94岁老师指导76岁学生开创智能疲劳统计学新领域

本文转自：中国科学报

《智能疲劳统计学》，高镇同、徐家进著，北京航空航天大学出版社2022年10月出版，定价：99元

■徐家进

由中国科学院院士高镇同和我合著的《智能疲劳统计学》出版了。这本书其实是高先生和我之间“六十年师生情”的一个结果，高先生要我介绍一下此书的意义和其中的故事。

这要从1963年说起，时年17岁的我从广州考入当时的北京航空学院航空数学力学系。而先生在1961年33岁时已被评为副教授且是该系兼职管教学的副主任了，也是我们强度专业基础课《材料力学》的主讲老师。

当时先生和我之间并没有什么特殊的私交，但因一件事的发生影响了先生和我的人生，也促成了我们的师生情。

事情很简单，期末全校统考，先生给我的《材料力学》考试成绩分数是100分（直到很久之后我才知道，只有我一个人得了100分）。这时有人怀疑我们有什么私人交情，并将此事闹得沸沸扬扬，先生承受了巨大的压力，在“文革”期间还因此受到影响。原本一件好事，但在当时却成了我们的“负资产”。1968年“毕业”后，我被分配到黑龙江军垦农场。

1978年，我告别黑龙江回到广州，当可以考研究生的时候，因不愿意再折腾到北方，我考了中山大学物理系的研究生。

2012年10月北京航空航天大学60年校庆，先生在《北航校报》发表了《四十年的师生情》一文。他写到，存在家里几十年的东西“由于种种原因，好多都失散了，但是我还保存着学生的来信。其中我最宝贵的一个珍藏品，就是46年前的一份徐家进在1966年的《关于能量法的总结》的试卷。我为什么要保存这份考卷？因为他这份考卷答得非常好，有独到见解……所以我给了他100分……我没有其他收藏品，这就是我最好的收藏品”。

当我看到了这段文字时感到非常震撼和惭愧，我确实没有很好地体会先生的良苦用心和厚爱。从此我暗下决心一定要设法回报先生的知遇之恩。

我一直喜欢数学、力学和物理，尤其着迷于计算机，在国内外杂志上发表的论文几乎都和科学计算有关。近几年人工智能发展迅速，我觉得AI在“疲劳统计学”方面应该有所作为。

为此我学习了先生在这方面的著作，认真阅读了先生的近400页的专著，并做了4万余字的读书笔记，将其中所有的例题使用Python（计算机编程语言）重算了一遍。我感到是回报先生的时候了。

2019年11月，我从广州重返母校“二次拜师”，成为他的“疲劳学门户的关门弟子”。先生口传面授要我执笔撰写《智能疲劳统计学》，历时近3年，修改、订正10余次，由先生定稿而成。先生的“小弟子”鲍蕊教授为此书作序，并为此书的出版作出了不可替代的贡献。

94岁高龄的老师指导76岁的学生开创智能疲劳统计学的新领域。正如先生指出的那样，“我俩相距4500余里，不在校工作，但合著的27万余字的《智能疲劳统计学》居然出版了，古今中外似乎没有这样的先例，不能不说是一个奇迹。其实说奇也不奇，福至心灵，使得埋没了40多年的对于威布尔分布的独特见解重见天日。有精明强干的鲍蕊教授的扶持，正所谓，师生三结义，‘擎天白玉柱，架海紫金梁’，《智能疲劳统计学》自然在深入改革开放之际应运而生”。

先生建议我正式完成书稿之前要在国内外杂志上发表两三篇论文，将他的创新想法公之于众，以便听取同行的意见。尽管经历了不少曲折，3篇论文仍如期于2021年和2022年在国内外杂志上发表了。

不管怎样，这是先生90岁以后感到特别欣慰的事情，因为他一直认为威布尔分布是一种比高斯分布更为一般的全态分布，特别是在统计推断疲劳寿命的时候能够得到100%的安全寿命，这对于结构可靠性理论是特别重要的，但因威布尔分布比较复杂，估计其3个参数更是比较困难，在相当程度上影响了其广泛应用。

我提出了“高镇同法”，就是利用计算机智能地解决了估计威布尔的3个参数问题，给出了100％可靠度的安全寿命，大大促进了疲劳统计学智能化，使得AI在疲劳统计学得到更加广泛应用，可用于一切动力运载器械和固定承受动力的设施。

我之所以要将这个方法命名为“高镇同法”，是考虑到先生对疲劳统计学理论和实际应用方面的贡献。我将这个想法告诉先生时，他并不同意，觉得不合适。不过就像威布尔分布一样，并不是威布尔本人命名的，而且这个分布也不是他首先提出的，但因他对这个分布做了比较深入的研究，并确定其在疲劳领域中的应用，引起了人们的重视，人们才将其命名为威布尔分布的。

当然最重要的还是先生对威布尔分布的理解有独到之处，即指出了威布尔分布是一种全态分布并具有100%可靠度的安全寿命。因此将这个算法命名为“高镇同法”是实至名归。

回想起来，这个成果好像是60年前那个100分“萌发”出来的，可实际上是先生精益求精得到的丰硕果实之一，尽管花了超过半个世纪的时间，但获得的是奇珍异宝。

由耄耋之年的老师和年逾古稀的学生共同奋斗完成一些学术成果，实乃诚信友善的回报，展示老师对学生无私的钟爱和学生“滴水之恩涌泉相报”的内涵，构成了先生“诗话人生”的一部分，也是我人生中一大幸事。

先生诗云：爱岗敬业有价值，不分大小不分时。诚信友善有好报，只待报早或报迟。