難以想像,這是一個組建才兩年時間、人員平均年齡只有33歲的教研室的成績單——
近兩年來,發表一區期刊論文16篇,ESI高被引論文3篇。僅2020年上半年,就發表了5篇一區期刊論文。在這個以6名年輕博士教員為主的新團隊中,有軍事領域青年託舉人才1人、湖南省傑青1人、學校卓越青年人才培養對象1人、學校領軍人才培養對象1人。1人獲國家科技進步二等獎,2人獲軍隊科技進步一等獎,1人獲軍隊科技進步二等獎。
「初生牛犢」的答卷,何以如此耀眼?記者走進國防科大前沿交叉學科學院某教研室,試圖探尋和破解其中的奧秘。
1+1>2
「要麼就活下去,要麼就淘汰。」這句話已成為團隊成員的共識,年輕的他們正在體驗非同一般的感覺:徜徉在競爭激烈的科學新領域的刺激,堪比創業的跌宕起伏,每一天都過得很「帶勁兒」。
日曆翻回至2018年初,一篇國外的論文進入團隊成員的視線,傳統電磁信號處理是基於電,轉換效率有限。這篇文章卻開創性地指出,利用光同樣也可以處理信息,此舉能將寬頻信號識別和傳輸合二為一,高效、快速、便攜。「如果能突破這項新技術,將不再是以往的小修小補,對於未來的智能光電認知,可能產生裡程碑式的意義。」一番暢想讓團隊上下欣喜若狂。
高興過後,團隊成員又冷靜下來,認知光子學是全新的領域,這既是機遇,也是挑戰,該如何做好?
認知光子學研究具有高度學科交叉特點,需做的工作紛繁複雜,不僅有光學、信號處理,還有高性能計算、系統工程設計與實現等;團隊成員來自不同學院,不同專業,包括光學、通信、量子、無人機、納米材料等,要將他們統一起來,握指成拳聚合力,談何容易?
一天,團隊教員劉博和幾名學員經過實驗樓,指著大樓上赫然立著的「學科交叉中心」,說道:「你們看,我們學院名中的『交叉』二字,正提醒了大家,開展科研攻關時就是需要通過跨學院、跨專業、跨領域的協同合作,才能更加自如地馳騁在前沿科技世界。」
「既然每個人都是一塊長板,那我們何不試試『積木理論』?」一次業務討論會上,教研室平日愛看管理學書籍的江主任提出了自己的想法,有的人擅長做基礎理論研究,有的人搞工程更在行,那就讓他們在各自領域繼續發光發熱,然後強強聯合,在共贏中激發合作動力,最終實現1+1>2。
2018級碩士研究生陶梓隆之前在計算機學院就讀神經網絡專業,在光學領域就是一個「小白」。2019年10月,因為做微波光子器件設計研究的需要,他幾乎是懵懵懂懂被帶進教研室,教員的點撥,同學的幫助,讓他在團隊中逐步找回自信。如今,陶梓隆已在一流期刊《Optics Letters》和《Nano Photonics》發表2篇論文;
研究生張峻,碩士學習光學專業,博士就讀於計算機專業,現從事智能微波光子技術研究,學科交叉專業知識讓他在研究中「如魚得水」,已以第一作者發表1篇一區論文,2篇二區論文;
碩士研究生劉煜的研究方向是光學,卻在學科交叉創新中激發出新的火花,發表了題為《人工智慧高光譜目標識別》的頂刊論文。
一個又一個事實說明,「交叉融合,我們是專業的!」這是團隊成員引以為豪的心聲,也是先進的密碼之一。無論是教員還是學員,不僅積極推動前沿科技融合創新,還自覺傳承和弘揚團結協作、合作共贏的團隊文化,並在無形中營造出人人樂於分享、主動協作的氛圍,這對於一個新興的科研創新團隊尤其珍貴。
把論文寫在裝備上
「光做實驗就做了2年,數不清到底做了多少次」「製備一個樣品就要2個星期」「一篇論文的數據量達5個G,前後改了27稿」……博士研究生韋可無論如何也想不到,做基礎研究的滋味竟是如此「酸爽」。
2017年底的一天,國外一篇講傳感器的論文引起了江副研究員的注意,「傳感器好比軍事裝備的眼睛,傳統產品都是依賴購買,要是能在這方面有所突破,設計出新型高性能光電傳感器,軍事裝備就能看得更遠、更清楚,我軍的裝備戰鬥力也將得到有力提升。」他作出敏銳判斷後,立馬拉上博士生韋可交流討論,一場漫長而無聲的「戰鬥」,在實驗室打響了。
白天,在實驗室做實驗,晚上,沉浸在深入思考、科學分析和撰寫論文中,日復一日,忙得昏天黑地,走出實驗室,常常已是夜深人靜。700多個日夜,韋可和同學在實驗室撕材料、建立模型、製備樣品、分析數據、交流討論……那一晚又一晚亮至深夜的燈光,見證了團隊在煎熬中的不斷強大。
「又發現新信號啦!」一天,一直在驗證原文中已有現象的韋可,意外發現一個「驚喜」——儀器上出現一串重複出現、有規律的信號,這說明除了有電子激發過程,也存在聲子激發的過程,當回收利用這部分聲子後,就能有效提升傳感器的探測能力,實現從「看不見」到「看得見」的飛躍。這次「無心插柳柳成蔭」讓韋可心裡的底氣更足了。
完成論文不易,獲得認可成功發表更難。一趟趟和專業知識深厚的國際審稿專家「鬥智鬥勇」下來,一篇10頁的論文,硬是整出了近40頁的回覆內容,最後終於贏得「洋」專家們一致認可,成功發表在國際頂級期刊《Nature Communications》上。審稿專家為了表示對這個年輕團隊工作的欣賞,特意實名支持該論文發表。「這就是對團隊實力最好的褒獎。」談起那段經歷,韋可依然難掩激動。
論文成功發表後,韋可的電話很快被打爆了,同行看到他們所做的工作,連連感嘆不容易,「你們一個團隊真是做出了四個團隊的工作量啊!」美國同行也發來郵件:「雖然研究成果在理論上是存在的,但你們是首個通過實驗成功驗證的團隊。」
研究太赫茲方向的博士生胡瑜澤也在前沿基礎研究中「快樂並煎熬」著:看文獻,做調研、寫報告,做實驗……兩年時間裡,看著周圍同學都在陸陸續續寫論文、投論文,自己一個字都沒寫,卻毫無怨言,他一直記得導師程湘愛教授的話:「做基礎研究的人要沉下心來,把冷板凳坐熱。」厚積才能薄發,前不久,他的論文在一區期刊《Advanced Science》《NanoEnergy》《Laser&Photonics Reviews》上相繼發表。
通過一篇篇源於裝備又融於裝備的論文,「韋可、胡瑜澤們」在智能微波光子新技術、武器裝備等方面有了自己的思考和見解,也加深了對軍人職業、部隊使命的認同。目前,團隊的研究成果得到了部隊官兵的關注,他們也在為部隊打勝仗提供新的技術支撐而努力探索。從實驗室到戰場,看似很近,有時卻很遠。他們說,真正的挑戰才剛剛開始。
「這是一群狂熱於學術科研的年輕人,因為對強軍事業的熱愛,他們願意在實驗室裡持續忍受寂寞。從他們身上,我看到他們對國防科技創新的無比堅持、努力和團結。」該系主任朱志宏欣慰地說。
讓裝備性能戰力滿格
實驗室裡幾乎看不到一張空桌子,目之所及,都是電腦、顯微鏡、各種儀器、材料和各色交織的電線,牆壁上掛鐘的滴答聲與空調的氣流聲都被淹沒在鍵盤的敲擊聲裡,這裡,就是該團隊的智能信息微波光子實驗室。
研究生張馨和趙躍已經在實驗室坐了一整天,面前的電腦裡,近百幅用軟體設計的樣圖、密密麻麻的器件參數數據,光看著就令人發暈,他們正在為成功調試「微波光子寬帶接收機」樣機不懈努力。
「當時感覺自己全身上下都在想問題,就像被一股神奇的力量包圍住一樣。」這種專注做一件事的過程,讓張馨不禁想起高考前奮力刷題的場景,她喜歡這種感覺,緊張、帶勁。
作為軍校科研團隊,關注一線部隊,從官兵「需求側」出發是義不容辭的責任。為讓部隊裝備瞄得穩、防得準、打得狠,增強核心戰鬥力,2019年初,團隊開始攻關微波光子學應用。
但理想和現實的差距還是給團隊成員澆了個「透心涼」,看似不起眼的小疏忽卻能成為實踐中的「攔路虎」。一次實驗中,張馨意外發現,通過放大器將光放大後,得出的並不是理想中的信號,而是噪聲,她和夥伴一處處查找,一點點排除,終於發現是對接的光纖頭不乾淨,問題解決後,實驗結果得到明顯優化。
此外,為增強儀器的「魯棒性」,使其更加適應戰場的複雜惡劣環境,團隊成員仔細斟酌「功率放大器放在哪裡合適」,反覆優化放置位置和參數設置,直到檢測性能明顯提升。
一個個難題被攻克,一項項技術被突破。從演示系統,到演示樣機,再到給部隊試用,成功測出所需信號,團隊只用了不到一年半的時間,引得一線部隊連連豎起大拇指,直呼沒想到。
緊接著,一線部隊又發來了新的需求,團隊成員迅速響應,又行進在為部隊研製提供好用、有用、管用的裝備之路上……
這次,當記者走進學術交叉中心負一樓採訪,除了人來人往,多得快放不下的儀器裝備十分引人注目。然而,在光鮮的背後,團隊的科研之路並非一帆風順,成立之初,團隊沒有專屬實驗室,成員們只能借用其他學院的場地,幾個人合用一臺電腦,輪用一個儀器,進行實際操練。「小到每一個鏡片和螺絲,我們都要聯繫設備商、採購,再搭建調試。有為才能有位,相比過去,現在的一切正在變得越來越好。」團隊成員們感慨道。
格拉德韋爾曾在《異類》中提到:「人們眼中的天才之所以卓越非凡,並非天資超人一等,而是付出了持續不斷的努力。」這也是對這個年輕團隊最好的詮釋。
站在新的科技強軍起點上,在「搞應用引導的基礎研究,做基礎支撐的系統研製」理念引領下,還有更多的學術科研難題等待著這群年輕人去挑戰、去攻堅,還有更多的科研寶藏等著他們去挖掘、去發現。
作者 | 方姝陽、楊彥青
圖片 | 何書遠
責任編輯:張思遠