《同濟壹周·人物》
2017年1月9日，2016年度國家科學技術獎勵大會在北京召開，同濟大學8項成果獲得國家科學技術獎，位列全國高校第四位。圖為同濟四個獲獎團隊項目主要負責人的合影，從左到右分別是：李傑教授、凌建明教授、童小華教授、何斌教授。（謝歡攝）
抵禦自然災害，捍衛城市安全，總需要一些人未雨綢繆。
面對地震、強颱風等災害，一棟建築物是屹立不倒，還是不幸成了「樓倒倒」———就結果而言，這到底是確定的還是充滿著隨機性？ 如果是後者，那麼這種隨機性和我們所熟悉的確定的現實世界之間又有怎樣的關係？
過去19年，這一問題一直伴隨著同濟大學土木工程學院教授李傑。他曾和國外同行戲言：「自從開始思考、研究這個問題，我的生活快被毀掉了。」
經過日復一日的堅持，李傑終於收穫了「雲開日出」的喜悅。由李傑主持完成的《工程結構抗災可靠性設計的概率密度演化理論》，通過建立廣義概率密度演化方程，有效揭示了工程系統中的隨機性傳播規律。這一項目在2016年度國家科技獎勵大會上榮獲國家自然科學二等獎。
用一個方程，給結構抗災可靠性奠基
在工程實際中發現問題，並把它提煉成科學理論問題加以研究解決，再將創新成果應用於實踐，推動工程技術發展———這是工程科學研究的最理想狀態。
從事科研工作30多年，李傑一直專注於工程結構抗震研究領域。
一說到建築物抗震，廣為流傳的一句話就是「小震不壞、大震不倒」。表現在建築物抗震的設計標準上，除了基於長期工程實踐而形成的成熟經驗，在科學上能否找到更為堅實的規律、對結構的抗災可靠性作出保證？
過去很長一段時間，學界的主流觀點認為，一棟建築物在遭遇地震時是否倒塌，和它所遭遇的地震動(即震源釋放出來的地震波引起的地面運動)有關。同樣一棟房屋，在A地區遭遇地震時絲毫無損，而到B地區發生同級地震時或許就倒塌了。人們認為，這種現象本質上取決於不同地區的地震動。「可是，結構性質的隨機性是不是也會對結構倒塌造成重要影響？」從上世紀90年代初，李傑就開始思考這樣的問題。
「我是在做結構抗震鑑定時發現的問題。」李傑告訴記者。一次工地採樣後進行的實驗分析結果讓他十分驚訝：材料彈性模量的隨機性，會使結構地震響應有大幅度的漲落。這一「差之毫厘、失之千裡」的現象倒逼著李傑思考：對工程結構進行抗震設計，是否必須要充分考慮系統的隨機性要素。
「建築物從『壞』到『倒』，當中有很長一段路要走，作為結構工程師來說，要確保設計的安全性，必須對這個過程有準確、完整的了解。」李傑希望找到一種精確的方式，反映隨機系統中概率結構的變化規律。經過長期探索，他發現了「在隨機系統中，概率結構的變化，在本質上取決於系統物理狀態的變化」這一科學事實。由他和合作夥伴共同建立的廣義概率密度演化方程，成功揭示了確定性系統與隨機系統之間的內在聯繫，在工程結構抗災可靠性領域實現了原創性突破。
學術緣分，來自「長期積累，偶然得之」
「長期專注於結構工程研究，收穫的卻是國家自然科學獎，實屬不易。」在學術圈內，同行們對於李傑這一獲獎成果的含金量看得更為真切。
其實李傑的這份好運背後，也有「寂寞長跑」的過程。在今年獲獎之前，李傑上一次摘取國家科技進步獎獎項是在19年前，而且從今天看來，這兩個獎項之間還有一段頗具戲劇性的因緣故事。
「我之所以會去研究工程系統中的隨機性、非線性問題，源頭還是之前那一次獲獎後留下的。」李傑回憶，上一次獲得國家級獎項時，他剛好40歲，正準備繼續對結構抗震領域的一些具體技術性問題展開攻關。
在做後續研究時，一些來自工地的實驗分析數據讓他意識到，或許自己該「慢跑」了。李傑有一種直覺：這個問題的解決，或許需要費些時間。
平時和同行以及學生們聊天，李傑時而會提及一句話，「做學術，講求一個緣分」。而李傑的經歷證明，緣分不是來自所謂的運氣，而是「長期積累，偶然得之」的結果。在他看來，這是科學研究最吸引人的地方。
「我們最早提出廣義概率密度演化方程是在2002年，但直到2008年，我才真正清晰地認識到這一方程的普遍科學價值。」李傑告訴記者：「有一天晚上，我突然想通了，那樣一種『發現』的喜悅，是難以用語言表述的。」從這一天，再到後來「廣義概率密度演化方程」接受實驗驗證並應用到工程實踐，確實如李傑所料，又花了近6年的時間。
李傑的這一科學理論研究成果，已先後應用到我國容積最大的1.2萬立方米特大型混凝土消化池抗震設計、總高632米的上海中心大廈抗震可靠性分析，以及位於10度高烈度地震區的牙買加西摩蘭大橋抗震的可靠度設計等國內外重點工程中。確保重大工程的安全性，概率密度演化理論發揮了重要的科學支持作用。
這項中國學者的原創研究成果，引起了國際學術界的高度關注。廣義概率密度演化方程被國外一些學者直接命名為「李—陳方程」，2014年，因在工程結構與系統可靠性理論方面的原創性學術成果，李傑榮膺美國土木工程師協會頒發的弗洛伊登瑟爾(Freudenthal)獎章，成為該獎設立40年來唯一獲獎的亞洲學者。
值得一提的是，李傑的研究成果不僅適用於土木工程領域，國內外一些研究機構還把廣義概率密度演化理論應用到了機械工程、航空航天工程、海洋工程和船舶工程等多個其他領域。
在李傑看來，過去30年，一大批堪稱「中國奇蹟」的超級工程順利竣工，中國在工程技術層面已經居於世界領先位置。但是，從工程實踐的技術操作層面凝練出仍困擾業界的共性問題，並通過科學研究加以解決———這對中國學者來說正處於從「並跑」到「領跑」的關鍵轉折。「越是在這個時候，越是要耐得住寂寞，千萬不能急於求成。」李傑堅信，任何一個科學領域的根本創新和突破，來源於一群人的長期堅守，是厚積薄發的結果。用他自己的話來說，「學術緣分來臨之前，需要不懈地積累、耐心地等待」。
（本文原載於《文匯報》，記者/樊麗萍）
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