【人物志1】鲁道夫·埃米尔·卡尔曼（Rudolf E. Kalman）

相信自动化与控制领域的朋友们对卡尔曼这个名字都不陌生，可能还有一个更著名的名词萦绕在我们的脑海中——卡尔曼滤波，这个60多年前的算法，时到如今，依旧深刻地影响着我们的生活。

童年经历

卡尔曼于1930年出生于匈牙利布达佩斯的犹太家庭，父亲是一名电气工程师。卡尔曼从小就展现出来极高的学习天赋，在班级里名列前茅。然而匈牙利与德国纳粹相互勾结，在1938年《慕尼黑协定》签订后占据了捷克斯洛伐克部分领土，并在之后的二战中成为轴心国一份子。为了躲避战乱与纳粹的迫害，1943年卡尔曼的父亲便带着一家人移民到了美国。

学术生涯

卡尔曼追寻父亲的脚步，在麻省理工学院学习电气工程并于1953年获得学士学位，并于一年后取得了硕士学位。之后他前往纽约哥伦比亚大学继续攻读博士学位。他在1955年成为一名控制论的讲师（Instructor）并在1957年成为助理教授。1958年，卡尔曼发表了他的博士毕业论文Analysis and Synthesis of Linear Systems Operating on Randomly Sampled Data并于同年获得博士学位。

攻读博士期间卡尔曼发表了许多具有影响力的论文，包括Physical and mathematical mechanisms of instability in nonlinear automatic control systems以及Optimal synthesis of linear sampling control systems using generalized performance indexes，对动态系统的噪声问题做了充分的研究。

1958年至1964年，卡尔曼被任命为马里兰州巴尔的摩高级研究所的数学研究专家，并在此期间做出了一系列的重大研究成果。他敏锐地预见到了计算机技术以及数字控制的发展前景，发表了A unified approach to the theory of sampling systems、Control system analysis and design via the “second method” of Lyapunov. II. Discrete-time systems等重要论文。他与Bertram首次将李雅普诺夫稳定性理论引入了控制理论，对动态系统的稳定性研究产生了深远的影响。

1960年，卡尔曼参加了在莫斯科举行的IFAC（国际自动控制联合会）第一次代表大会，发表了会议文章On the general theory of control systems。在这次会议上，他介绍了他的一些基本发现与思想，包括可控性（controllability）、可观性（observability）等概念，这些概念将在之后的时间里发展成熟。

也正是在巴尔的摩的这段时间，卡尔曼做出了他一生中最卓越的贡献——卡尔曼滤波器。他将科学家们早期对滤波器研究的成果整合并于状态空间方法整合，发表了著名论文A new approach to linear filtering and prediction problems。这篇论文通过递归滤波的方法革命性地改变了估计领域。之后他也研究了这种滤波方法的连续版本（之前是离散版本），发表在论文New results in linear filtering and prediction theory中。卡尔曼滤波器在应用数学、工程、科学等领域都有着极其深远的影响，美国的阿波罗登月计划也依赖于此。卡尔曼滤波器以及其后来对非线性问题的拓展，可能是现代控制理论中应用最广泛的方法。自动驾驶、地震数据处理、过程控制、天气预报、计量经济、健康监测、计算机视觉、电机控制、定位与导航……在无数的领域卡尔曼滤波都发挥着重大作用。

1964年，卡尔曼前往斯坦福大学担任教授，研究领域涉足代数理论与系统论。他再次在新的领域取得了多样的成果，在现代系统论中开辟了新的领域。受自动机代数理论的启发，卡尔曼在论文Algebraic theory of linear systems中提出了一种线性系统的代数理论。

1971年，卡尔曼搬到盖恩斯维尔的弗罗里达大学，在数学、电气工程以及工业系统工程系担任教授。他的工作侧重于统计、计量经济建模以及系统识别的系统理论方法，作为他早期工作的自然补充。在弗罗里达，他建立了数学系统理论研究中心，吸引了众多控制与数学领域的学者。

1969年至1972年，卡尔曼在法国巴黎矿业学院担任科学顾问。1972年，卡尔曼从弗罗里达大学退休，一年后他被选为苏黎世联邦理工学院的数学系统理论主席，直到1997年到他的法定退休时间。在他后期的学术生涯里，卡尔曼在代数、统计、电路理论等领域都做出了广泛的研究。

人物评价

终其一生，卡尔曼在科学界做出的贡献是无与伦比的，他入选美国国家科学院、美国国家工程院，并且是匈牙利、俄罗斯、法国等国家科学院的外籍院士。他于1964年成为IEEE Fellow，并于2012年成为美国数学会Fellow。

卡尔曼获得的奖项更是不计其数。1962年，他被马里兰科学院评为年度杰出青年科学家。因为他开创了系统论中的现代方法，包括可控性、可观测性、过滤和代数结构的概念，他于 1974 年获得了 IEEE 荣誉勋章。1976 年，他还获得了美国机械工程师协会颁发的 Rufus Oldenburger 奖章。1984 年卡尔曼被授予 IEEE 百年纪念奖章。1985 年获得京都奖，京都奖被广泛认为是传统上不授予诺贝尔奖的领域中最负盛名的奖项。1987 年他获得了美国数学会的斯蒂尔奖……

2009 年 10 月 7 日，美国总统巴拉克·奥巴马 (Barack Obama) 在白宫举行的颁奖典礼上授予卡尔曼国家科学奖章，这是美国对科学成就的最高荣誉。

在整个职业生涯中，卡尔曼以身作则，无论需要多长时间或需要付出多大的努力，他都是一个追求完美的纯粹主义者。他的出版物在优雅和科学深度上都是瑰宝，无一例外。他一生发表了50余篇技术论文，举办了不计其数的讲座。他最有名的论文A new approach to linear filtering and prediction problems在谷歌上迄今获得了近4万的引用量，而卡尔曼滤波器相关的出版物超过了5万部。

卡尔曼不仅是现代系统与控制理论的创造者，也是信号处理、数学科学、信息等领域的杰出人物。他是一位真正的天才，能够流利说出好几门语言，在音乐方面也有着一定的造诣。鲜有人知他对音响系统以及跑车也有着浓厚的兴趣。

2016年7月2日，卡尔曼先生永远地闭上了双眼，享年86岁。而由他创造的滤波技术仍然保证着现代社会的运转，人类登月后留下的足迹，永恒地纪念着他对人类智慧不灭的贡献。

参考文献

【1】Kučera, Vladimír. “Rudolf E. Kalman: Life and Works.” IFAC-PapersOnLine 50 (2017): 631-636.
【2】https://en.wikipedia.org/