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吴佑寿,清华大学教授,中国工程院院士。
祖籍广东省潮州市,1925年7月出生于泰国曼谷。1944~1946年就读于昆明西南联大,1948年毕业于北平清华大学电机系,获工学士学位。毕业后留校任教,历任清华大学无线电系系主任、研究生院院长,国务院学位委员会电子学评议组召集人、 国家教委科技委常务副主任、国家信息化专家咨询委员会委员等职。
吴佑寿长期从事数字通信、信号处理和模式识别等方面研究工作,是我国数字通信开拓者之一。
一、掌握数字化发展方向,率先开拓通信新领域——数字通信研究
早在20世纪50年代,他就在通信领域开展数字化研究工作。当时的通信系统还都采用模拟制式,抗干扰性能差,不便于保密;吴从理论上对模拟和数字两种通信制式进行研究,肯定数字通信(当年叫做脉码调制PCM)具有抗干扰性能好和很多突出优点,但尚处于萌芽阶段,实现数字化的关键技术“模数转换”还采用复杂的电子束编码管,难于付诸实用。他结合保密电话需要,从话音编码(数字化)入手。针对编码管结构复杂、稳定性差等问题,提出并研制成功一种串联式电子电路编码器,解决了话音信号的编码问题。他同时深入研究时分多路通信系统的同步和信号压扩与量化噪声等问题,设计并制成功我国第一部八路脉码调制(PCM)电话终端设备,在1958年教育部主办的科技展览会上展出后,用于保密电话系统。20世纪60年代初他任某工程副总设计师,负责数据传输设备研究。他采用数字调相QPSK技术,先后研制成功数码率为600、1200 和2400波特的SCA型数据传输设备系列,使系统的传输速度和抗干扰能力不断提高。吴亲自参加现场试验,并到工厂协助进行生产,使产品及时投入应用。他认真总结经验,撰写“时分多路通信”和“数据传输技术综述”两篇文章,先后在1958~1959年“电信科学”杂志和1965年全国信息论学术研讨会上发表,对推动我国信息技术数字化起了很好作用。“文化大革命”期间清华无线电系搬到四川,在十分困难条件下,他仍孜孜不倦,致力科研工作。70年代初根据川沪输气工程的需要,原四机部决定研制“川沪”数字微波通信线路。清华与重庆716厂及绵阳730厂联合,参加研制工作。吴作为主持人负责方案设计,大胆采用国内正在研制的微波功率管和微带技术,并提出一种调幅-调相混合调制AM-QPSK新方法,解决无人值守控制信号的传送问题。经合作单位共同努力,研制成功我国第一个32/120路2GHz全固态无人值守数字微波中继通信系统和配套设备。1978年在石家庄通过联测鉴定,投入生产,先后用于石油等部门。32/120路数字微波通信系统研制成功,对我国数字通信技术的发展和人才培养都有重要意义。 获1978年全国科学大会奖。
二、研制成功TH-OCR汉字识别系统,全面解决了书面文件计算机输入问题
20世纪80年代计算机发展迅速,利用计算机对中文信息进行处理,成为国内外、特别是我国学者关心的重大课题;如何把结构复杂的方块汉字输入计算机,是解决这个问题关键之一。汉字结构复杂,字数、字体多,还有简繁体、汉英日、图文混排等问题,属超多类模式识别,困难大,国外有人进行研究,但进展不大,研究者望而却步。吴知难而进,他认为汉字是我国的国粹,我们对汉字结构和特点最了解,有责任、也有能力解决这个问题。80年代初他和丁晓青带领三个研究生,在只有一台286微型机的条件下,进行汉字识别研究。他摒弃前人把方块汉字当作一个随机点阵图形的概念,根据汉字有规律的结构特点,仿照人们“由外及里、从粗到细”的认字规律,提出了一种基于汉字结构特征的识别方法。1986年研制成功能识别国标两级6763个宋体汉字的系统,国际领先,但还不能用于其他字体的汉字。有人认为:对于多字体混排的文本应该先区别不同字体,然后分别用相应的程序进行识别。吴认为这种方法难于实用。1989年他们建立基于笔段及其连接约束关系的汉字模型,采用微特征和弹性匹配等方法,制成MHS多字体汉字识别系统。鉴定认为:这种系统采用单一程序和单一字库,只用微型机就可识别多种字体和字号,有独创性。其后他们进一步解决了简繁体、汉英混排、后处理以及提高识别率与自动化等问题,并采用神经网络方法,又先后研制成功几种系统,其中 THOCR-94系统被评为1994年十大科技成果之一。他们研制的以THOCR为商标的印刷汉字识别系统的技术指标,在历次863的评测中都居首位。再后他和丁晓青解决了复杂版面分析理解和精确重构等技术,制成基于识别的原文重现自动电子出版物制作系统,可把纸质文件自动转换为电子文档,实现篇章级的全文检索,国际领先。《人民日报》将创刊60多年来的报纸全部转换为电子版。国外公司,如Microsoft和ScanSoft等,先后购买了THOCR技术。有关研究成果曾获国家和部委科技进步奖数项。
三、坚持自主创新,研制具有自主知识产权的地面数字电视广播系统
地面数字电视广播是我国“十一五”计划重大专项之一。吴坚持自主创新,作为项目首席科学家,他深入研究了系统的同步、高效调制、信道编码与帧结构等问题。他针对国外已有系统的缺点,从理论上肯定杨知行和杨林提出的时频结合(TDSOFDM)方案。这一方案采用PN序列作为同步和信道估计、优点突出,有独创性,但技术难度很大,必须精心深入研究设计;特别是必须根据复杂的无线传输环境,才能提出较好的解决方法。吴坚持参加第一线工作,进行路测试验,指导用自制仪器录取实时衰落信号,改进均衡算法,使系统移动性能明显改善;他对提高系统信噪比和纠错编码也都做出贡献。基于TDSOFDM的具有自主知识产权的DMBT系统于2002年研发成功,教育部鉴定评为有多项基础性技术发明,性能优于国际同类技术水平,高清电视也可移动接收,国际领先。北京市公安部门于2004年采用该系统,对悉尼奥运会火炬在北京传递时的路况,全程(从天坛至颐和园)进行视频监控,效果良好;DMBT系统的研制成功,也为我国制定地面数字电视传输标准(GB20600-2006)做出重要贡献,其主要成果被“国标”所采用。香港特区采用“国标”作为香港地面数字电视传输标准,并于2007年12月31日正式开播。获国家技术发明奖二等奖等奖励多项。
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