“積累經(jīng)驗(yàn)，固本創(chuàng)新，小學(xué)科也可以有大作為。”國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)獲得者、西安電子科技大學(xué)教授段寶巖，在談及電子機(jī)械這樣的小眾學(xué)科如何開拓進(jìn)取時(shí)，如此回答。

本刊記者  龔一卓

不久前，2020年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京人民大會(huì)堂舉行。西安電子科技大學(xué)3項(xiàng)牽頭成果獲2020年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，其中，段寶巖院士及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的項(xiàng)目“高密度柔性天線機(jī)電耦合技術(shù)與綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)及應(yīng)用”獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)，實(shí)現(xiàn)了西安電子科技大學(xué)歷史上牽頭獲批國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)一等獎(jiǎng)零的突破。

不止步于這樣的成就，段寶巖認(rèn)為電子機(jī)械還有很大的發(fā)展和進(jìn)步空間。他笑稱電子機(jī)械學(xué)科是學(xué)校的“少數(shù)派”，當(dāng)年和他一起報(bào)考的學(xué)生甚至有中途退學(xué)重考的，足見大家對(duì)這種交叉融合學(xué)科發(fā)展前景的擔(dān)憂和不信任。段寶巖也是陰差陽(yáng)錯(cuò)地進(jìn)入這個(gè)專業(yè)，但他堅(jiān)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(shí)現(xiàn)了少時(shí)的夢(mèng)想，給國(guó)之重器裝上了“千里眼”和“順風(fēng)耳”。

“配角也可以成為主角”

2005年，“973”項(xiàng)目《電子設(shè)備機(jī)電耦合基礎(chǔ)問題研究》立項(xiàng)啟動(dòng)。“973”計(jì)劃是彼時(shí)中國(guó)繼“863”計(jì)劃之后的中國(guó)科學(xué)技術(shù)界呼應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略的時(shí)代之音。段寶巖作為“973”項(xiàng)目首席科學(xué)家率領(lǐng)一支隊(duì)伍出征，從此，他和他的團(tuán)隊(duì)開始了一場(chǎng)持續(xù)15年的創(chuàng)新奔跑。

2020年12月1日，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡轟然倒塌，中國(guó)的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST成為今天碩果僅存的“人類之眸”。段寶巖對(duì)于中國(guó)天眼的前瞻性設(shè)計(jì)更顯得彌足珍貴。而這只是段寶巖電子耦合理論與實(shí)踐中一個(gè)較為顯眼的案例，神舟飛船、探月工程，一項(xiàng)又一項(xiàng)國(guó)家重大工程領(lǐng)域都留下了段寶巖團(tuán)隊(duì)的身影，“看得遠(yuǎn)”“聽得清”的同時(shí)還要求“高精度”“快響應(yīng)”“低成本”“小體積”，該團(tuán)隊(duì)的存在讓這些大國(guó)重器變得“耳聰目明”。但這些結(jié)晶不是段寶巖團(tuán)隊(duì)最核心的工作，嚴(yán)格上講只是其理論實(shí)踐的重大現(xiàn)場(chǎng)。在實(shí)踐基礎(chǔ)上形成模型，將機(jī)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(tái)，才是團(tuán)隊(duì)的歷史使命。

2021年，當(dāng)題為“高密度柔性天線機(jī)電耦合技術(shù)與綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)及應(yīng)用”的項(xiàng)目出現(xiàn)在國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)的名單中時(shí)，沒有人知道這背后融入了多少人的心血。項(xiàng)目建立了高密度柔性天線機(jī)、電、熱耦合理論模型，探明了非線性機(jī)械結(jié)構(gòu)因素對(duì)其電磁性能的影響機(jī)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(guó)首個(gè)集電磁、結(jié)構(gòu)、熱于一體的高密度柔性天線綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)，成功應(yīng)用于我國(guó)第一部最大的GBR防空反導(dǎo)雷達(dá)、首部靜電成型薄膜天線、“中國(guó)天眼”等重大裝備，產(chǎn)生了重要的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與國(guó)防效益，開辟了我國(guó)天線研究新領(lǐng)域，引領(lǐng)我國(guó)高性能電子裝備實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

項(xiàng)目名稱的23個(gè)字凝練在一起，花費(fèi)了一個(gè)團(tuán)隊(duì)十余年的光陰，打開其中的“理論模型”“影響機(jī)理”“方法突破”等任何一個(gè)關(guān)鍵詞，看到的都是一段艱辛的求索之路。最終46項(xiàng)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(xiàng)目成果的骨架，而“關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，項(xiàng)目成果總體居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平，其中多場(chǎng)耦合理論模型、非線性結(jié)構(gòu)因素對(duì)電性能影響機(jī)理居國(guó)際領(lǐng)先”則成為點(diǎn)睛之筆。從前的“小學(xué)科”如今成為助力國(guó)家發(fā)展的強(qiáng)大科技力量，正如段寶巖所說(shuō)，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(xué)術(shù)品質(zhì)，也是西電學(xué)人重要的學(xué)術(shù)底色。早在1994年段寶巖團(tuán)隊(duì)加入FAST天眼項(xiàng)目研發(fā)時(shí)，他們就知道其中困難重重。“FAST項(xiàng)目最大的難點(diǎn)就在那個(gè)饋源艙及其支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上，段團(tuán)隊(duì)提出的輕型索拖動(dòng)系統(tǒng)奠定了FAST能不能行，能不能往前推，這是最初的一個(gè)基礎(chǔ)。”FAST測(cè)量與控制系統(tǒng)總工程師朱立春如是說(shuō)。即便如此，段寶巖團(tuán)隊(duì)依舊克服困難，在不斷實(shí)驗(yàn)和嘗試中逐漸探索出新通路。

多年后，輕型索拖動(dòng)系統(tǒng)被總結(jié)成FAST三大創(chuàng)新中最為關(guān)鍵的一個(gè)，具有顛覆性，在世界同行眼里被譽(yù)為“變革式創(chuàng)新”。這種顛覆性是相對(duì)于人類20世紀(jì)十大工程之首的美國(guó)阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡而言的，同為地球上凝視宇宙僅有的兩只眼睛，中國(guó)天眼以500米口徑突破了前者300米的量級(jí)，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(jí)上升到逾萬(wàn)噸的境地，這是一件很難想象的事情，無(wú)論是從造價(jià)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(wàn)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(shí)，他講不出漂亮的故事。這個(gè)過(guò)程可以形容為長(zhǎng)期專注造就的理論水平和動(dòng)手實(shí)踐能力都達(dá)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(lái)講，段寶巖最大的特點(diǎn)就六個(gè)字：勤奮、執(zhí)著、肯干。

對(duì)此，段寶巖指導(dǎo)的博士生樊冠恒也深有感觸，“段老師對(duì)我的影響很大，尤其是在做研究方面，他說(shuō)做學(xué)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。”他還說(shuō)，“每天早上我七點(diǎn)半到實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，總能看到實(shí)驗(yàn)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(dǎo)，甚至在文字、用詞、標(biāo)點(diǎn)上都細(xì)致地進(jìn)行批示和修改，段老師這種勤勉的精神也一直激勵(lì)著我。”提及段寶巖，同專業(yè)的張爍對(duì)一件事印象深刻，“有一年冬天，我們實(shí)驗(yàn)要用的發(fā)射天線剛從南校區(qū)運(yùn)回來(lái)，當(dāng)天下雪了，大家很擔(dān)心發(fā)射天線會(huì)被雨雪淋濕或損壞。段老師得知這個(gè)消息，急忙趕過(guò)來(lái)和我們一起把設(shè)備抬到樓上去，設(shè)備很重，搬運(yùn)的時(shí)候也需要萬(wàn)分小心，等終于安頓好一切，已經(jīng)是深夜了。”她說(shuō)。

“我的根在中國(guó)”

段寶巖的研究當(dāng)時(shí)在國(guó)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(dān)保人毅然為段寶巖赴歐洲留學(xué)之路掃清路障，等待他的導(dǎo)師是國(guó)際著名結(jié)構(gòu)優(yōu)化專家——利物浦大學(xué)教授湯普曼。

三年學(xué)習(xí)期間，段寶巖從導(dǎo)師拋給他的三個(gè)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(jì)課題作為主攻方向。段寶巖不負(fù)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?fù)鋬?yōu)化聯(lián)系在一起，出色地完成了研究。

卓越的成績(jī)吸引英國(guó)和日本拋來(lái)橄欖枝，但君有盛情，我有歸意。對(duì)此，段寶巖在回國(guó)前留下了這樣一段話：“論工作環(huán)境、個(gè)人待遇，我的母校同英國(guó)利物浦大學(xué)確實(shí)無(wú)法相比。但我的根在中國(guó)，我的親人在中國(guó)，我的事業(yè)在中國(guó)。我在國(guó)外學(xué)習(xí)期間，母校已破格給我評(píng)聘了教授，這說(shuō)明母校非常重視我，祖國(guó)建設(shè)迫切需要我，我怎能辜負(fù)祖國(guó)親人的一片苦心呢？”

冬去春來(lái)，光陰不舍，段寶巖不僅在個(gè)人研究領(lǐng)域頗見成效，還帶出了西電一批又一批青年學(xué)者，機(jī)電工程學(xué)院副院長(zhǎng)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(dǎo)師，直到博士畢業(yè)。“段老師具有西電老一輩科研工作者甘于奉獻(xiàn)、踏實(shí)肯干的精神，這也深深影響著我們。記得2000年的時(shí)候，我們?cè)谘芯恐杏龅搅藛栴}，急需現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，段老師作為西電校長(zhǎng)，晚上十點(diǎn)半親臨現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)我們工作，這樣的精神讓我們深受感動(dòng)。”王從思說(shuō)。

國(guó)之大者，必定深懷愛國(guó)情懷，對(duì)于獲得成就的過(guò)程，段寶巖說(shuō)不出華麗的語(yǔ)句，唯有數(shù)十年如一日的堅(jiān)持和對(duì)祖國(guó)科技騰飛的殷切期盼。他說(shuō)，青年學(xué)子當(dāng)努力向?qū)W，蔚為國(guó)用。實(shí)驗(yàn)科學(xué)固然辛苦，但要國(guó)家富強(qiáng)，依靠的就是先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和甘愿奉獻(xiàn)、刻苦鉆研的精神力量。