逐梦诺奖,古稀老人引领民族创新

《科技文摘报》2013年11月8日 2013-11-08 13:31:57 阅读次数:23244

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摘要:“智慧仪器”,推动第三次工业革命 ——记“中国虚拟仪器之父”、北京东方振动和噪声技术研究所名誉所长应怀樵

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导语:他被誉为“中国虚拟仪器之父”;他提出的“用软件制造仪器、用软硬件相结合”的理论和关键技术,成功打破了振动与噪声、信号处理及虚拟仪器学术领域长期被外国公司垄断的局面,让中国在该领域拥有了绝对发言权;他的“虚拟仪器”不仅给长期缺乏创新元素的国内科技界带来了无限活力,也让中国原创技术成功屹立于世界科技之林——他是应怀樵,一位年逾古稀的科学家,他有一个诺贝尔梦,他的“中国梦”。


廉颇未老,病魔不敌千里之志

应怀樵教授1941年生于人文底蕴深厚的浙江绍兴。在蔡元培曾担任校长的小学优良的传统教育下,他从小就树立了“为民族崛起而读书”的远大理想,而这一理想也一直陪伴着他,成为他不懈奋斗的精神支柱。应教授的专业背景被人们津津乐道,为了配合国家的需要,他一生五次面对不同专业:最初他在浙江大学学习理论物理,后应国家需要全班调整为应用力学专业。1964年,大学毕业后,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,并到清华大学学习风洞测试分析技术。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测试工作,接触到震动噪声和频谱分析,开始了虚拟仪器科研生涯。丰富的学习和研究经历,每一步应怀樵都走得扎扎实实,这不仅让他拥有了深厚的理论知识积淀和实践经验的积累,更为他日后不断的创新和发明提供了强有力的保障。

1973年,应怀樵教授开始自行尝试用数字计算机的软件数字积分取代传统硬件模拟积分以及用DFT数字谱分析的方法解决实际问题,并于1979年获得成功。同年,应怀樵教授原创性地提出了虚拟仪器的核心概念——“软件制造仪器”。1993年,由他主持研制的INV306虚拟仪器参加加拿大多伦多市的新技术展览会,名列展览会表扬名单的第一位。

废寝忘食的钻研,换来了累累硕果,然而,由于超负荷的工作,长期加班熬夜和巨大压力也对他的健康造成了严重伤害。1994年1月14日,在北京邮电大学学术交流大会报告的讲台上,应怀樵突发脑出血,送往医院急救,昏迷了3天,左边半身不遂,出院后,拄上了拐杖。2003年,突发脑血栓。2004年、2005年突发心梗阻……“3次中风、4次心梗,我7次至阎王殿,阎王都没收我。”谈及此事,应怀樵微笑着感慨万分。跋涉在为中华崛起而奋斗的科学高峰上,这位壮心不已的科学斗士无惧疾病的挑战,依然以超人的毅力、坚定的信念,一次又一次战胜病魔,执著奋进在创世界一流的“虚拟仪器”科研阵地上。支撑他的,除了对于科学的无限热忱,还有一颗燃烧着梦想的心——他,要为中国拿到诺贝尔科学奖,这一世界自然科学领域的最高荣誉;他,要为中华民族增光添彩!


老骥伏枥,砍柴樵夫有梦待圆

    应怀樵教授说:“孙中山先生叫‘中山樵’,樵,砍柴者也,孙先生志向高远,要把当时压在中国人民头上的三座大山砍倒。而我,只想做一名在科研道路上低头砍柴的樵夫,虽然很苦很累,但是一路有白云清风相伴,人生也别有一番美景。”

正是凭借着这股砍柴樵夫般的勤勉和淡然,他数十年如一日,呕心沥血,将全部精力投入虚拟仪器(VI)科学研究之中,自主创新121项新技术,攻克十大世界性难题并填补国内空白:

一是基于平台式设计的DASP/VI库技术。用软件制造仪器,软硬件结合取代传统仪器,这一具有里程碑式划时代意义的新路线对仪器制造业和测试技术界产生巨大影响,代表了我国在VI研发方面的最高水平。

二是变时基(VTB)传递函数(导纳)测量分析方法。变时基技术相对于国内外传统的等时基方法,能显著提高瞬态激励测试结果的精度与稳定性。目前,此项技术结合弹性聚能力锤,成功解决了大型低频结构锤击模态试验问题,达到国际领先水平,已获国家发明专利。已完成神舟飞船750吨移动发射平台模态试验、“长三捆”大型运载火箭模态试验、乌海黄河大桥模态试验、航天员超重训练机模态试验等数十项国家重点项目,效果良好。

  三是高精度频率、幅值、相位和阻尼测量技术。东方所原创的高精度频率计和幅值计,比国外常规方法提高精度100万倍。这一技术使虚拟仪器从一般低精度仪器进入高端科学仪器的行列,具有重大国际影响力。

  四是超低频信号快速测量技术。对于超低频信号(0.1Hz~0.00001Hz)的准确测定,尤其对于频率未知的情况,常规测量需要非常长的时间才可以完成,而东方所的方法,则可以实现仅仅测量1/4甚至更少周期的信号即可获取准确的频率、幅值、相位和失真度等参数,使得超低频信号得到快速测量,填补国内外空白。对于100秒周期的低频率信号测试,仅需2~3分钟即可同时得到频率、幅值、失真度相位和传感器标定灵敏度等参数,比起类似的美国HP35670仪器,时间缩短为原来的1/20,并且后者还不具备多种参数同时测量的功能。

  五是倒熵谱分析方法。采用倒熵谱分析是频谱的再次谱分析,可大幅度提高频率分辨率,特别是对短时间序列具有更好的效果,比国外提出的LPC法可靠,已得到国内外专家肯定,达到倒谱分