導讀:科學無國界,而科學家是有國界的,這句話在“中國虛擬儀器之父”應懷樵身上,就是近半個世紀的歲月里,他始終以“砍柴樵夫”般的堅韌與頑強,跋涉在為中華崛起而奮斗的科學高峰上,即使古稀之年,面對“3次中風、4次心梗、7次至閻王殿”的生命挑戰,依然以超人的毅力、堅定的信念,戰勝病魔,執著奮進在創世界一流的“虛擬儀器”科研陣地上。
5月24日,北京東方振動和噪聲技術研究所名譽所長應懷樵在第十五屆北京科博會“2012中國戰略性新興產業發展論壇”上,作題為《云智慧時代第三次工業革命正在走來——“從軟件制造儀器”到“軟件制造一切”》的主題演講。
科學無國界,而科學家是有國界的,這句話在“中國虛擬儀器之父”應懷樵身上,就是近半個世紀的歲月里,他始終以“砍柴樵夫”般的堅韌與頑強,跋涉在為中華崛起而奮斗的科學高峰上,即使古稀之年,面對“3次中風、4次心梗、7次至閻王殿”的生命挑戰,依然以超人的毅力、堅定的信念,戰勝病魔,執著奮進在創世界一流的“虛擬儀器”科研陣地上。
而支撐他的則是中國科學界應為人類文明進步作出更大貢獻的使命感與榮譽感!正是懷著振興中華、造福人類的理想追求,他數十年如一日,嘔心瀝血,將全部精力投入虛擬儀器(VI)科學研究之中,自主創新112項新技術,攻克十大世界性難題并填補國內空白,特別是對“傳遞函數的測試及實時控制和反演關鍵技術”的成功突破,為提高虛擬儀器測量精度和范圍開創新途徑,被認為“可與‘光纖之父’諾獎得主高錕教授的‘光纖通信’成果相提并論”,使中美兩國同步創造的虛擬儀器達到可問鼎諾貝爾物理學獎的,具有世界性重大意義的成果,是中華民族繼四大發明之后,對人類文明有重要意義和影響的現代發明之一。
生命熔鑄: “虛擬儀器之父”是怎樣煉成的
1941年7月,應懷樵出生于浙江紹興,這里人文底蘊深厚,而無論是早年受篤信佛教的母親的熏陶,還是得益蔡元培曾擔任校長的小學優良的教學傳統,都使他從小樹立了為民族崛起而讀書的遠大理想。
1959年,應懷樵就讀浙江大學理論物理專業,后應國家需要全班調整為應用力學專業。1964年,大學畢業后,他被分配到中國鐵道科學院,致力于高速列車風洞課題研究,并到清華學習風洞測試分析技術。1965年,他參與我國核爆炸防護工程研究,接觸到震動噪聲和頻譜分析,開始了虛擬儀器科研生涯,而早年五次轉換專業,則練就他扎實的學術功底和多學科交叉研究課題的優勢。更重要的是,科技水平對國家命運的深刻影響更使他深感責任重大。成為世界一流的科學家,為國爭光成為他深埋心中的夢想。而他也毫不諱言對諾獎的鐘情,在他看來,諾獎不僅是一種崇高的榮譽,更是激勵創新、造福人類的精神泉源。
在他看來,以“四大發明”為標志,中華民族曾為人類科技進步作出重要貢獻,然而近代以來卻落伍了,應懷樵認為,伴隨中華民族的偉大復興,中國科學家理應在高科技領域取得原創的重大突破,向諾獎沖刺。這不僅是一個科學家的榮譽,更是中華民族屹立世界民族之林的時代要求。
正是懷著這樣一份強烈的使命感和榮譽感,應懷樵走過了一條不平凡的科研探索之路。要成為世界一流的科學家,首先要有敏銳、超前發現重大課題的科研能力。應懷樵介紹說,所謂“‘虛擬儀器’其實并非是傳統的儀器,它是指集數據采集和信號調理器、信號處理技術與PC機技術于一體的軟件制造儀器”。事實上,1965年他參加國防核爆炸防護工程課題——地下鐵道核爆炸震動噪聲與動力學測試分析的研究,當他遇到地鐵道床的下沉殘余位移(OHz)用硬件無法獲得的難題時,就萌生了虛擬儀器的大膽構想——“用數字算法和軟件取代硬件”,1973年他嘗試用數字計算機的軟件數字積分取代傳統硬件模擬積分的方法解決上述難題,1979年獲得成功,成為虛擬儀器的最早成功范例。同年于杭州召開的國防科委核試驗全國防護工程學術會上,他提出虛擬儀器的核心概念——“軟件制造儀器”,獲得主持會議的中科院力學所所長鄭哲敏院士、清華大學副校長張維院士、同濟大學校長李國豪院士的贊揚和支持,比美國NI公司“軟件是儀器”的概念提出早7年。
成為世界一流科學家,還要有瞄準國際前沿,不斷自我超越的創新意志。據了解,科學儀器與實驗技術發展至今已走過模擬式、數字式、智能式三個階段,從1983年~1986年,開始出現第四代儀器即虛擬儀器(簡稱VI)。而應懷樵的研究始終走在國際前列。1979年,他編撰的具有該領域應用成果的國內首部專著《振動測試和分析》出版發行,并不斷自我超越:1982年《CZ測震儀與測振技術》出版發行,1983年出版了具有中國虛擬儀器早期構思實例框圖的《波形和頻譜分析與隨機數據處理》。1985年他自籌資金創建東方振動和噪聲技術研究所(簡稱東方所),開始系統從事虛擬儀器庫、移動實驗室技術研究,提出“把實驗室拎著走”的目標,正式立題“DASP虛擬儀器庫—振動噪聲、模態分析移動實驗室技術”研究,為此,他自立課題、自籌資金開始研究“PC卡泰”(PCCATAI)—微機卡式自動采集測試分析儀器。他還是國內外最早提出“用軟件制造儀器”、“用軟硬件相結合”來取代傳統儀器的學者。此后,依靠持續創新,他帶領團隊突破了虛擬儀器的核心技術,開發出適合便攜機和筆記本使用的小型數采卡和大容量數據采集分析(LCAS)軟件,研制成功臺式和筆記本式大容量智能數據采集和信號處理系統以及DASP“達世普”虛擬儀器庫系統。這是我國最早研制成功的虛擬儀器產品,實現“把實驗室拎著走”的目標。
1988年9月16日,中國虛擬儀器應用于火箭激振錢塘江大橋模態實驗圓滿成功。1993年3月,該儀器參加北京新技術展覽會,并遠赴加拿大參展獲一致好評。1995年用于“長三捆”火箭全箭模態實驗,1996年用于神舟載人飛船移動發射平臺模態實驗。2004年用于航天員超重訓練設備臂架系統模態分析。2007年,在第二屆全國虛擬儀器學術交流大會上,東方所的卓越貢獻受到高度評價,應懷樵被譽為“中國虛擬儀器之父”。