 第22届ICTAM在澳大利亚Adelaide召开, 会议主席为University of Adelaide的Ernie Tuck教授.中国力学学会为申办下届ICTAM而鼓励中国学者积极参会, 赴会的中国学者首次超过了百人. 时任IUTAM执委的郑哲敏研究员(2004---2008)不顾84岁高龄, 承受在新加坡转机的疲劳亲自到会指挥申办工作, 展示了中国力学界申办ICTAM的坚强决心. 杨卫教授代表中国力学学会作了高水平的申办陈述报告. IUTAM Congress Committee投票表决, 决定由中国力学界在北京承办第23届ICTAM, 中国力学学会前任理事长白以龙研究员任大会主席.此后, 中国力学学会研究决定, 由北京大学王建祥教授任秘书长, 我担任司库.
在这次申办过程中, 我积极向Schiehlen教授、van Campen教授、Chernousko 教授、Kreuzer教授等在IUTAM中有重要影响的学者介绍中国力学学会组织申办ICTAM的情况, 得到了他们的大力支持.2010年9月, Schiehlen教授夫妇访问北京理工大学, 还特意去考察两年后举办ICTAM的国家会议中心, 仔细询问很多工作细节, 充分体现了对中国力学界的关心.
2010年10月, 我当选为中国力学学会理事长, 成为ICTAM筹备工作的领导者之一.我在理事长就职演讲中明确指出, 本届理事会的工作重点是办好ICTAM, 推进中国力学学科的国际化.为此, 学会多次召开常务理事会、ICTAM组委会会议, 推进工作. 由于IUTAM Congress Committee及其Executive Committee(XCCC)对ICTAM的学术筹备工作进行指导, XCCC秘书Aref教授常以他担任第20届ICTAM主席的经验来思考问题, 中国力学学会的主张往往要经过反复协商才能实现. 我作为司库, 没有介入太多国际事务, 主要负责筹款工作.幸好学会常务秘书长杨亚政、办公室主任汤亚南等非常能干, 我们共同努力通过中国科协争取到财政部的重点资助, 实现了收支平衡.
中国力学学会获得ICTAM举办权后, 在学术方面确立了1+2+3的工作目标, 即争取入选1个开幕式/闭幕式报告, 2个小型专题会议(Mini-Symposia), 3个领域报告(Sectional Lecture). 虽然我们努力争取, 但最后只实现了1+1.5+1的目标.最初, 学会推荐杨卫教授作为开幕式/闭幕式报告候选人, 但美国力学界推荐了他的博士导师Ben Freud教授, 这无疑撞车了.最后IUTAM Congress Committee遴选北京大学陈十一教授作开幕式报告, 遴选杨卫教授作领域报告.在中国学者申报的小型专题会议中, 我以Dynamics and Control of Morphing Structure为题撰写的申请获批, 这是中国学者首次担任ICTAM的小型专题会议主席.中国学者入选的另一个小型专题会议是与 美国学者联合申报的, 故记作0.5.这次竞争结果表明, 中国力学的学术实力尚亟待进一步加强.
2012年8月, 第23届ICTAM在国家会议中心隆重召开. 我代表中国力学学会致辞(图3), 欢迎来自全世界的力学家. 会议期间, 我分别主持了研讨会、力学教育分会场、会议晚宴(图4). 这次大会取得圆满成功, 推动了中国力学学科走向世界.尤其是中国力学学会推荐的杨卫教授当选为IUTAM执委、卢天健教授当选为IUTAM Congress Committee成员, 实现了会前制定的目标.
近年来, 四年一度的ICTAM将学术交流划分为以下5种:首先是60分钟的开幕式/闭幕式邀请报告、Bachelor和Hill奖获奖者邀请报告, 其次是16个50分钟的领域邀请报告, 再其次是每个小型专题会议安排的3$\sim$4个30分钟邀请报告; 然后是经过自由投稿、评审录用的20分钟口头报告和墙报. 前两类报告由IUTAM Congress Committee和评奖委员会投票决定, 属于学术荣誉, 每位学者在其学术生涯中只有一次机会.
2014年8月, 在丹麦举行的IUTAM Congress Committee经过投票, 确定我为第24届ICTAM的领域邀请报告人. 在ICTAM历史上, 此前曾有18位动力学领域的学者作大会邀请报告和领域邀请报告, 包括Bogoliubov教授、Magnus教授、Arnold教授等著名力学家(附录2).此外, 已有5位中国学者在ICTAM上作大会邀请报告或领域邀请报告, 除了2012年在北京召开的ICTAM大会上作报告的北京大学陈十一教授、浙江大学杨卫教授之外, 还有3位分别是北京大学王仁教授(1988年在法国Grenoble)、大连理工大学程耿东教授(1996年在日本Kyoto)、中国科学院力学研究所胡文瑞研究员(2008年在澳大利亚Adelaide).令人鼓舞的是, 此次同时入选的还有北京大学方岱宁教授, 他于2015年调任北京理工大学副校长.因此, 这不仅是中国力学界首次有两位学者作领域邀请报告, 也是首次两位来自同一所大学的学者作领域报告.
2016年8月, 第24届ICTAM在加拿大Montreal举行, 会议主席是Western University的流体力学家Maciej Jerzy Floryan教授.随着近年来中国力学迅速走向世界, 这次有200多位中国学者出席大会, 仅北京理工大学就有19位教师和研究生.我最初准备以空间结构展开动力学为题作报告, 后考虑听众数量和兴趣, 将报告题目选为"软机器对计算动力学的挑战"(图5、图6), 报告赢得了听众的普遍赞誉. 方岱宁教授的报告是"多场耦合下电磁薄膜和层状介质的变形与断裂", 包括自行研制的若干仪器及其重要实验, 引发了与会者的热烈讨论.
在这次大会期间举行的理事会上, 中国学者在IUTAM的地位进一步提升. 首先, 白以龙研究员增选为编外理事, 成为中国的首位编外理事.其次, 理事会批准中国力学学会晋升为5级团体会员, 即中国与美国一样, 拥有5位理事(现为杨卫教授、李家春研究员、胡海岩教授、郑晓静教授、卢天键教授). 此外, 南方科技大学陈十一教授被增列为IUTAM Congress Committee成员, 加上此前入选的西安交通大学卢天健教授、北京大学王建祥教授, 中国学者总数达到了3人.上海交通大学刘桦教授被增列为负责专题会议和暑期学校评审的流体力学评审组成员, 而卢天健教授此前已入选固体力学评审组成员.因此, 中国在IUTAM各级组织中的成员数达到前所未有的11人次.
更可喜的是, 近年来中国力学研究的质量明显提升.在各国学者申报的专题会议和暑期学校中, 中国学者的申报书质量很高, 在前期评议中得分领先.尤其是固体力学领域得分前几名的申报书都来自中国学者, 给IUTAM理事会的最终决策出了大难题.为了照顾国别之间的均衡, 我们不得不提出建议, 增加总的入选项数, 放弃IUTAM对部分中国学者申报专题会议的经费资助, 保证前几名能入选.
值得一提的还有, 近年来海外华裔力学家的学术地位日益提高, 已在IUTAM中形成了支持中国力学界的巨大合力.例如, 美国University of Harvard锁志刚教授(美国工程院院士)、美国Brown University高华健教授(美国工程院院士)、加拿大University of Toronto祖武争教授(加拿大工程院院士)、香港科技大学余同希教授、香港大学梁以德教授、香港科技大学孙庆平教授、台湾大学王伟中教授等都在关键时刻发挥了积极作用.
改革开放之初, 周培源教授等学术前辈促成中国力学学会加入IUTAM, 使中国在IUTAM中占有一席之地. 近四十年来, 随着国家综合实力的提升, 中国在世界力学界的地位发生了显著变化, 拥有了与美国一样的最高团体会员等级, 话语权大幅提升, 尤其是举办了世界力学家大会.
然而, 中国力学的整体学术水平与美国相比仍有差距, 呈现出大而不强的特征, 正在从跟踪研究转向自主创新.
因此, 中国力学家尚需更加努力, 发挥制度优势, 勇于原始创新, 服务国家发展, 使中国早日成为引领世界力学发展的主要力量.
The authors have declared that no competing interests exist.
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