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一校七个国家科学技术奖,同济大学因何“大爆发”?

2019/8/14 5:25:29

一校七个国家科学技术奖,同济大学因何“大爆发”?

9日,2016年度国家科技奖励大会,同济大学7个科研项目获颁国家科学技术奖。其中,5个主持完成项目,分别获国家自然科学二等奖1项、国家科技进步一等奖1项、国家科技进步二等奖3项。

 

科学研究需长期积累过程,一校七奖迸发并非一朝一夕。在上海建设全球影响力创新中心的当下,高校科研如何担当引擎?同济“大爆发”的背后,或可探究一二。

 

机制创新,激励研究者“顶天立地”

 

测绘与地理信息学院童小华教授主持完成的《航天重大工程的遥感空间信息可信度理论与关键技术》项目,荣获国家科技进步一等奖,也是此次上海所获的唯一一等奖。遥感获取的地理空间信息在国计民生、国家安全等方面扮演着越来越重要的角色,这些数据的质量直接决定着其应用的成效。比如,深空科学探测着陆避障等,需要精准的遥感空间信息的支持;卫星在轨运行过程中平台稳定度及监测补偿,直接关系到高分辨率测绘卫星的测图精度。同济大学、中国科学院上海技术物理研究所、中国地质调查局发展研究中心历时近10年密切合作、共同攻关,在航天重大工程的遥感空间信息可信度理论与关键技术领域获突破。成果已经成功用于嫦娥探月、测绘卫星、载人航天等航天工程以及国土资源调查等重大工程。

 

“学校近年来在促进科技创新的体制机制方面做出的一些改革与探索,成效已经逐渐显现。”副校长顾祥林说。近年来,在国家创新驱动发展战略指引下,同济大学遵循科学研究、技术创新和成果转化规律, 对学校的科技实施“分类指导、分类管理、分类评价”,鼓励同济教师做“顶天、立地”的科研,基础研究瞄准国际前沿,应用研究对接国家重大发展战略,重在解决国家重大战略需求。

 

“很感谢学校的支持,给了我一片‘黄金场地’,”童小华说。原来他的团队研究过程中,模拟载荷实验需要很大的场地,学校里二话没说,把嘉定校区的一片20000平方米区域交给童教授作为试验场,确保研究顺利完成。

 

支持和激励,来自方方面面,形成更有“肥力”的土壤,让更多创新力生发。以科研经费管理为例,学校科研部全面修订相关政策,其中包括会议费、差旅费、间接经费、劳务费和结余经费的管理政策。其中,间接经费大幅提高了项目研究人员的绩效支出比例,劳务费中重点支持对博士后、访问学者、外聘科研人员和科研财务助理等的聘用,结余经费则主要用于支持教师开展项目预研和科研条件建设等。正在制订的科技成果转化政策,转化收益70%给予科研团队;同时修订相关评价考核政策,将科技成果转化纳入教师评价体系,以进一步激发科研活力,实现学校科研质和量的总体跃升。

 

对接国家重大需求的“顶天”,以及与民生紧密相贴的“立地”,已成为科研团队自发共识。可别小看“立地”。举例来说,“双十一”购物是一件愉悦的事,而对阿里巴巴的支付体系来说,则是一场“抗洪”运动。每秒完成数万笔成交,同时还需对每笔交易进行风险判别,而传统以身份认证为核心的防御技术已难以奏效,亟需对在线支付交易进行精准判定和瞬时辨识。电子与信息工程学院蒋昌俊教授研发团队数年前就已攻克了大规模、高并发、强实时交易支付风控平台的若干关键难题,并通过与支付宝的合作,进一步研制了大规模分布式的交易支付风险实时防控平台与专用设备。“网络交易支付系统风险防控关键技术及其应用”项目,获国家科技进步二等奖。

 

大科学装置,为重大研究插上双翼

 

科学史上,经典方程式不少,但以中国学者名字命名的不多。近年来,在全球土木工程可靠性与随机力学领域中,“李-陈方程”受到高度关注。它的研发者,土木工程学院李杰教授主持完成的“工程结构抗灾可靠性设计的概率密度演化理论”项目,其核心就是他与学生共同完成的“广义概率密度演化方程”,此次获国家自然科学二等奖。

 

何谓“概率密度演化理论”? “我们生活在一个充满不确定性的世界中,但人们总是希望获得确定性的结果。”李杰教授向记者介绍说,人们普遍认为,存在两种反映客观世界的理论体系——“确定性理论”与“随机理论”。大多数人认为,这两个体系是没有联系的,甚至是互相对立的。“概率密度演化理论,就是希望用一种精确的方式,反映随机系统中概率结构的变化规律,而我们建立的‘广义概率密度演化方程’,则揭示了确定性系统与随机系统之间的内在联系。”

 

以壮美的喷泉为例,一簇簇水柱喷涌而出,微风吹过,水花随之偏斜、飘舞。水花会飘散多远?“这取决于一系列随机因素:风是从哪个方向来?风速多大?水压是否有波动?一旦找到这些源头的随机要素及其概率分布,就能掌握我们所观察到的现象的随机运动规律。”李杰教授解释道,在土木工程中,地震、飓风、火灾等自然灾害可能在何时、何地发生?强度多大?破坏性有多么严重?都是不确定的、随机的。

 

李杰教授自上世纪90年代初开始这一研究,经过十余年创新探索,提出了“基于物理研究随机系统”的思想,并在此基础上发现了“随机系统中概率结构的变化,在本质上取决于系统物理状态的变化”这一真理,实现了认识史上的突破。

 

当被问及探索这一原创性成果的助力时,李教授特别提到了同济校园内,世界上规模最大的振动试验中心。2011年,由四座振动台组合而成的“同济大学多功能振动实验中心”建成。这一领先国际的振动台组系统不仅能对大型桥梁工程、生命管线、水坝、隧道等线状结构进行振动试验研究,还可以矩形振动台组形式对高层建筑、超高层建筑、体育场馆等大型建筑结构进行抗震试验研究。四座振动台总承载能力为200吨,为国内振动台承载能力之最。 据了解,这一大科学装置不仅为校内专家的研究实验插上双翼,近年来也吸引了美国、日本等地科学家来使用,促进更多国际间科学交流与碰撞。

 

借力大科学装置,在同济不止一例。2009年,国内第一个“汽车风洞”———上海地面交通工具风洞中心在嘉定校区落成。作为公共性汽车和轨道车辆技术平台,它为我国汽车和轨道车辆工业的自主研发提供重要的基础性服务。这一项目集国家战略、地方发展、人才建设与企业研发等多方面的需求于一体,开创了以大学为主体,政府、企业投入的公共科技服务运营新模式。

 

为青年人才铺开大道

 

此次获奖者中,一位“75后”教授很醒目——电子与信息工程学院何斌教授主持完成的《大型风电水电机组低频故障诊断关键技术》项目,荣获国家科技进步二等奖,他也是此次上海获奖项目中最年轻的项目第一完成人。我国水电、风电等洁净能源的大型机组装机容量世界排名第一,但极易诱发低频机械故障,造成重大破坏。由于其故障诊断极为困难,迫切需要自主开发低频检测与诊断技术。项目组自主研发的检测技术和系统在国网新源控股有限公司、酒泉风电等大型水电风电企业应用,保障了大型机组的安全,所产生的直接经济效益和社会效益显著。

 

创新教育模式,提升科研环境品质,让更多年轻人成长,成为学校科研发展的底气。

 

土木工程学院朱合华教授主持完成的“城市高密集区大规模地下空间建造关键技术及其集成示范”项目,荣获国家科技进步二等奖,这是第一次以“城市地下空间”为主题的国家级科技成果,也是高校与企业强强联合科技攻关的结晶。已成功应用于北京、上海、广州、印度等130余项重大工程中,为城市地下空间的可持续开发利用提供了强有力的理论和技术支撑。

 

作为校内传统“招牌专业”,土木工程学院的许多佳绩,源于对工程教育对创新及人才梯队的培养。

 

走进占据土木大楼一层楼面的大学生创新基地,映入眼帘的是一件件大学生自主设计的创新作品:纸板桥、木塔吊、风力发电机塔架……在这里,校级赛、华东赛、全国赛接连开锣,数百名学子同场实战,场面蔚为壮观。这里,是土木学子们实践创新的大舞台。兴趣驱动、自主立项、自主研究,每年学院有超过70%大学生承担国家、上海市、校级百余项创新训练计划项目,在本科阶段就能有幸得到科研的训练。

 

“在全球化时代,工程技术也日益国际化,我们的工程教育要培养一批能满足国际土木工程界需要、能在全球环境下工作和沟通的卓越土木工程师。”朱合华教授说。

 

与此同时,国际化优质课程群的建设正在加速。《土木工程概论》《结构力学》《钢结构基本原理》……20余门双语课程中,既有学科基础课,又有各专业特色课,每位本科生必须选学其中至少三门。而未来将以更好的国际教育环境,吸纳外国留学生。

 

题图来源:视觉中国  图片编辑:苏唯