把論文寫在祖國的大地上
——北京理工大學(xué)科研工作紀(jì)實(shí)
發(fā)布日期:2020-11-09 供稿:科研院、宣傳部 攝影:科研院
編輯:吳楠 審核:藺偉、王偉 閱讀次數(shù):【編者按】在全面做好疫情防控的基礎(chǔ)上,金秋9月,學(xué)校成功舉辦了建校80周年系列紀(jì)念活動。下半年,學(xué)校將迎來第十五次黨代會。站在新的歷史起點(diǎn)上,在全面開啟建設(shè)中國特色世界一流大學(xué)新征程之際,為全面展示學(xué)校十四次黨代會以來取得的辦學(xué)成就,黨委宣傳部特別推出“砥礪奮進(jìn)、輝煌北理”系列專題報(bào)道,營造昂揚(yáng)向上、激情進(jìn)取的良好氛圍,凝聚師生員工團(tuán)結(jié)奮斗、矢志一流的磅礴力量。
部署于云南江城的昆蟲雷達(dá)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)
“嘀,嘀,嘀……”隨著倒計(jì)時鐘聲的響起,晚六點(diǎn),“Ku波段高分辨全極化昆蟲探測雷達(dá)”準(zhǔn)時現(xiàn)身在CCTV17農(nóng)業(yè)農(nóng)村頻道,為大家準(zhǔn)點(diǎn)報(bào)時。該空中昆蟲生物遷飛監(jiān)測雷達(dá)由北京理工大學(xué)聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院歷時三年研制完成,通過向空間輻射電磁波的方式開展全天候、全天時探測。當(dāng)電磁波與昆蟲“相遇”,昆蟲的信息便可一清二楚,可有效預(yù)防蟲害的發(fā)生。目前,兩臺Ku波段昆蟲雷達(dá)已經(jīng)部署于云南地區(qū)國境沿線,針對草地貪夜蛾等重大遷飛害蟲入境,可提供第一手監(jiān)測信息,把好空中國門。
近年來,在北理工,諸如昆蟲探測雷達(dá)這樣的重大科技成果不斷涌現(xiàn),科技工作蓬勃發(fā)展,這是新時代北理工科技發(fā)展理念的生動體現(xiàn)。
“扎根中國大地,建設(shè)世界一流大學(xué)”,學(xué)校以此為科技發(fā)展目標(biāo),不斷優(yōu)化“數(shù)理化文融為基,機(jī)信生材智為干,地信天海醫(yī)為領(lǐng)”的科研體系,堅(jiān)持“聚大團(tuán)隊(duì),建大平臺,擔(dān)大項(xiàng)目,出大成果”的科技創(chuàng)新范式,大力強(qiáng)化基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新,聚焦關(guān)鍵核心技術(shù)的交叉融合,整合優(yōu)質(zhì)資源,推進(jìn)重大創(chuàng)新平臺建設(shè),完善重大科研攻關(guān)的協(xié)同聯(lián)動機(jī)制,持續(xù)提升服務(wù)國家戰(zhàn)略能力,走出了一條科技創(chuàng)新的“北理工之路”,為服務(wù)國家安全、國計(jì)民生重大需求貢獻(xiàn)北理工力量。
理工并重,做服務(wù)重大戰(zhàn)略的國家隊(duì)
北理工研發(fā)的電動車用于北京奧運(yùn)會
“1994年我參與研究的純電動公交車‘遠(yuǎn)望號’試車成功,這是我國首部純電動公交車。準(zhǔn)備批量生產(chǎn)之際,美國供應(yīng)商卻突然獅子大開口,零部件售價(jià)從一套4萬美元提高到10萬美元,這直接導(dǎo)致了中國首臺電動公交車量產(chǎn)計(jì)劃的擱置。”中國工程院院士、機(jī)械與車輛學(xué)院教授孫逢春因?yàn)檫@次打擊,更加堅(jiān)定了要掌握核心技術(shù)、自主研發(fā)電動車輛的決心和信念。此后,孫逢春帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),攻堅(jiān)克難,終于研發(fā)出具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的純電動大客車。2008年北京奧運(yùn)會期間,電動汽車首次大規(guī)模使用,實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)中心區(qū)零排放。這套純電動公交運(yùn)營體系還服務(wù)于上海世博會、廣州亞運(yùn)會、APEC會議。2019年以來,孫逢春又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克極寒等惡劣條件,使新能源汽車在北京冬奧會期間普及使用成為可能。
孫逢春院士團(tuán)隊(duì)是北理工眾多科研團(tuán)隊(duì)的一個縮影。作為實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的排頭兵,北理工的科技團(tuán)隊(duì)緊緊圍繞國家戰(zhàn)略,扎根中國大地,著眼人類社會發(fā)展新需求、世界科技革命新趨勢,始終秉持求真求實(shí)的科學(xué)精神,不斷向未知領(lǐng)域挺進(jìn)、向科技高峰進(jìn)軍,推動自主創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)新突破,勇當(dāng)科技報(bào)國的國家隊(duì)。
《中國能源報(bào)告(2016):能源市場研究》獲教育部高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎
“在相當(dāng)長一段時期,國際主流的氣候變化綜合評估模型都是由發(fā)達(dá)國家開發(fā)的,包括中國在內(nèi)的發(fā)展中國家的特征在這些模型中沒有得到清晰刻畫,有關(guān)發(fā)展中國家的氣候影響與適應(yīng)、成本與效益方面的評估比較粗略,這很不利于發(fā)展中國家參與全球氣候治理并爭取合理利益。”第二屆全國創(chuàng)新爭先獎獲得者、管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院教授魏一鳴每一兩個月就要參加一次聯(lián)合國氣候變化專門委員會(IPCC)評估報(bào)告工作會議,感觸頗深。
為改變我國在氣候變化綜合評估建模方面相對滯后的狀況,魏一鳴帶領(lǐng)的國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體深耕細(xì)作、矢志創(chuàng)新,自主研發(fā)了“中國氣候變化綜合評估模型(C3IAM)”,實(shí)現(xiàn)了地球系統(tǒng)模式與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的雙向耦合,打破了發(fā)達(dá)國家在全球氣候治理路徑設(shè)計(jì)中壟斷的格局,所形成的一系列政策建議得到了國家相關(guān)部門的充分肯定,有力支撐了我國參與全球氣候談判。
科技成果的產(chǎn)出,不僅要有“大團(tuán)隊(duì)”,還要有“大平臺”。近年來,學(xué)校瞄準(zhǔn)世界科技前沿,加快建設(shè)交叉融合創(chuàng)新平臺體系,獲批立項(xiàng)建設(shè)如“多模態(tài)智能機(jī)器人及系統(tǒng)集成攻關(guān)大平臺”等一批高水平國家級科研平臺,啟動建設(shè)了分子能源實(shí)驗(yàn)中心等13個先進(jìn)平臺,打造了電子政務(wù)研究院、中國工程科技前沿交叉戰(zhàn)略研究中心和國際爭端預(yù)防和解決研究院等一批“人文+”戰(zhàn)略平臺和高水平智庫。
多年來,學(xué)校始終與黨和國家同呼吸、共命運(yùn),堅(jiān)持面向國家重大戰(zhàn)略需求,在含能材料、制導(dǎo)控制、動力傳動、雷達(dá)信息、指揮控制、人工智能、大數(shù)據(jù)、特種材料等領(lǐng)域取得了一系列關(guān)鍵突破與重大進(jìn)展。“十三五”以來,學(xué)校牽頭獲國家科學(xué)技術(shù)獎16項(xiàng),其中國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎1項(xiàng),國家科技進(jìn)步獎一等獎1項(xiàng);牽頭承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃8項(xiàng);牽頭承擔(dān)“科技冬奧”重點(diǎn)項(xiàng)目,解決了一批“卡脖子”技術(shù)難題。
原始創(chuàng)新,做攻堅(jiān)基礎(chǔ)研究的主力軍
做學(xué)問,既要枝繁葉茂,更要固本強(qiáng)基。物理學(xué)院姚裕貴教授自2001年訪學(xué)開始深入研究反常霍爾效應(yīng),2004年他和研究伙伴創(chuàng)造性地將貝里曲率引入到第一性原理計(jì)算的框架中,解決了國際物理學(xué)界“內(nèi)稟機(jī)制貢獻(xiàn)在反常霍爾效應(yīng)中是否重要”這個長期懸而未決的科學(xué)難題。2010年,他又和研究伙伴另辟蹊徑提出一系列材料設(shè)計(jì)的方案,將拓?fù)浣^緣體材料從原有的“個案”變成“系列”,2011年他首次預(yù)言硅(鍺、錫)烯是二維大能隙拓?fù)浣^緣體,進(jìn)一步推動了該領(lǐng)域的發(fā)展。深耕基礎(chǔ)研究十?dāng)?shù)載,剝繭抽絲,追求創(chuàng)新,憑借著在計(jì)算物理領(lǐng)域的一系列重要成果,姚裕貴主持完成的“固體材料中貝里相位效應(yīng)的第一性原理研究”項(xiàng)目于2018年榮獲國家自然科學(xué)獎二等獎。
關(guān)于MOFilter納米晶膜材料的研究成果發(fā)表在《Nature Communications》上
基礎(chǔ)研究不是“懸在空中”“停在紙上”。2020年新冠肺炎疫情肆虐,化學(xué)與化工學(xué)院王博教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),第一時間開展科研攻關(guān),發(fā)揮在MOFilter納米晶膜技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究優(yōu)勢,成功研制出可以有效滅殺病毒的MOFilter材料。“我經(jīng)常想,作為一名學(xué)者,我要讓自己的科研成果應(yīng)用于國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展上,我要為給國家發(fā)展注入一些新鮮的血液。”2011年,為了心中的科研夢,王博拒絕了多個留在國外的機(jī)會,毅然選擇回國到北京理工大學(xué)繼續(xù)從事科研工作。多年來,王博長期致力于MOF(金屬有機(jī)框架)材料基礎(chǔ)研究,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)解決了環(huán)保領(lǐng)域若干關(guān)鍵技術(shù)難題,并將先進(jìn)的MOF材料廣泛應(yīng)用于空氣過濾凈化等國計(jì)民生領(lǐng)域,形成多種濾芯和工業(yè)產(chǎn)品。
如今,北理工已經(jīng)匯集了一大批致力于基礎(chǔ)研究的高水平學(xué)者。新冠肺炎疫情期間,學(xué)校依托長期積累的研究優(yōu)勢,聚焦疫情防控急需,用科技助力抗“疫”,展現(xiàn)了北理工厚積薄發(fā)的“硬核”實(shí)力。在抗病毒藥物方面,前沿交叉科學(xué)研究院黃淵余課題組基于在核酸技術(shù)方面的多年積累和專長,積極與合作單位開展mRNA疫苗開發(fā)和新冠病毒核酸防治技術(shù)攻關(guān)。在應(yīng)急裝備方面,學(xué)校精準(zhǔn)對接公共衛(wèi)生事件應(yīng)急需求,設(shè)計(jì)開發(fā)應(yīng)急建設(shè)集裝箱式醫(yī)療單元,實(shí)現(xiàn)了與移動CT、移動P3實(shí)驗(yàn)室和檢驗(yàn)設(shè)備的對接,并能針對疫情隔離要求以及其他公共衛(wèi)生事件的需求進(jìn)行迅速調(diào)整,為戰(zhàn)勝疫情提供有力科技支撐。
面向人工組織構(gòu)建的多機(jī)器人協(xié)同微操作系統(tǒng)
在造福人類健康的道路上,北理工不斷探索前行,成績斐然。把一個個最基本的細(xì)胞單元變作“積木”,組裝起來去復(fù)制人類的組織和器官,已不是天方夜譚,而是真實(shí)發(fā)生在北京理工大學(xué)的校園中。北理工智能機(jī)器人與系統(tǒng)高精尖創(chuàng)新中心科研團(tuán)隊(duì)用微納機(jī)器人組裝人體器官,使組織再造在未來成為可能。他們深耕微納機(jī)器人核心技術(shù)研發(fā),提出了微納操作機(jī)器人在人體微組織重構(gòu)中的應(yīng)用理論,通過跨尺度多機(jī)器人的協(xié)同微組裝,實(shí)現(xiàn)功能化人體組織與器官的體外仿制,搭建了一套先進(jìn)的微納機(jī)器人協(xié)同操作系統(tǒng),在世界上首次實(shí)現(xiàn)了基于微納機(jī)器人生物操作的200微米直徑人工微血管的體外構(gòu)建,“細(xì)胞組裝、再造器官”的夢想在北理工落地生根。
近年來,學(xué)校大力推進(jìn)傳統(tǒng)工科與基礎(chǔ)學(xué)科交叉融合,聚焦對人類社會發(fā)展進(jìn)步產(chǎn)生突出影響的重大科技熱點(diǎn)難點(diǎn),提煉世界科技若干科學(xué)和前沿問題,力爭產(chǎn)生一批具有國際影響的前瞻性、先導(dǎo)性、探索性、顛覆性的原始創(chuàng)新成果。此外,學(xué)校還在新興方向開展核心技術(shù)攻關(guān),解決‘卡脖子’問題,突出智能科技的引領(lǐng)作用,逐步形成特色優(yōu)勢。
基礎(chǔ)研究是學(xué)校科技工作持續(xù)發(fā)展的動力保障。“十三五”以來,學(xué)校瞄準(zhǔn)具有顛覆性、探索性的前沿方向,凝練高能量物質(zhì)、跨域變體飛行理論等重大科學(xué)問題,超前部署重大基礎(chǔ)研究,成功申報(bào)了教育部高能量物質(zhì)前沿科學(xué)中心;瞄準(zhǔn)新興技術(shù)領(lǐng)域,打造優(yōu)勢工科與特色理科融合的基礎(chǔ)前沿交叉平臺,在醫(yī)工融合、先進(jìn)材料、空間載荷等領(lǐng)域催生新興研究方向,在計(jì)算物理和凝聚態(tài)理論、激光制造等方向取得重大突破,牽頭獲國家自然科學(xué)獎二等獎 2項(xiàng)。
成果轉(zhuǎn)化,做服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的先鋒隊(duì)
“雷達(dá)是人類眼睛的延伸,無論是軍用還是民用都值得加快創(chuàng)新發(fā)展。大眾也許會覺得這項(xiàng)科技離自己很遙遠(yuǎn),但其實(shí)在生活中很多意想不到的地方,雷達(dá)都發(fā)揮著妙用。”談及雷達(dá)研究的重要性,第二屆全國創(chuàng)新爭先獎獲得者、信息與電子學(xué)院教授龍騰頗有感觸。
邊坡雷達(dá)金沙江白格滑坡監(jiān)測
本文開篇提及的正是龍騰所在的信息與電子學(xué)院毛二可院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)的雷達(dá)辨蟲技術(shù),在“一只蟲也別想逃”的背后,凝聚了這個“老牌”雷達(dá)團(tuán)隊(duì)始終瞄準(zhǔn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的潛心追求。2017年8月28日,貴州畢節(jié)納雍發(fā)生山體崩塌。應(yīng)貴州省國土資源廳邀請,學(xué)校雷達(dá)技術(shù)研究所聯(lián)合理工雷科公司組建的“勇士”救援隊(duì),攜帶虎眼AB21型地質(zhì)形變監(jiān)測雷達(dá)系統(tǒng)(又稱邊坡雷達(dá)),第一時間到達(dá)滑坡現(xiàn)場,協(xié)助開展搶險(xiǎn)工作。邊坡雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)對公路、邊坡和橋梁的監(jiān)測,對高速公路和公路兩側(cè)的山體滑坡、泥石流和崩塌等一系列地質(zhì)災(zāi)害起到預(yù)防作用。
“我們請醫(yī)生戴上一個光學(xué)透視式頭盔,同時把病人的CT或核磁共振影像處理成三維圖像,給予了醫(yī)生全新的視野。”光電學(xué)院王涌天教授團(tuán)隊(duì)為醫(yī)生戴上“透視鏡”,利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行手術(shù)導(dǎo)航。2016年神舟十一號飛船在太空遨游33天,航天員景海鵬、陳冬就借助我國首套登陸太空的VR眼鏡,實(shí)現(xiàn)與家人隔空“團(tuán)聚”。這套酷炫的設(shè)備正是由王涌天教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國航天員科研訓(xùn)練中心共同研制完成的。近年來,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在混合現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域取得豐碩的成果,相關(guān)研究成果已經(jīng)廣泛應(yīng)用于教育、培訓(xùn)、文化、娛樂、醫(yī)療等領(lǐng)域。
柔衛(wèi)甲柔性防爆裝置
“在高速攝影記錄下,1公斤TNT當(dāng)量的炸藥,套上北理工的‘柔衛(wèi)甲’后,爆炸瞬間不僅所有殺傷破片被攔截,實(shí)驗(yàn)房間內(nèi)沒有一片木板被炸飛或者掉落,小屋內(nèi)的窗戶、冰箱、電視機(jī)、綠植均完好無損……”在央視節(jié)目中,北理工機(jī)電學(xué)院黃廣炎教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制的“柔衛(wèi)甲”大顯身手,以柔制“爆”。這一裝備已用于全國兩會、青島上合組織會議、“一帶一路”國家外警培訓(xùn)、亞太維和等重要活動的安全保障中,并在國內(nèi)外機(jī)場、地鐵、高鐵、銀行等重要場所廣泛應(yīng)用。
爭做服務(wù)社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的“先鋒隊(duì)”,近年來,學(xué)校積極搭建平臺,促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化,面向“京津冀協(xié)同發(fā)展”和“長江經(jīng)濟(jì)帶”等戰(zhàn)略需求,圍繞新一代信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)、新能源汽車、先進(jìn)制造、先進(jìn)材料、海洋科技、醫(yī)工融合等方向,加快重慶創(chuàng)新中心、唐山研究院、前沿技術(shù)研究院(濟(jì)南)等產(chǎn)學(xué)研合作平臺建設(shè),謀劃論證與浙江、廣東等地合作建設(shè)高水平研究機(jī)構(gòu),形成了以六大板塊為主要支撐的對外合作嶄新布局。近年來,學(xué)校不斷深化科技成果轉(zhuǎn)化體制機(jī)制改革,創(chuàng)新學(xué)科性公司新模式和成果轉(zhuǎn)化服務(wù)新機(jī)制,創(chuàng)辦學(xué)科性公司近20家,其中理工雷科、理工華創(chuàng)實(shí)現(xiàn)上市。
始終堅(jiān)持把論文寫在祖國大地上,把科技成果應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的偉大事業(yè)中。“十三五”以來,學(xué)校謀劃發(fā)展,緊抓落實(shí),在科技發(fā)展的道路上寫下了許多精彩篇章。面向未來,學(xué)校將繼續(xù)扎根中國大地,想國家之所想、急國家之所急,緊緊圍繞經(jīng)濟(jì)競爭力的核心關(guān)鍵、社會發(fā)展的瓶頸制約,不斷提升創(chuàng)新能力,攀登創(chuàng)新高峰,為建設(shè)世界科技強(qiáng)國勇立新功!