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应怀樵:矢志创新 无悔追梦

中华英才 作者:张强 吕月华 2020-06-08 18:32

核心提示: 本刊专访著名振动噪声与信号处理专家,北京东方振动和噪声技术研究所名誉所长、中国虚拟仪器之父应怀樵

应怀樵名誉所长

中国要强盛、要复兴,就一定要大力发展科学技术,努力成为世界主要科学中心和创新高地。”习近平总书记在出席两院院士大会时如是强调。相信这句话不仅在科学家群体中能够引发出深深的共鸣,而且也精准表达了他们的集体初心与共同方向。在中国日趋庞大的科技创新阵营里,就有这样一位深耕五十余年的科学家,他为中国虚拟仪器事业的发展倾注了全部心血,以为国争光为驱动力,始终奔跑在用中国人自主创新的技术摘取诺贝尔奖的道路上。他就是中国虚拟仪器的创始人和奠基者,被誉为“中国虚拟仪器之父”的应怀樵。

自主创新  善终如始

虽然,人工智能AI、虚拟仪器VI在当下已不再是陌生词汇,并且在我们的生活中也有着广泛的应用,然而,鲜有人知道,在如此时尚的领域里,中国不仅有自己的原始创新,更是以与世界同步的节拍,为人类文明的更迭发出了自己的声音,做出了应有的贡献。而创始人和领航人便是年近八十岁的应怀樵。

“所谓虚拟仪器,并非传统的仪器,它是指以集数据采集和信号调理器、信号处理技术与PC机技术于一体的软件为主,制造由少量硬件和大量软件组成的仪器。”今天,应怀樵可以轻松对虚拟仪器给出一个清晰的概念,但是他在这个领域的摸索却可以追溯到50多年以前。那是在1965年,时年24岁的应怀樵在参加国防核爆炸防护工程课题“地下铁道核爆炸震动噪声与动力学测试分析的研究”并遭遇地铁道床的下沉残余位移用硬件无法获得的难题时,便萌生了虚拟仪器的大胆构想——用“数字算法和软件取代硬件”。1979年,在这个难题上攻坚14年的他大获成功,成为虚拟仪器的最早范例。同年,他便在中国杭州全国核试验防护工程学术会上,意气风发地提出了虚拟仪器的核心概念“用软件制造仪器”,获得了与会专家的赞扬和支持。而这一概念的提出,比美国NI公司提出的“软件是仪器”概念整整早了七年。

1983年,为了克服无法使用磁带记录仪与信号分析仪的问题,应怀樵用身上仅有的300元钱创建了北京东方振动和噪声技术研究所(简称“东方所”),从此,他瞄准了国际学术前沿,并踏上了积极探索中国虚拟仪器的产业化之路。为了保障这家民营研究所健康长久的发展,早在创所伊始,应怀樵就明确提出“创新是灵魂”的理念,并为东方所树立了“三个提倡”:一、提倡“勤奋、创新、坚持、自强、和谐”;二、提倡“高、大、深、快”(即:高度的智力追求,大胆的探索精神,深奥的研究内容,快活的乐天主义)和完全自由的判断与讨论的“玻尔所”精神;三、提倡“坚持真理、自由讨论、互相尊重和实事求是”的科学精神。在此基础上,还发展成为涵盖精神追求、道德情操的18条336字法则及幸福六大原则的企业文化,为东方所的文化凝聚力夯实了基础。

1985年,他提出了“把实验室拎着走”和“卡泰仪器”的概念,并将之转化为现实。2009年11月,他在桂林全国第三次虚拟仪器大会上率先提出基于互联网+云计算+VI技术+人脑工程+嵌入式软硬件的“云智慧仪器实验室”和“互联网+测试”的云智慧测试时代的概念,在此基础上,他建议国家建立云智慧医疗中心和云智慧教育中心、云智慧安全中心、云智慧交通中心等,为我国抢占高科技制高点,推动科学仪器与科学实验的发展,集聚高智慧,推广高新技术,达到世界领先水平,制订出科学合理的研究计划和战略步骤。2012年,他又在北京第十五届国际科博会上提出了“云智慧科技时代的第三次工业革命正在走来”——从“软件制造仪器”到“软件制造一切”,一直是当前科技领域的最新潮流与热点。

一路跋涉至今,应怀樵用其生命不息奋斗不止的拼搏精神、超乎寻常的顽强意志以及坚不可摧的理想信念,经受住5次中风、4次心梗的生命挑战,带领东方所攻克了一道道世界性难题,完成了自主创新技术131项,其中20余项达国际领先水平,10项为突破世界性难题的原创新技术。其中,最为业界称道的是对“传递函数的测试及实时控制和反演关键技术与超高精度频率计算方法”的成功突破,为提高虚拟仪器测量精度和范围开创了新途径,被业界誉为达到足可问鼎诺贝尔物理学奖的世界性成果。

凭借一系列的突出贡献,应怀樵取得了诸多全球领先的科学成就,2001年获得全国优秀科技工作者荣誉称号;2007年全国第二届虚拟仪器大会上被誉为中国虚拟仪器之父;评为科学中国人2009年度人物;2010年获得了北京市科学技术二等奖等。

本着“创新是灵魂”的信念,基于自主创新的深刻体悟,2006年3月6日,应怀樵提出将中国传统24节气中的“惊蛰节”设为东方所创新节,极大地激发了东方所的创新活力。近年来,应怀樵更是向国家领导人写信建言,并在多种重要场合向各界呼吁将“惊蛰节”上升为中国人的创新节。在他看来,唯有将创新基因植入国人心中,才能内生为国家创新驱动战略的文化动力。

“樵夫”追梦  矢志不渝

在旁人眼里,应怀樵是声震海内外的科学巨匠、是一直行走在科技前沿的创新者,而在他本人看来,自己不过就是一个以诺贝尔奖为梦想、切实以科技创新兴国的“樵夫”。

1941年7月,应怀樵出生于浙江绍兴,就是这座人文底蕴深厚的城市,在近现代发展进程中先后涌现出秋瑾、鲁迅、蔡元培、马寅初等若干彪炳史册的杰出人物。而应怀樵,就是在蔡元培曾担任校长的小学里接受了优良的启蒙教育,从小树立了“为中华之崛起而读书”的远大理想。

1959年,应怀樵考入浙江大学,就读于工程物理系理论物理专业。不久之后,应国家发展需要,他被调整到数学力学系应用力学专业流体力学专门化学习。1964年毕业后,他被分配到中国铁道科学院,致力于高速列车风洞课题研究,并到清华大学工程力学系流体力学专业实习,学习风洞测试和数据分析技术。1965年他参与了我国西部罗布泊核试验基地原子弹和氢弹的核爆炸防护工程研究,学习原子弹爆炸测试技术,接触了振动噪声和频谱分析。1967年6月17日,我国第一颗氢弹爆炸试验成功,应怀樵亲临罗布泊试验场,测得氢弹爆炸作用下地铁振动加速度数据,并自行开始数字化,数字积分的数字制造研究工作。1978年1月,在昆明召开的中国力学学会土岩爆破会议上,应怀樵发表了题为《地下结构爆炸震动加速度测试和分析》的论文,证明了用数字积分求得难以测量的地铁下沉残余位移和用DFT取代频谱分析仪的可行性,这是中国数字制造和虚拟仪器技术探索成功的里程碑。

虽然在科学领域里历经五次近乎于翻山越岭式的转换专业,却炼就了应怀樵扎实的学术功底和研究多学科项目的优势。过往每一次的低头砍柴,无一不在恰当的时候实现了助力“中国梦”的腾飞。他既融会贯通现代数字计算机技术与信号处理分析,又在振动和频谱分析领域屡有创建,提出用“数字积分取代硬件的模拟积分,用计算机的DFT分析取代频谱分析仪”的理念,最终自然发展成为中国数字制造(软件制造)和中国虚拟仪器研究的拓荒者。

应怀樵看好虚拟仪器的发展前景,要尽全力推动虚拟仪器技术“达到世界普及”的产业化进程。由他带领团队研制完成的大型软件“DASP”中文名为“达世普”就是要求达到世界普及的理想,“这是我的理想、也是东方所年轻后生们一直奋斗的目标”。

应怀樵更以东方所为战略起点,不断加强学术团队与研发推广体系建设,与清华大学、北京大学、中科院力学所等高校和科研院所合作,联合指导博士后、博士、硕士研究生三十余名,并担任浙大、西交大、北邮、江苏大学、合肥工大、华北电大、华中科大、东北大学等八所高校的兼职教授,为国家培养出大批急需的专业人才,以及行业高端人才。东方所的研究团队也扩大到近百人,拥有博士、硕士数十名,成为虚拟仪器领域一支中坚力量。

令科学家任前方艰难险阻而乐此不疲、勇往直前的,从来不是个人头上耀眼的桂冠或口袋里可见的财富,而是人民的福祉和人类命运的永续发展。在创新精神的驱动下,凭着领先国际的科研实力,东方所的创新成果突破了同类仪器长期依赖进口的局面,打破了国外仪器的垄断,提高了中华民族的话语权和学术地位,为国家节省外汇数亿美元。目前,东方所的产品广泛应用于国防军工、航天航空等许多部门,参与完成长三火箭、长五火箭、长七火箭、神舟飞船发射平台、原子核反应堆、核潜艇、水电站、港珠澳跨海大桥、高铁、地铁等上百项国家重大工程项目测试。据估算,若在国内全面推广,其经济价值按我国2007年仪器产值估算,按软件取代硬件30%-50%计算,每年将产生600多亿到1000亿元的巨大价值,将为促进技术变革和推动新兴产业形成,造福国计民生发挥重大作用。

对此,香港《文汇报》曾经不吝赞美之词如是写道:“软件制造仪器将有助于节约地球资源、节省能源,材料消耗也可大幅度削减,这项发明虽然只有‘35岁’,已经使人类受益匪浅。”并预言,“像2009年诺奖得主高锟教授的‘光纤通信’引发了通信革命,像2014年诺奖得主赤崎勇、中村修二的蓝光LED引发第二次照明革命一样,软件制造一切、定义一切,重构未来的云智慧科技时代将使21世纪进入第三次工业革命的云智慧科技时代,必将给人类带来极大的福祉。”

尽管年事已高,应怀樵却毫无退休概念,依然醉心与年轻人耕耘在科研一线,培育后备力量、主编论著,就AI产业动态与趋势发表真知灼见。因为,在他心里一直熊熊燃烧着一个真切的梦——向诺奖冲刺。在应怀樵看来,以领先国际的前瞻眼光与创新成果,为国家科学界贡献自己的力量,是一个科学家的终极目标,是义不容辞的责任。问鼎诺奖,更是对祖国最深情的表白。

毫无疑问,在这澄澈的心、炽热的梦背后,是应怀樵及众科学工作者孜孜以求的动力——伴随中华民族的伟大复兴,中国科学家将以更多原创性成果活跃在高科技领域,以拥有自主知识产权的姿态行走在推进人类文明进程的最前沿,为全世界人民的安全感、幸福感和获得感,平添助力!

应怀樵教授

【 人物简介 】

应怀樵,1941年生,浙江绍兴人,著名振动噪声与信号处理专家,研究员、教授,北京东方振动和噪声技术研究所名誉所长、学委会主任,北京应用科学研究院副院长,清华大学、北京大学、天津大学、东北大学和中国科学院力学研究所博士生合作导师,并兼任浙江大学、西安交通大学、江苏大学、北京邮电大学等八所高校兼职教授。长期致力于振动噪声控制、信号信息处理、测控技术、故障诊断、模态分析以及数据采集与信号分析仪器(虚拟仪器)研究开发工作,自主创新研发完成DASP(Data Acquisition & Signal Processing)虚拟仪器库和INV303/306/3018移动试验室。是中国最早提出“虚拟仪器”构想、最早提出和实现“用软件制造仪器”、“软件制造一切”,“用软硬件相结合”来取代传统的主要由硬件组成的模拟式仪器的学者(时间与美国同步),是中国虚拟仪器的创始人和奠基者。1983年创建北京东方振动和噪声技术研究所(1983年筹建),组织二十多次行业学术会议,为实现中国虚拟仪器技术创新和产业发展做出了突出贡献。1978年3月获3项全国科学大会奖,2001年获得全国优秀科技工作者荣誉称号,2010年被评为科学中国人2009年度人物。编著有《振动测试和分析》、《波形和频谱分析与随机数据处理》、《现代振动与噪声技术》等书15本,已发表相关研究论文300余篇。

(2020.06.01 第11期)