百年清华

陈念贻:在化工数据中挖掘“金子”的人

2007-12-18 |

慧聪网化工讯:中国计算化学和化学计量学领域的著名科学家陈念贻教授,因患冠心病心肌梗塞,经医院治疗和抢救无效,于2006623日晚947分在上海市瑞金医院逝世,享年75岁。陈念贻教授在突发心脏病期间,以顽强的毅力克服困难,与病魔作斗争。他在住院期间仍心系科研工作,在生命的最后一刻,惟一牵挂的是尚在进行中的项目、工作和他正带的研究生……

少年立志化学家

陈念贻生于1931812日,广东省番禺人。他的童年是在战火纷飞中度过的。7岁时,恰逢“七七事变”,望着天天轰炸的日本侵略军飞机,陈念贻心想:长大了要造出中国自己的飞机来抗击横行霸道的日本侵略者!12岁那年,陈念贻的哥哥以优异成绩被辅仁大学化学系录取。看到哥哥拿些玻璃瓶做化学实验,他就跟在后面学,从此迷上了化学书。从这些书里,他知道了化学不仅“好玩”,而且用处大得很———造飞机用的铝和镁,开飞机用的航空汽油,都要靠化学方法来制得。想起挨日本飞机轰炸的事,他就立志长大要做个化学家,要炼铝、炼镁,并学会制造汽油。能够整天和神奇的化学打交道成了他儿时的梦想,他要为实现这个梦想而努力。

就这样,陈念贻利用课余时间,除了自学初中、高中化学课程,还学了不少化学知识。家里的书不够用,他就到图书馆去看书,抄书。北京大学化学系图书馆有一屋子化学书,但大部分是英文、德文、日文撰写的,中文书没有几本。他不懂外文,根本没法读。化学中有些理论需要微积分,不然根本就看不懂,这时陈念贻才明白,不学好中学各门课程,打好基础,就不能成为大学生,更不用说当化学家了,他决定突击自修英文。这个主攻目标确定之后,他将房间里的其它书籍封存起来,只剩下英文书。整天手不释卷,捧着英文书背读,使自己完全进入英文的“境界”中,不受其他任何书的干扰。

第一天,他只记住了8个单词,到第二天早晨,复习时发现忘掉了3个,第三天仍然没记住几个。但陈念贻毫不气馁,继续埋头苦学,坚持了一个星期之后,他逐渐掌握了英文记忆的规律,一天能记住20多个单词。一个月后每天能记住50余个,两个月以后,就已掌握了四五千个单词,基本能阅读英文版的《读者文摘》了。在掌握了一定数据的单词后,他又用一个星期的时间,专攻英文语法和英文写作练习,接着,又专门用了一段时间强行背诵500句英语范文。终于,他仅仅用了三个月时间,就基本把英文攻了下来,并能用英文写出很漂亮的文章。此后,他又用这种称为“单打一”的自创方法,攻克了代数关、三角关和解析几何关。真可谓:单刀直入,锐不可挡;过关斩将,连夺城池。

经过努力,17岁那年的秋天,陈念贻以优异的成绩,考取了清华大学化学系。四年寒窗苦读,他在清华大学的图书馆博览群书,并自学了德语、法语等。1952年,陈念贻以优异的成绩毕业,并被分配到中国科学院冶金陶瓷研究所(后改名为中科院上海冶金所、中科院上海微系统所)任研究实习员、助理研究员,正式研究起了炼铝。那时,正是我国解放后开始社会主义建设的年代,我国第一个炼铝厂正在兴建,陈念贻在老科学家的指导下,为我国炼铝工厂解决了一批又一批技术难题。当我国第一个喷气式飞机工厂顺利投产的消息传遍祖国大江南北时,陈念贻感到儿时的梦想实现了!

难舍的“氧化铝情结”

飞机是用铝合金制造的,首先要有金属铝,而金属铝生产分为两步:先从铝矿提取氧化铝,然后电解氧化铝得到金属铝。少年立志当化学家的陈念贻,在青年时代对氧化铝情有独钟,在中国科学院冶金陶瓷研究所承担炼铝的科研任务时,陈念贻深感有了大显身手的机会。于是,不管严寒和酷暑,他常年泡在实验室进行试验与计算,并经常深入工厂第一线。他满脑子都是氧化铝,甚至走在马路上偶尔踢到一块含铝的石头,都会冒出一些科学设想。聪颖的才智加上刻苦的钻研,25岁的陈念贻,解决了当时连苏联专家都无法解决的一系列氧化铝生产技术攻关难题。为此,陈念贻被破格晋升为副研究员、获得全国先进生产者(全国劳动模范)的光荣称号。他的有关N235萃取镍钴分离、氧化铝生产新工艺等科研成果在全国范围得到推广,研究成果还被编入几本国际和国内的大学教科书。31岁时,他出版了第一部专著《氧化铝生产的物理化学》。年轻的陈念贻为我国的工业炼铝技术生产领域作出了卓越的贡献。

进入上世纪六十年代,冶金所承担了稀有金属的研究任务,陈念贻投入了新的研究课题。但紧随而来的文化大革命,打乱了他的科学行程,使他没能再从事氧化铝的研究。直到退休后———中国铝业公司郑州研究院找到他,希望他重新研究氧化铝。其后,在上海大学化学系领导的支持下,成立了由他负责的氧化铝研究组。七旬挂帅的陈念贻,从此又开始了他的“氧化铝情结”。

由于目前世界各国生产氧化铝都以铝土矿为原料,优质铝土矿出产于热带,而我国地处温带,只有含硅较高的低品位铝土矿,且探明的储量只够用二十多年,能否另辟一条途径,成了陈念贻研究组的首要课题。通过量子化学计算,陈念贻推断出用一种新的萃取剂———十八烷基酚,通过液液萃取,把铝酸钠和氢氧化钠有效分离,这个工艺特别适合大规模生产过程,有希望使传统的拜耳法每次循环氧化铝的产率提高一倍,大幅度提高设备利用率。通过拜耳法与高压水化法的串联,为我国丰富的中品位铝土矿的利用开辟一条新途径。在中国铝业公司支持下,研究组与中国铝业公司郑州研究院合作。经过7个月的日夜奋战,已在实验室规模走通了全流程,申请了专利。陈念贻还从煤炭研究院一位博士的论文中所附带的对我国最大煤田———神府煤田煤灰分的分析数据里,兴奋异常的挖掘出一个设想:将火力发电厂、煤气厂等用煤燃烧的生产过程中,用添加石灰等手段,从煤灰中提取氧化铝。围绕这个设想形成的一个个课题,现仍在实验室试验之中……陈念贻研究组还探索氧化铝生产过程的废渣———赤泥的再利用途径,并初步找到了赤泥脱钠的廉价新方法,使赤泥脱钠可以大量用于生产水泥,他还在探索如何利用赤泥来大规模生产廉价纳米陶瓷。

望着这些“设想”成为一组组有用的实验数据,年过七旬的陈念贻为有机会初步实现多年来在氧化铝研究中的梦想而高兴,盼望着这些初步成果能早日实现大规模的工业生产,为发展我国铝工业做出实实在在的贡献。然而,就在新项目不断成功之际,陈念贻却离开了他热爱的事业和弟子们……

化工数据“淘金狂”

十年文化大革命动乱,砸烂了的科研环境、条件与设备,但没有砸烂陈念贻献身科学的意志。陈念贻白天在上海冶炼厂和工人一起劳动,晚上回家后就用纸、笔、尺以及15年积累的氧化铝、镁等各种化合物的数据,进行两维的键参数分析研究,从中总结规律。文革后,他用总结出的键参数规律发表了一系列论文,并由此完善了化学键参数理论,发表了《键参数函数及其应用》专著。同时他也开始了化学模式识别优化技术的研究,开始了中国计算化学和化学计量学领域中的理论研究与应用研究,开始了化工数据中的淘金工程。

20世纪30年代,以泰罗为首的管理学家开始对影响生产效率的因素进行研究,试图寻求生产效率的最高状态,而由陈念贻为首开创的模式识别优化技术,也是为了提高企业生产效率,所不同的是,他的研究对象从“人”转移到了对客观环境的控制。众所周知,在现代企业和科学研究机构中,生产和科学实验的过程中记录了大量的数据,这些数据中包含了许多有用信息和科学规律,只是复杂的数据将不少有价值的规律深深地埋藏起来,人们难以发现罢了。化学模式识别优化技术就是研究如何从数据中寻找规律,并用这些规律指导和优化生产或实验。

1984年开始,陈念贻就带领课题组成员和他的研究生,在我国化工、炼油、钢铁等工业领域进行推广应用,他们自己开发了化学模式识别软件,并首次应用于上海高桥化工厂改善顺丁橡胶生产线的产品质量。未改设备,不用投资,只用计算机分析车间生产记录数据,找出规律,建立超平面识别模型,修改操作规程,就能使生产线产品的质量上升,年增效益102万元。这是陈念贻从生产线的数据中挖掘出的第一桶金子,此项目获得1985年上海市科技进步二等奖。

从化工数据中挖到金子,引起了中石化总公司的高度重视。中石化总公司发展部资助陈念贻研究组研发经费,并将成果应用于南京炼油厂的炼油装置。第一个项目选择的是溶剂油抽提系统生产线,课题组研究人员在生产线数据中进行优化建模后指导生产操作,使收率大幅度上升,年增效益200多万元。为此,1987年中石化总公司在辽阳专门召开会议进行推广,会上估算如果该技术在中石化系统推广,可年增效益达数亿元。

南京炼油厂开始对课题组全面开放,科研人员与工厂的科技人员一起,又先后在加氢裂化装置、焦化裂化装置、铂重整装置上进行优化获得成功,并从这些装置的生产数据中,挖掘出了闪闪发光的金子,使企业的年效益增加达1350万元以上。该项目获得中石化总公司1989年的科技进步奖。

在此期间,陈念贻进一步完善了化学模式识别的理论研究与应用推广工作,一篇篇论文刊登在国内外的杂志上,其卓著的贡献,特别是在石油化工领域中的应用,被当时(1989)的国际化学计量学会主席、美国华盛顿大学教授Kowalski赞之为“由于你们的工作……中国的化学计量学在工业中的应用成为世界的先导……走在了美国的前头”。19906月,“化学模式识别及其应用”项目通过了由师昌绪院士、徐光宪院士及麻德贤教授、秦瑞歧教授级高工等组成的专家组的成果鉴定,项目获得了1990年国家科技进步二等奖。

化学模式识别调优研究是什么?化工技术如何普及?陈念贻常能找到生动易懂的语言,来解释难懂的科学知识。他用苏东坡“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”的诗句说明模式识别中高维图像向二维图像投影的道理;用白居易描写海浪淘沙的诗来解释海滩稀土砂矿的成因;用“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米”讲解化学、物理震荡现象的食物链模型……把原来高深枯燥的知识写出“可读性”、“人情味”,而又不失科学上的严谨与准确,用娓娓动听的文句,向同行、向社会不断地传播自己的科研新成果。“化学模式识别及其应用”相继在上海石化、扬子石化、大连石化、大庆石化、锦州石化、锦西石化、抚顺石化、茂名石化、安庆石化、石家庄炼油厂、南充炼油厂等完成了数十个装置的优化项目,并均通过了省部级组织的专家组鉴定,年增效益上亿元,先后获得了大连市科技进步奖、辽宁省科技进步奖、广东省科技进步奖、河北省科技进步奖等。

“化学模式识别调优方法”也引起了国家有关部门的重视,被当时的国家经委、国家计委列入“七五”、“八五”国家新技术重点推广计划,被国家科委列入第一批国家级科技成果重点推广计划,并于1997年由国家经贸委颁发了《“八五”国家技术创新、新技术推广优秀项目》奖状。陈念贻已记不清多少次站在学习班讲台上,为工人技术人员讲授模式识别优化技术,多少次和同事们在生产第一线,研究生产中遇到的问题,多少个不眠夜,挑灯夜战,苦苦计算最优工艺条件。

进入新世纪后,从中科院冶金所退休的陈念贻又来到了上海大学。根据现代化学工业生产中分布式控制系统(DCS)已大量推广应用的新形势,陈念贻和其弟子陆文聪教授与思华数据技术有限公司合作,带领课题组同事和研究生,又研发了新一代基于DCS和数据挖掘的优化控制系统,该软件系统除了多种模式识别算法(包括以前独创的方法) 外,还综合应用了统计学新理论(包括支持向量机算法)、人工智能、实时数据库和知识库、计算机可视化等技术,用以对生产状况进行实时监控、故障诊断和生产优化,受到南京炼油厂、云南沾化有限公司、上海金山石化总厂等工厂的欢迎。目前新一代的数据挖掘淘金工程仍在继续进行中。

鞠躬尽瘁献身科学

陈念贻一生热爱党、热爱祖国、热爱社会主义事业,他一贯坚持“四项基本原则”,拥护党的改革开放政策。他对待工作一贯认真负责,在每个不同的岗位实践着自己的理想和目标。他胸襟坦荡,待人真诚,严于律己,团结同志,关心职工和研究生的学习、工作和生活,尤其是他严谨的科学态度和勇攀科学高峰的学术作风更是大家学习的楷模。他始终保持艰苦朴素的优良作风,为后人做出了榜样。

如今,陈念贻先生虽然离开了我们,但他的精神永远留在我们心中。他的学生和同事们正在继续他的事业,为社会主义现代化建设,新的数据挖掘淘金工程仍在继续进行中……

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陈念贻1955年加入中国共产党。曾任第五届全国人大代表,全国先进生产者,第九届共青团中央委员会委员,团中央候补委员,上海市第六、七届政协委员。1980晋升为研究员,先后任博士生导师,研究室副主任、主任,并在上海大学、上海交通大学、清华大学、同济大学等校兼任教授。曾任中国科协委员,上海市科协第一、二届副主席,上海市科协常委,上海市化学化工学会副理事长,上海市科普创作协会常务理事长,同济大学化学系系主任,全国金属学会物理化学学术委员会委员,中国化学会理事,上海分子科学研究会理事长,中国化学会计算机化学委员会第一届主任委员,中国金属学会熔盐委员会副主任委员,《中国科学》、《科学通报》、《物理化学》等杂志编委等学术职务。1978被评为上海市先进科学技术工作者,2005年,因科普创作工作成绩显著而获得上海市大众科学奖。

陈念贻在计算机化学、熔盐物理化学等领域有着丰硕的科研成果,曾获国家自然科学奖、国家科技进步奖等十项科技奖励。陈念贻几十年如一日,在科研岗位上辛勤耕耘,著书立说,先后在中外杂志上发表论文380余篇,撰写发表了中英文专著6本,他多次以专家、访问教授的身份出国参加与主持国际学术会议和讲学,获得广泛好评。他重视研究生教育工作,为社会主义现代化建设培养了一批又一批的研究生,共计80余名。由于他在研究生培养方面做出的贡献,于1990年被中科院评为优秀研究生导师。

(来源:慧聪网 200684日)

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