國家科技進(jìn)步一等獎獲得者段寶巖：給國之重器裝上“千里眼”和“順風(fēng)耳”
?智能總結(jié)2021年11月3日，北京，人民大會堂，2020年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會帷幕輕啟。這一天是9100萬中國科技工作者的盛會，也是大國復(fù)興道路上的年度閱兵。23個項目榮膺國家科學(xué)技術(shù)獎勵一等獎，西安電子科...
2021年11月3日，北京，人民大會堂，2020年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會帷幕輕啟。這一天是9100萬中國科技工作者的盛會，也是大國復(fù)興道路上的年度閱兵。23個項目榮膺國家科學(xué)技術(shù)獎勵一等獎，西安電子科技大學(xué)實現(xiàn)一等獎零突破。
小學(xué)科，大視野，一個人帶領(lǐng)一支隊伍，在學(xué)科交叉的無人區(qū)拓出一片理論和實踐的新途。這深具影響的改變還得從44年前的一個雪天講起……
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懷初心，邁上科技新長征
1977年12月11日，冀中平原大雪紛飛，冀縣徐家莊，一個青年騎著自行車行進(jìn)在風(fēng)雪中，目標(biāo)是20華里外的冀縣徐家莊公社考點，他要去那里改變自己的命運。彼時，全中國有著同樣想法的青年超過570萬。冬去春來，其中僅有27.8萬人迎來人生轉(zhuǎn)折，這其中就包括22歲的段寶巖。他將去往西安徐家莊，那里的赫赫有名的軍工院?！鞅彪娪嵐こ虒W(xué)院將成為他人生新的起點。12年后，西電多了一個博士，專業(yè)電子機械。此為序曲，他將成為這個領(lǐng)域走出的第一個院士。
1978年春，全國科學(xué)技術(shù)大會召開，萬物復(fù)蘇，中國的科技新長征開始了。
這一年對于年過半百的段寶巖導(dǎo)師葉尚輝而言，心情是異常激動的。30年前，還是學(xué)生的他在清華參加革命。1950年的朝鮮戰(zhàn)爭讓他提前結(jié)束學(xué)業(yè)，成為西電第一代學(xué)人中的一員。多年以后，葉尚輝總結(jié)自己在西電一生的事業(yè)僅用了“做了一些簡單的基礎(chǔ)工作”來概括。但在更多人眼里，他被定義為電子機械大師，天線結(jié)構(gòu)設(shè)計泰斗。時至今日，他的著作《天線結(jié)構(gòu)設(shè)計》依然是從業(yè)者的案頭必備書。
葉尚輝的性格是低調(diào)的，這也是西電學(xué)人共同的DNA。他眼里的“簡單的基礎(chǔ)工作”分量一點也不簡單，這個“基礎(chǔ)”包括了兩個重要內(nèi)容：1963年，電子機械專業(yè)的前身——無線電設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝專業(yè)作為我國第一個機電結(jié)合專業(yè)出現(xiàn)在西軍電的專業(yè)目錄里，葉尚輝是重要的創(chuàng)建者。更為重要的是他以畢生心血培養(yǎng)出的十幾個博士日后都成為行業(yè)中的佼佼者。
葉尚輝對于學(xué)生的愛護猶如父子。1991年，他毅然作為擔(dān)保人為段寶巖赴歐洲留學(xué)之路掃清路障。他相信，他一定會回來。段寶巖登上了去往英國的飛機，等待他的導(dǎo)師是國際著名結(jié)構(gòu)優(yōu)化專家——利物浦大學(xué)教授湯普曼，他將在那里展開博士后研究工作。
段寶巖從導(dǎo)師拋給他的三個研究方向中選擇了最難啃的硬骨頭——將極大熵原理應(yīng)用于天線結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計課題作為主攻方向，敢啃硬骨頭是他從恩師葉尚輝那里耳濡目染的學(xué)術(shù)品質(zhì)，這也是西電學(xué)人重要的學(xué)術(shù)底色。最終其以“應(yīng)變能密度分布函數(shù)”這一嶄新概念破繭而出，巧妙地將極大熵理論和天線結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化聯(lián)系在一起，出色地完成了研究。
卓越的工作成績引來英國和日本的橄欖枝，君有盛情，我有歸意。對此，啟程前的段寶巖留下了這樣一段話：論工作環(huán)境、個人待遇，我的母校同英國利物浦大學(xué)確實無法相比。但我的根在中國，我的親人在中國，我的事業(yè)在中國。當(dāng)我在國外學(xué)習(xí)期間，母校已破格給我評聘了教授，這說明母校非常重視我，祖國建設(shè)迫切需要我，我怎能辜負(fù)祖國親人的一片苦心呢？
他回來了！旅英三年，他帶回來了一個科技領(lǐng)軍人才最重要的一樣?xùn)|西：眼界。同時，他在英國的研究實踐為日后在機電耦合理論上的創(chuàng)建完成了哲學(xué)方法上的準(zhǔn)備，他需要一個機遇在非常規(guī)的實踐中讓理論的種子落地生根。
2
逢機遇，十五年創(chuàng)新奔跑
機遇總是給有準(zhǔn)備的人。 1994年，就在段寶巖回國不久，今日中國一個標(biāo)志性的世紀(jì)工程——FAST天眼項目啟動論證。在北京天文臺工作的師兄施滸立發(fā)來邀請。就這樣，段寶巖團隊開始了與FAST的不解之緣。 很難想象，如果沒有段寶巖的出現(xiàn)，我們今天看到的天眼會是一個什么樣子，甚至還會不會有中國天眼的誕生都是一個問題。 “FAST項目最大的難點就在那個饋源艙及其支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上，段團隊提出的輕型索拖動系統(tǒng)奠定了FAST能不能行，能不能往前推，這是最初的一個基礎(chǔ)?！盕AST測量與控制系統(tǒng)總工程師朱立春如是說。
500米口徑大射電望遠(yuǎn)鏡縮比試驗?zāi)Ｐ?/span>
多年后，輕型索拖動系統(tǒng)被總結(jié)成FAST三大創(chuàng)新中最為關(guān)鍵的一個，具有顛覆性，在世界同行眼里被譽為“變革式創(chuàng)新”。這種顛覆性是相對于人類二十世紀(jì)十大工程之首的美國阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡而言的。普羅大眾更多的是在好萊塢電影中見到過這個龐然大物。同為地球上凝視宇宙僅有的兩只眼睛，中國天眼以500米的口徑突破了前者300米的量級，倘若繼續(xù)采取剛性支撐，饋源艙的重量將由前者的千頓級上升到逾萬噸的境地，這是一件很難想象的事情，無論是從造價還是穩(wěn)定性。段寶巖用六根大跨度柔性索來替代前者剛性支撐的創(chuàng)造性設(shè)想將饋源艙的重量由萬噸降低到不可思議的30噸。當(dāng)被追問這樣創(chuàng)造性構(gòu)想是如何誕生的時，他講不出漂亮的故事。這個過程可以形容為長期專注造就了理論水平和動手實踐能力都來到了一個高度之后的“妙手偶得”。用他愛人趙玉珍的話來講，段寶巖最大的特點就六個字：勤奮、執(zhí)著、肯干。
FAST試驗場接待外國專家參觀
Fast落成儀式
2020年12月1日，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡轟然倒塌，中國的FAST成為今天“人類之眸”的碩果僅存。段寶巖之于中國天眼的前瞻性設(shè)計更顯彌足珍貴。而這只是段寶巖機電耦合理論與實踐中一個顯眼的案例，神州飛船、探月工程，一項又一項的國家重大工程領(lǐng)域都留下了其團隊的身影，“看得遠(yuǎn)”“聽得清”的同時還要求“高精度”“快響應(yīng)”“低成本”“小體積”，段寶巖團隊的存在讓這些大國重器變得“耳聰目明”。但這些結(jié)晶依然不是段寶巖團隊最核心的工作，嚴(yán)格上講只是其理論實踐的重大現(xiàn)場。在實踐的基礎(chǔ)上形成模型，并對機理研究推進(jìn)到理論創(chuàng)新從而構(gòu)建出可堪大用的應(yīng)用平臺，這才是團隊的歷史使命。2005年，一場持續(xù)15年的創(chuàng)新奔跑開始了。
3
數(shù)十年，持之以恒創(chuàng)佳績
2005年，“973”項目中《電子裝備機電耦合基礎(chǔ)問題研究》立項啟動?！?73”計劃是彼時中國繼“863”計劃之后的中國科學(xué)技術(shù)界呼應(yīng)國家戰(zhàn)略的時代之音。作為“973”項目首席科學(xué)家的段寶巖將率領(lǐng)一支隊伍出征。彼時的他處于其10年校長任期的第3年，西電3000畝的新校區(qū)正在這位頗具膽識的校長的努力下如卷軸一樣漸次打開。段寶巖白天忙學(xué)校事務(wù)，晚上繼續(xù)搞科研。一周七天，四個分項目組排隊開會，沒有一周輪空。如此高強度的運轉(zhuǎn)，也讓段寶巖的休息方法與眾不同。人們很容易在西電的校園里識別出他：傍晚時分，那個散步的人群里像小跑的一定是他。下雨的日子就聽京劇，一個簡單的插卡小音箱就能滿足他的愿望。十年屆滿，段校長回歸段院士，團隊的奔跑比之前更快了。
電子裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計教育部重點實驗室
指導(dǎo)FAST5m模型實驗
段寶巖團隊數(shù)十年持之以恒圍繞著一個關(guān)鍵詞：機電耦合。普通讀者應(yīng)該如何理解這個關(guān)鍵詞呢？機械與電性能的關(guān)系發(fā)展到今天，經(jīng)歷了從開始的機電分離到中間的機電結(jié)合再到如今的新階段——機電耦合。對于普通大眾來講，機電耦合的理解可以從一個比方開始。機械代表了可見的物理系統(tǒng)，電性能則代表了不看見的物理場。前者“剛而實”像男性，后者“柔而虛”像女性。機電耦合就好比男女選擇婚姻，步入家庭。接下來一個問題是男女誰當(dāng)家，男方當(dāng)家則偏向機械，出路是以大型數(shù)控機床、船舶、兵器為代表的重大裝備。如果是女方當(dāng)家，出路是雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、天線為代表的電子裝備。段團隊就活動在第二條線路上。解決了誰當(dāng)家的問題，接下來就是夫妻雙方的相處方式了。這個世界上有一些難題是世界性的，這其中就包括夫妻的相處方式。夫妻協(xié)力的目標(biāo)是建設(shè)一個和諧美滿的家庭，過程是彼此配合的高度默契，機電耦合的實質(zhì)就是在毫米甚至更精確的單位刻度上追求這樣的“和諧美滿”。這是一個在毫米級的方向上生存的團隊，“毫厘”和“千里”構(gòu)成了他們的平素。 2021年，當(dāng)題為“高密度柔性天線機電耦合技術(shù)與綜合設(shè)計平臺及應(yīng)用”的項目出現(xiàn)在國家科技進(jìn)步一等獎的名單中時，沒有人知道這背后融入了多少人的心血。這23個字凝練在一起花費了一個團隊十余年的光陰。其中的“理論模型”、“影響機理”、“方法突破”等任何一個關(guān)鍵詞，打開它看到的都是一個艱辛的求索過程。最終46項發(fā)明專利、14件軟件著作權(quán)、70余篇Top期刊論文以及兩部出版著作構(gòu)成了項目成果的骨架。而“關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，項目成果總體居國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平，其中多場耦合理論模型、非線性結(jié)構(gòu)因素對電性能影響機理居國際領(lǐng)先”則成為點睛之筆。這不是一個人能完成的事業(yè)，段寶巖背后的團隊引人注目！4
永前行，西電精神從未止步
段寶巖在實驗室指導(dǎo)研究生
https://www.163.com/dy/article/G8HGACAQ0511DC8A.html
在當(dāng)今科技這場硬仗中，你每占領(lǐng)一個制高點，對手就多一分敬畏，所謂不戰(zhàn)而屈人之兵，自主自強是最可靠的防火墻。段寶巖院士團隊是西電學(xué)人中的一個縮影，圍繞電子科技的學(xué)科群，這里形成了一個龐大的團隊群落，他們是國家脊梁的一部分。脊梁遠(yuǎn)不及容顏那樣引人注目，但脊梁無論對于一個人還是一個國家而言，都是存續(xù)的底線。那首總會在西電校園里每一個莊重的日子和場合響起的校歌也許最能唱出心曲，她的名字叫與《與共和國同行》……
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