秉承尊重歷史、以史為鑒、弘揚傳承的理念，中國自動化學會于2015年特別打造“口述歷史”系列訪談欄目，走訪學會和自動化學科發展息息相關的老一輩科學家，探尋心靈深處的記憶，記錄心路歷程的點滴，為當代自動化領域科技工作者了解歷史、傳承老一輩科學家的寶貴科學思想和精神財富提供有益借鑒。
本期學會采訪的是李衍達院士。李衍達，信號處理與智能控制專家，清華大學教授，中國科學院院士，長期從事信號處理理論及地震勘探數據處理方法的研究。1979年至1981年作為中國第一批赴美訪問學者在麻省理工學院訪問。曾主持自然科學基金重大項目，先后獲一次國家自然科學獎及四次國家教委科技進步獎等。
圖1 學會秘書處采訪李衍達院士
左起分別 陶則宇、呂愛英、王成紅、李衍達、王飛躍、張楠、王壇、魏征
一、不凡讀書經歷鋪就成功道路
1936年，李衍達生于廣東東莞縣城，因家中經濟困難，讀書幾經輾轉，在東莞沅涌小學上至三年級后又舉家遷至廣州讀書。李衍達天生聰慧，初二時插班考入廣雅中學（清末張之洞創辦），期間品學皆優，校長深愛其才，特許免試錄取于廣雅高中。
在廣雅中學的讀書經歷讓李衍達學會了獨立生活，培養了很強的自學習慣和自強精神。他生性好奇，勇于探索未知，尤其對物理課充滿了興趣，除課上所學外，還博覽課外群書。就這樣，讀書便成了他一生的嗜好，這也讓他在后來的學習與工作中受益匪淺。
高中畢業后，李衍達考入清華大學電機工程系。清華大學嚴格的要求與嚴謹的學風，不僅讓他在基礎知識方面打下了堅實的基礎，也讓他在思想方法和學習方法上有了很大程度的提升。在校期間，李衍達積極參加課外活動，大學二年級參加了關于“電磁場本質”的課外科技活動，主要探討電磁場的出現是否會使物質“消失”。為了討論這個問題，李衍達特別學習了自然辯證法。而將辯證法思想與研究工作自覺地相結合，也是他在大學時期最重要的收獲之一。
圖2 大學期間的李衍達
大學三年級，李衍達從電機工程系電機專業轉到新設立的自動控制系自動化專業學習。1958年，由干工作需要，李衍達被提前抽調到清華大學電機工程系當老師，隨即參加了我國第一臺數控機床的研制工作。當時國內還沒有程序控制計算機，清華的一批青年對此也是知之甚少，但正是這一群敢想敢干的年輕人經過一兩年的奮戰，終于成功自主設計和制造出我國首臺程控計算機，研制出了我國首臺鉆床程控計算機并投入生產。
從1960年起，李衍達便擔任電機工程系的科研秘書、科研科長及中國科學院技術科學部電工組秘書等工作，同時為學生講授“脈沖電路”課程，參加編寫《電子技術基礎》教科書，還主持數控鉆床計算機的研制工作。60年代末，李衍達又主持了感應同步器數字顯示裝置的研制工作，在全國首先試制成功并投產，促進了該儀器在我國的應用。
二、成為第一批赴美訪問學者，赴MIT進修兩年
1978年，李衍達通過考試成為第一批赴美訪問學者，獲得了赴美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）進修的機會。
進修期間，李衍達主修方向從微型計算機轉變為了信號處理，其主要原因為李衍達師從的奧本海默教授曾是聲學、語言學及信號處理學會主席。李衍達當時對數字領域處理還處于入門階段，奧本海默教授計劃將其主修內容調整為對幾門主要課程的學習。但李衍達不想自己不遠萬里進修只為補學幾門課，他打定主意立下信念，一定要參與麻省理工學院數字信號處理小組最前沿性的研究工作。
圖3 19世紀70年代末，李衍達與林家翹（C.C. Lin）先生在麻省理工學院
于是，李衍達充分利用時間用自學的方法補學數字信號處理的相關課程，并以極其出色的表現通過了奧本海默教授的重重考驗，成功進入信號處理小組，獨立開展課題研究。李衍達的課題內容選擇了利用相位函數重構信號的理論，他意識到相位譜同波的延遲密切相關，利用波延遲可以獲得地層結構的信息，最終經過幾個月的探索，李衍達提出了利用相位函數重構信號理論進行反射波抵達時間估計的一種方法。“相位函數居然還可以用在波延遲和地質結構的研究。”他的想法極大地啟發了奧本海默教授，也得到了奧本海默教授的充分認可和肯定。
進修前，李衍達在清華大學主要任務是教學，科研方向主要是跟蹤模仿。而進修期間的學習和經歷，卻讓李衍達充分認識到了科研的真理在于“創新”。李衍達意識到不論是電子線路、信號處理還是反饋控制，其實都是信息傳遞和處理的問題，彼此都是相互關聯的。這一想法極大地啟發了李衍達，為其后來的科學研究提供了很多創新思路與方向。
三、開辟地震勘探數據處理技術新道路
1981年李衍達從美國回國，用了整整十年的時間致力于運用信號處理新方法開展油氣勘探工作，即用信號處理的辦法尋找30千米底下的油氣泡，這在當時的環境下并非易事。
當時尋找油氣的主要方法是“地震勘探法”，即：地質學家根據地質考查，分析地區的生油、成油條件，然后在可能有生油與儲油的地區通過人工爆炸方式產生地震波，地震波向下傳播到幾千米的油層再反射到地面，通過在地面安裝的檢波器收集反射波，再經計算機處理便可得到地下構造的斷面圖。地質工程師結合經驗便可推理出藏油的構造，最后通過打井勘探加以證實。但是在勘探初期，打井的成功率往往很低，且海上打井成本很高，這就對打井出油的精準度有了較高的要求。所以李衍達團隊的任務便是協助地質工程師更好地判斷油層，提高打井的命中率。但經過一段時間的努力研究，收效卻并不理想。
于是，李衍達開始重新思考勘探工作的路線與方法。最后，李衍達提出，用地震勘探法確定的井位成功率低，其原因不是計算機處理得不夠精準，而是用地震勘探得到的數據并不足以確定地下油層的位置，也就是信息量不足的問題。因此只能通過補充新的有關地下油層的信息量來解決，知識補充得越多，對問題的解決越有效。
圖4 1992年左右，李衍達帶領博士生張學工，羅暉到勝利油田物探公司開展合作研究，為物探公司技術人員講解地震勘探信號的智能處理
當李衍達環顧勘探的全過程時，便發現可以通過兩個途徑了解地下油層。一是通過打井、測井獲得地下油層局部詳細信息；二是通過地質工程師根據地質條件對地下油層進行推斷和分析來獲得地下油層信息。那么如果能將這兩種信息都納入到地震勘探的數據中，便能很好地解決信息量不足的問題。但是要實現這一方法又是難上加難。一是地質學、測井學和地震勘探技術隸屬不同學科，自成體系，工程師往往只能掌握其中一項技術；二是三種技術的要求各不相同，地質工程師的知識模糊難以準確的定量描述，測井數據分辨率高，空間上作用范圍窄，地震數據在空間上作用范圍寬，但在局部深度上分辨率較低且地震數據的數據量十分龐大，大型計算機處理過程復雜，人工難以干預，加大了精確定位油田的難度。
20世紀80年代中期，清華大學常迵教授出國訪問回來后為李衍達帶來國外最新的技術信息：一種新型計算機——工作站，其性能相當于中、大型計算機，但體積小，易于人工操作和人機交互。李衍達即刻意識到，難得的機會來了——在工作站上一定有可能實現上述三者的結合。于是，李衍達大膽作出決斷，堅定信念，克服一切困難，帶領團隊開拓了一條新路，初步實現了三者的結合，并用這種新方法在勝利油田上成功打出了三口新的高產井。
目前，在工作站上將地震勘探、地質工程師解釋與測井數據同時處理，人機交互已成為油氣勘探的重要手段。
四、醉心科研勇拓科研新領域
1991年，在地震勘探數據處理技術道路上行至10年，地震勘探技術已頗具成效之時，李衍達又將目光瞄準了新的領域——互聯網。
李衍達在美國的學習經歷讓他認識到信息對一個國家的重要性，“一個國家沒有信息是不行的，它相當一個國家的神經，信息系統相當人體的一個神經系統，人體光有肌肉、光有大腦是不夠的，還要有神經系統”。而在這時又恰逢國外傳來要搞信息高速公路的消息，這馬上觸動了李衍達的神經，由此便開啟了他對信息技術的探索之路。
1994年，李衍達率先在清華大學建立網絡信息研究組，并將多年研究的智能信息處理與智能控制方法應用于網絡控制和網絡信息檢索。他側重于智能信息處理的研究，譬如人工神經元網絡、模糊系統、專家系統、進化算法的理論模型及其在網絡信息智能控制中的應用，獲得了多項成果。
1996年年逾60的李衍達先生，憑借對數據的敏感及好奇的本性，又發現了一個嶄新的學術領域——生物信息學。李衍達意識到，DNA如果用網絡信息的思維進行解釋，那么可以將其視為一個將人體中的蛋白質與28種氨基酸進行編碼調控的編碼本。為了驗證這一想法，從1997年開始，李衍達便開啟了用計算機的編碼技術去研究DNA編碼規律的探索之旅，以期打開生物信息之門。抱著極大地熱枕，李衍達開始動員他的學生學習《生物學概論》、《遺傳學》等與生物相關的課程，在掌握生物課知識后，再用信息的辦法去解決DNA的信息編碼問題。項目伊始，大多數學生因課題“前途未卜”都紛紛選擇了放棄，直到開題第三年，終于有學生成功自學兩門課程，并用計算維數的方法證明了DNA 序列是一個分維序列，應該用分維序列的方法解釋DNA 的行為，相關研究成果也得到了公開發表，生物信息學的研究由此便拉開了序幕。
圖5 2007年8月23日李衍達在生物信息學全國研究生暑期學校上做結業典禮報告
李衍達研究的生物信息學不同于一般意義上作為研究工具來為生物學家服務的生物信息的研究，而是專門用來研究DNA內部信息規律，真正解決生物核心問題的學科研究。就這樣隨著生物信息學領域的不斷發展，從1998年發展至今其研究內容也愈益豐富，研究范圍也愈益廣泛，愈發開拓。
五、心系學會發展，語重心長寄語后人
現如今李衍達已經年逾八旬，他一生的科研方向都緊跟國家的戰略發展需求。在談及對青年科技工作者的寄語與希望時，李老語重心長的提出了三點建議。一是要有前沿大局觀，敢為人先；二是要有創新意識，想別人之不敢想；三是要持之以恒，堅守初心。
圖6 李衍達院士語重心長寄語后人
2021年是中國自動化學會成立60周年，在歷屆理事會的領導和推動下，中國自動化學會發生了翻天覆地的變化。李老作為學會第六、七、八屆理事會副理事長，參與和見證了學會的發展。現如今，中國自動化學會無論從會員規模，還是業務活動，都已得到了蓬勃的發展。
面對學會未來的發展，李老感慨地囑咐道：中國自動化學會是一個有著光榮歷史的學會，希望學會能夠繼續發揚傳統，緊跟時代發展的步伐，銳意進取，開拓創新。不僅要重視基礎，更要注重人才培養，將人才培養置于學會發展的首位，積極探索人才培養模式，切實團結廣大科技工作者，肩負起用知識創新推動我國自動化技術發展的歷史重任。
編后語：李衍達先生現已年逾八旬，但身體健碩，思維清晰。在對李衍達先生的采訪過程中，我們感受到了老一輩科學家迎難而上的開拓精神、求真務實的實干精神、嚴謹治學的科研精神以及勇擔使命的愛國精神，對當代科研學者的成長具有激勵鞭策的深遠意義。我們希望通過此次采訪，探尋李衍達先生心路歷程的點滴，讓廣大科技工作者能夠了解老一輩科學家的科研歷史，傳承和發揚老一輩科學家追求真理、開拓創新、無私奉獻的高尚品質，推動我國自動化事業的發展與繁榮。在此，衷心祝愿李衍達院士健康長壽、萬事如意。
