導(dǎo)讀:科學(xué)無國界,而科學(xué)家是有國界的,這句話在“中國虛擬儀器之父”應(yīng)懷樵身上,就是近半個(gè)世紀(jì)的歲月里,他始終以“砍柴樵夫”般的堅(jiān)韌與頑強(qiáng),跋涉在為中華崛起而奮斗的科學(xué)高峰上,即使古稀之年,面對“3次中風(fēng)、4次心梗、7次至閻王殿”的生命挑戰(zhàn),依然以超人的毅力、堅(jiān)定的信念,戰(zhàn)勝病魔,執(zhí)著奮進(jìn)在創(chuàng)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(shù)研究所名譽(yù)所長應(yīng)懷樵在第十五屆北京科博會“2012中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”上,作題為《云智慧時(shí)代第三次工業(yè)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(xué)無國界,而科學(xué)家是有國界的,這句話在“中國虛擬儀器之父”應(yīng)懷樵身上,就是近半個(gè)世紀(jì)的歲月里,他始終以“砍柴樵夫”般的堅(jiān)韌與頑強(qiáng),跋涉在為中華崛起而奮斗的科學(xué)高峰上,即使古稀之年,面對“3次中風(fēng)、4次心梗、7次至閻王殿”的生命挑戰(zhàn),依然以超人的毅力、堅(jiān)定的信念,戰(zhàn)勝病魔,執(zhí)著奮進(jìn)在創(chuàng)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(xué)界應(yīng)為人類文明進(jìn)步作出更大貢獻(xiàn)的使命感與榮譽(yù)感!正是懷著振興中華、造福人類的理想追求,他數(shù)十年如一日,嘔心瀝血,將全部精力投入虛擬儀器(VI)科學(xué)研究之中,自主創(chuàng)新112項(xiàng)新技術(shù),攻克十大世界性難題并填補(bǔ)國內(nèi)空白,特別是對“傳遞函數(shù)的測試及實(shí)時(shí)控制和反演關(guān)鍵技術(shù)”的成功突破,為提高虛擬儀器測量精度和范圍開創(chuàng)新途徑,被認(rèn)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(chuàng)造的虛擬儀器達(dá)到可問鼎諾貝爾物理學(xué)獎的,具有世界性重大意義的成果,是中華民族繼四大發(fā)明之后,對人類文明有重要意義和影響的現(xiàn)代發(fā)明之一。
生命熔鑄: “虛擬儀器之父”是怎樣煉成的
1941年7月,應(yīng)懷樵出生于浙江紹興,這里人文底蘊(yùn)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(dān)任校長的小學(xué)優(yōu)良的教學(xué)傳統(tǒng),都使他從小樹立了為民族崛起而讀書的遠(yuǎn)大理想。
1959年,應(yīng)懷樵就讀浙江大學(xué)理論物理專業(yè),后應(yīng)國家需要全班調(diào)整為應(yīng)用力學(xué)專業(yè)。1964年,大學(xué)畢業(yè)后,他被分配到中國鐵道科學(xué)院,致力于高速列車風(fēng)洞課題研究,并到清華學(xué)習(xí)風(fēng)洞測試分析技術(shù)。1965年,他參與我國核爆炸防護(hù)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(zhuǎn)換專業(yè),則練就他扎實(shí)的學(xué)術(shù)功底和多學(xué)科交叉研究課題的優(yōu)勢。更重要的是,科技水平對國家命運(yùn)的深刻影響更使他深感責(zé)任重大。成為世界一流的科學(xué)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(yù),更是激勵創(chuàng)新、造福人類的精神泉源。
在他看來,以“四大發(fā)明”為標(biāo)志,中華民族曾為人類科技進(jìn)步作出重要貢獻(xiàn),然而近代以來卻落伍了,應(yīng)懷樵認(rèn)為,伴隨中華民族的偉大復(fù)興,中國科學(xué)家理應(yīng)在高科技領(lǐng)域取得原創(chuàng)的重大突破,向諾獎沖刺。這不僅是一個(gè)科學(xué)家的榮譽(yù),更是中華民族屹立世界民族之林的時(shí)代要求。
正是懷著這樣一份強(qiáng)烈的使命感和榮譽(yù)感,應(yīng)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(xué)家,首先要有敏銳、超前發(fā)現(xiàn)重大課題的科研能力。應(yīng)懷樵介紹說,所謂“‘虛擬儀器’其實(shí)并非是傳統(tǒng)的儀器,它是指集數(shù)據(jù)采集和信號調(diào)理器、信號處理技術(shù)與PC機(jī)技術(shù)于一體的軟件制造儀器”。事實(shí)上,1965年他參加國防核爆炸防護(hù)工程課題——地下鐵道核爆炸震動噪聲與動力學(xué)測試分析的研究,當(dāng)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(shí),就萌生了虛擬儀器的大膽構(gòu)想——“用數(shù)字算法和軟件取代硬件”,1973年他嘗試用數(shù)字計(jì)算機(jī)的軟件數(shù)字積分取代傳統(tǒng)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(yàn)全國防護(hù)工程學(xué)術(shù)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(xué)所所長鄭哲敏院士、清華大學(xué)副校長張維院士、同濟(jì)大學(xué)校長李國豪院士的贊揚(yáng)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(xué)家,還要有瞄準(zhǔn)國際前沿,不斷自我超越的創(chuàng)新意志。據(jù)了解,科學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展至今已走過模擬式、數(shù)字式、智能式三個(gè)階段,從1983年~1986年,開始出現(xiàn)第四代儀器即虛擬儀器(簡稱VI)。而應(yīng)懷樵的研究始終走在國際前列。1979年,他編撰的具有該領(lǐng)域應(yīng)用成果的國內(nèi)首部專著《振動測試和分析》出版發(fā)行,并不斷自我超越:1982年《CZ測震儀與測振技術(shù)》出版發(fā)行,1983年出版了具有中國虛擬儀器早期構(gòu)思實(shí)例框圖的《波形和頻譜分析與隨機(jī)數(shù)據(jù)處理》。1985年他自籌資金創(chuàng)建東方振動和噪聲技術(shù)研究所(簡稱東方所),開始系統(tǒng)從事虛擬儀器庫、移動實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研究,提出“把實(shí)驗(yàn)室拎著走”的目標(biāo),正式立題“DASP虛擬儀器庫—振動噪聲、模態(tài)分析移動實(shí)驗(yàn)室技術(shù)”研究,為此,他自立課題、自籌資金開始研究“PC卡泰”(PCCATAI)—微機(jī)卡式自動采集測試分析儀器。他還是國內(nèi)外最早提出“用軟件制造儀器”、“用軟硬件相結(jié)合”來取代傳統(tǒng)儀器的學(xué)者。此后,依靠持續(xù)創(chuàng)新,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)突破了虛擬儀器的核心技術(shù),開發(fā)出適合便攜機(jī)和筆記本使用的小型數(shù)采卡和大容量數(shù)據(jù)采集分析(LCAS)軟件,研制成功臺式和筆記本式大容量智能數(shù)據(jù)采集和信號處理系統(tǒng)以及DASP“達(dá)世普”虛擬儀器庫系統(tǒng)。這是我國最早研制成功的虛擬儀器產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)“把實(shí)驗(yàn)室拎著走”的目標(biāo)。
1988年9月16日,中國虛擬儀器應(yīng)用于火箭激振錢塘江大橋模態(tài)實(shí)驗(yàn)圓滿成功。1993年3月,該儀器參加北京新技術(shù)展覽會,并遠(yuǎn)赴加拿大參展獲一致好評。1995年用于“長三捆”火箭全箭模態(tài)實(shí)驗(yàn),1996年用于神舟載人飛船移動發(fā)射平臺模態(tài)實(shí)驗(yàn)。2004年用于航天員超重訓(xùn)練設(shè)備臂架系統(tǒng)模態(tài)分析。2007年,在第二屆全國虛擬儀器學(xué)術(shù)交流大會上,東方所的卓越貢獻(xiàn)受到高度評價(jià),應(yīng)懷樵被譽(yù)為“中國虛擬儀器之父”。