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科学精神薪火传承以雷达颠覆性创新助力构建

来源:遥感 时间:2023/5/27
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——访全国创新争先奖章获得者、北京理工大学副校长龙腾    

经济日报-中国经济网北京6月8日讯(记者苏兰通讯员朱梓熙)第二届全国创新争先奖表彰奖励大会5月30日在北京举行。这一天是中国第四个全国科技工作者日。当天,一条微博冲上热搜头条:“他们,兢兢业业,为人民健康保驾护航;他们,献身科研,以民族振兴为己任;他们,呕心沥血,将大国重器掌握在自己手中。“干惊天动地事,做隐姓埋名人”,执着求索,只为让中国科学走得更远。因为有你们,中国才能发展得这么快,#全国科技工作者日#,致敬!”。

全国创新争先奖获得者、北京理工大学副校长龙腾教授就是被广大网友致敬的科技工作者之一。日前,他接受经济日报-中国经济网记者采访时畅谈了雷达研究的重要性及难点,并就我国科研如何突破卡脖子瓶颈谈了自己的观点。

 颠覆性创新思维雷达助力构建国家安全系统

提起雷达,大众也许会觉得这项科技离自己很遥远,但龙腾介绍,以全天候全天时为优势,雷达应用在方方面面。

“其实,人的眼睛就是光学系统,随时随地发现目标、分辨目标,但有局限性。而雷达是人类眼睛的延伸,如果当年泰坦尼克号上面装有雷达系统,就不会撞上冰山,人类就会减少一次如此壮烈的悲剧……”龙腾教授介绍说,而今,雷达在民用领域的普及度也很高,比如安装汽车雷达可以帮助避免车祸等;在军用领域,无论参加国庆阅兵的武器和还是我国下水的各种战舰,雷达都不可或缺。

对于自己的科研方向,龙腾教授打了一个有趣的比方:“我科研的主要方向是建立新体制的雷达系统和实时信息处理。如果将雷达比作一个人,它包括眼耳鼻舌和大脑,我主要研究雷达里面大脑的那一块。”

龙腾教授研究的雷达大脑部分,既高大上又非常接地气,既可上天引领卫星也可入地与各种各样的昆虫起舞。然而,科研真正研究起来,可没有充满诗意的空间,“我们研究昆虫,是为了生物物种以及国家粮食安全……”龙腾教授表示。

据介绍,我国是全球最重要的动物迁飞场,水稻、小麦、玉米等作物的重大农业害虫均在我国远距离迁飞,严重威胁我国农业生产安全。-年,尤以席卷全球的草地贪夜蛾与沙漠蝗虫为甚:草地贪夜蛾已入侵我国,对我国粮食造成了大量损失;而沙漠蝗虫正在巴基斯坦、印度等地疯狂繁殖、扩张,对我国农田虎视眈眈。

北京理工大学雷达技术研究所,在国家自然基金委国家重大科研仪器研制项目的支持下,正在创新开展面向动物迁飞机理分析的高分辨多维协同雷达测量仪研制工作。

该雷达能够在几公里之外分辨单只昆虫的类别,为我们国家的农业害虫防控提供基础支撑。

目前已研制缩比昆虫雷达实验样机,年部署于云南澜沧、江城,为草地贪夜蛾等境外迁飞害虫入侵提供第一手监测信息,把好空中国门关。

据龙腾介绍,通过新体制雷达,可以在1.5到5公里间发现三毫米以上的虫子,并分辨虫的种类。当前研制出的第一代雷达样机正在云南江城进行业务运行,并每晚18:00在中央电视台CCTV17农业农村频道进行准点播报。此项目拿到了自然科学基金委的重大仪器专项,预计在年底将完成全部研发。

事实上,昆虫雷达的研制难度极大的,想在几公里外弄清一只小虫子,需要提出一系列创新方法来解决问题。

龙腾表示:“我们研究内容之一,就是在新体制雷达的研发中进行一系列创新。该项目已经授权了发明专利,发表了相关论文,并组织了国际研讨会。在得到大量实测数据后,就可为全世界的昆虫辨识和防控提供支持。”

由于雷达的应用广泛,除了解决棘手难题,也要向着更高质量的发展努力,这就是如何让雷达信息传递更快。而信息处理系统作为雷达的“大脑”,就是关键所在。

“传统的星载雷达都是卫星数据传到地面站完成处理,再分发给用户,但它耗费的时间周期长,不适宜有些场合应用。”龙腾教授介绍了他及其团队尝试把信息处理转移到卫星上的情况。

据龙腾介绍,卫星对信息处理系统的体积、重量等约束苛刻,比起地面处理系统可用的大服务器、超级计算平台,耗费几千瓦的功率、占地若干平米,卫星载处理器的重量只有二三十公斤,功耗仅几百瓦,还要能起到应有的效果,这是此项研究的难点。

对此龙腾表示:“我们自己研制了相关的芯片,并创新了信息处理的算法、体系架构,使得我们国家第一个把成像雷达信息处理系统搬到了卫星上。”

“该技术是针对光学、微波等遥感卫星,在星上实时完成成像、检测、定位等任务的信息处理,形成的有效信息数据量仅为原始数据的1/,能够从卫星直接广播给最终用户,延迟仅为分钟级。”龙腾教授说。

据介绍,该技术成果于年获得国家技术发明二等奖。基于上述成果,北京理工大学雷达技术研究所构建了我国首个光学卫星星上处理系统和首个微波成像卫星星上处理系统,均成功在轨应用,并已在我国多型卫星上推广。

该成果大幅提升了我国天基信息获取的时效性和覆盖性,开创了我国天基成像探测星上处理、实时分发的新模式,从而为减少灾害、环境污染的损失、支持国家安全维护提供关键信息支撑。

突破卡脖子瓶颈 有组织创新与自生式创新并行

众所周知,我国科研就是经过多年刻苦攻关在很多方面取得了长足进步,然而,不容忽视的是,在很多方面还存在被卡脖子的领域,我国科技创新领域还存在很多问题,针对记者如何突破“芯片之痛”的难题,龙腾教授表示,作为一名科技工作者,科研攻关是每天都需要面对的难题。对此,龙腾分享了自己的观点。

“首先要重视基础研究,科技工作者要有坐冷板凳的精神,科研项目要持续跟进,加强布局;其次,提升工艺水平,比如华为的芯片,设计能力有了,但是工艺制作还需提升;第三就是高校成果的转化问题,科研+产业的有效结合才能让创新更具生命力,比如斯坦福大学的研发与产业是互生、伴生的关系。此外,有组织的创新+自生式的创新,当前,我国重视科技研发投入,很多大企业在攻关,同时还应注意很多自生式的创新能力,这是一些小型科研团队,但是在某些领域有“一招鲜”,有可能带来颠覆性创新……”龙腾教授言辞恳切。

结合自己带领团队创新突破的实践,龙腾教授介绍了三点体会:

第一点是在系统设计上有创新的思想,甚至要具备颠覆性思维,在创新意识下提升创新能力。龙腾举例:“比如说我们怎么才能测出昆虫的种类?就要雷达测它的体长、体重和振翅频率,为此我们仔细分析了雷达理论里面的回波截面积与频率关系曲线,并拟合反推,这完全是我们的创新。”

第二点是在实践上要非常细致。设计当中有一点点缺陷,都不能够完成任务,所以要非常的细致,确保万无一失。

第三点是科研要有吃苦耐劳的奋斗精神。像涉及到军工产品,就要进行各种各样的环境考核。冬天要到最冷的漠河,夏天到最热海南岛,还要到青藏高原去测试高原环境等等,所以其实是非常艰苦的,必须要有吃苦耐劳的奋斗精神。

龙腾总结:“我自己的体会就主要这么三条:设计阶段的创新思维;实现阶段的万无一失;在整个科研过程中的拼搏奋斗。”

 创新无止境薪火传承驰而不息

作为北京理工大学的副校长和科研一线的工作者,龙腾也对高校学子们提出了自己的寄语。他表示,对学生影响最重要的,就是立下宏图大志,并且能够脚踏实地。

“我觉得第一件事是要立志,任何一个行当要想取得突出的成绩,都得有追求卓越、一定要做到最好的强烈信念,就是仰望星空;其次要脚踏实地,只有信念是不行的,要落到具体的工作和实践当中去。如果还有第三句话的话,就是要注意学习的方法。有志向、有行动、找规律,有这三条就没有问题了。”

谈到国家人才培养的问题,龙腾教授着重强调了老一辈科学家的精神对自己成长的作用。

据了解,雷达界的泰斗、著名的毛二可院士是北京理工大学教授,他带出了一支有15名教授、20位博导、近50人的高水平科研团队。他是全国先进工作者、全国优秀共产党员、十七大代表,他带领的国防科技创新团队在年评估中排名第一,获得“国防科技工业优秀科技创新团队”和“全国教育系统先进集体”荣誉称号。

“如果说,我和我的团队取得了一点成绩,那真的是我们比较幸运,赶上了好时代,遇见了好恩师,毛二可教授是我的科学精神的启蒙者。他是雷达专业第一届毕业生,醉心于雷达系统及其信号处理的研究,对我国动目标显示、动目标检测技术做出了重大贡献,直到现在还在自主创新提出多种新体制雷达………”龙腾教授说。

“你们知道吗,86岁的毛二可教授每天还在实验室度过,年轻时大年三十都还在工作,先生对科学的痴迷和热爱以及对生活的态度,直接影响了我们的人生观;老先生超常的创新意识、超前的跨代布局,推动了我国雷达科研水平的提升;此外,毛二可先生以其春风化雨般的宽容教育,凝聚了人心和团队,记得30年前我刚毕业时,当时到外企可以月收入元,但在毛二可教授的团队工作工资只有元,而很多学生都选择留在团队做科研,可以说,毛先生就是以他的人格力量,延续了学术的火种,带领团队发展壮大,走到了今天………”龙腾教授动情地讲出了我国科学精神之火的传承故事。

来源:经济日报-中国经济网

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