“積累經(jīng)驗，固本創(chuàng)新，小學科也可以有大作為?！眹铱萍歼M步一等獎獲得者、西安電子科技大學教授段寶巖，在談及電子機械這樣的小眾學科如何開拓進取時，如此回答。


本刊記者  龔一卓

不久前，2020年度國家科學技術(shù)獎勵大會在北京人民大會堂舉行。西安電子科技大學3項牽頭成果獲2020年度國家科學技術(shù)獎，其中，段寶巖院士及其團隊研發(fā)的項目“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”獲國家科學技術(shù)進步一等獎，實現(xiàn)了西安電子科技大學歷史上牽頭獲批國家科學技術(shù)獎勵一等獎零的突破。

不止步于這樣的成就，段寶巖認為電子機械還有很大的發(fā)展和進步空間。他笑稱電子機械學科是學校的“少數(shù)派”，當年和他一起報考的學生甚至有中途退學重考的，足見大家對這種交叉融合學科發(fā)展前景的擔憂和不信任。段寶巖也是陰差陽錯地進入這個專業(yè)，但他堅信行行出狀元，終有一日配角也能發(fā)揮和主角一樣重要的作用。果不其然，44年后的今天，他實現(xiàn)了少時的夢想，給國之重器裝上了“千里眼”和“順風耳”。

“配角也可以成為主角”

2005年，“973”項目《電子設(shè)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技術(shù)界呼應(yīng)國家戰(zhàn)略的時代之音。段寶巖作為“973”項目首席科學家率領(lǐng)一支隊伍出征，從此，他和他的團隊開始了一場持續(xù)15年的創(chuàng)新奔跑。

2020年12月1日，阿雷西博望遠鏡轟然倒塌，中國的500米口徑球面射電望遠鏡FAST成為今天碩果僅存的“人類之眸”。段寶巖對于中國天眼的前瞻性設(shè)計更顯得彌足珍貴。而這只是段寶巖電子耦合理論與實踐中一個較為顯眼的案例，神舟飛船、探月工程，一項又一項國家重大工程領(lǐng)域都留下了段寶巖團隊的身影，“看得遠”“聽得清”的同時還要求“高精度”“快響應(yīng)”“低成本”“小體積”，該團隊的存在讓這些大國重器變得“耳聰目明”。但這些結(jié)晶不是段寶巖團隊最核心的工作，嚴格上講只是其理論實踐的重大現(xiàn)場。在實踐基礎(chǔ)上形成模型，將機理研究推進到理論創(chuàng)新從而構(gòu)建出可堪大用的應(yīng)用平臺，才是團隊的歷史使命。

2021年，當題為“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。項目建立了高密度柔性天線機、電、熱耦合理論模型，探明了非線性機械結(jié)構(gòu)因素對其電磁性能的影響機理，突破了力電耦合、高效熱控、控型控性等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了我國首個集電磁、結(jié)構(gòu)、熱于一體的高密度柔性天線綜合設(shè)計平臺，成功應(yīng)用于我國第一部最大的GBR防空反導雷達、首部靜電成型薄膜天線、“中國天眼”等重大裝備，產(chǎn)生了重要的經(jīng)濟、社會與國防效益，開辟了我國天線研究新領(lǐng)域，引領(lǐng)我國高性能電子裝備實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

項目名稱的23個字凝練在一起，花費了一個團隊十余年的光陰，打開其中的“理論模型”“影響機理”“方法突破”等任何一個關(guān)鍵詞，看到的都是一段艱辛的求索之路。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。從前的“小學科”如今成為助力國家發(fā)展的強大科技力量，正如段寶巖所說，博觀約取，厚積薄發(fā)，配角也可以成為主角。

“敢啃硬骨頭”

“敢啃硬骨頭”是段寶巖從恩師葉尚輝那里耳濡目染的學術(shù)品質(zhì)，也是西電學人重要的學術(shù)底色。早在1994年段寶巖團隊加入FAST天眼項目研發(fā)時，他們就知道其中困難重重?！癋AST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。即便如此，段寶巖團隊依舊克服困難，在不斷實驗和嘗試中逐漸探索出新通路。

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20世紀十大工程之首的美國阿雷西博射電望遠鏡而言的，同為地球上凝視宇宙僅有的兩只眼睛，中國天眼以500米口徑突破了前者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噸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)定性而言。段寶巖用六根大跨度柔性索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的理論水平和動手實踐能力都達到一定高度之后的“妙手偶得”。用同為電子科技領(lǐng)域?qū)＜业钠拮于w玉珍教授的話來講，段寶巖最大的特點就六個字：勤奮、執(zhí)著、肯干。

對此，段寶巖指導的博士生樊冠恒也深有感觸，“段老師對我的影響很大，尤其是在做研究方面，他說做學問就要深入去做，尤其作為研究者，不能浮于表面，要注重創(chuàng)新?！彼€說，“每天早上我七點半到實驗室的時候，總能看到實驗室的門是開著的，段老師很早就到了。每次我發(fā)給老師的論文，他不僅在結(jié)構(gòu)、思路方面給予指導，甚至在文字、用詞、標點上都細致地進行批示和修改，段老師這種勤勉的精神也一直激勵著我?！碧峒岸螌殠r，同專業(yè)的張爍對一件事印象深刻，“有一年冬天，我們實驗要用的發(fā)射天線剛從南校區(qū)運回來，當天下雪了，大家很擔心發(fā)射天線會被雨雪淋濕或損壞。段老師得知這個消息，急忙趕過來和我們一起把設(shè)備抬到樓上去，設(shè)備很重，搬運的時候也需要萬分小心，等終于安頓好一切，已經(jīng)是深夜了?！彼f。

“我的根在中國”

段寶巖的研究當時在國內(nèi)尚處于萌芽階段，要想有所突破，就必須赴海外深造。1991年，葉尚輝作為擔保人毅然為段寶巖赴歐洲留學之路掃清路障，等待他的導師是國際著名結(jié)構(gòu)優(yōu)化專家——利物浦大學教授湯普曼。

三年學習期間，段寶巖從導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)拓撲優(yōu)化設(shè)計課題作為主攻方向。段寶巖不負眾望，最終以“應(yīng)變能密度分布函數(shù)”這一嶄新概念脫穎而出，巧妙地將極大熵理論和天線結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化聯(lián)系在一起，出色地完成了研究。

卓越的成績吸引英國和日本拋來橄欖枝，但君有盛情，我有歸意。對此，段寶巖在回國前留下了這樣一段話：“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。我在國外學習期間，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，我怎能辜負祖國親人的一片苦心呢？”

冬去春來，光陰不舍，段寶巖不僅在個人研究領(lǐng)域頗見成效，還帶出了西電一批又一批青年學者，機電工程學院副院長王從思就是其中之一。從本科畢業(yè)論文開始，段寶巖就成為王從思的導師，直到博士畢業(yè)?！岸卫蠋熅哂形麟娎弦惠吙蒲泄ぷ髡吒视诜瞰I、踏實肯干的精神，這也深深影響著我們。記得2000年的時候，我們在研究中遇到了問題，急需現(xiàn)場實驗測量，段老師作為西電校長，晚上十點半親臨現(xiàn)場指導我們工作，這樣的精神讓我們深受感動?！蓖鯊乃颊f。

國之大者，必定深懷愛國情懷，對于獲得成就的過程，段寶巖說不出華麗的語句，唯有數(shù)十年如一日的堅持和對祖國科技騰飛的殷切期盼。他說，青年學子當努力向?qū)W，蔚為國用。實驗科學固然辛苦，但要國家富強，依靠的就是先進的科學技術(shù)和甘愿奉獻、刻苦鉆研的精神力量。







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