把論文寫在祖國(guó)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(dòng)。下半年，學(xué)校將迎來(lái)第十五次黨代會(huì)。站在新的歷史起點(diǎn)上，在全面開啟建設(shè)中國(guó)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(huì)以來(lái)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(yíng)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(shí)鐘聲的響起，晚六點(diǎn)，“Ku波段高分辨全極化昆蟲探測(cè)雷達(dá)”準(zhǔn)時(shí)現(xiàn)身在CCTV17農(nóng)業(yè)農(nóng)村頻道，為大家準(zhǔn)點(diǎn)報(bào)時(shí)。該空中昆蟲生物遷飛監(jiān)測(cè)雷達(dá)由北京理工大學(xué)聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院歷時(shí)三年研制完成，通過(guò)向空間輻射電磁波的方式開展全天候、全天時(shí)探測(cè)。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(tái)Ku波段昆蟲雷達(dá)已經(jīng)部署于云南地區(qū)國(guó)境沿線，針對(duì)草地貪夜蛾等重大遷飛害蟲入境，可提供第一手監(jiān)測(cè)信息，把好空中國(guó)門。
近年來(lái)，在北理工，諸如昆蟲探測(cè)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(shí)代北理工科技發(fā)展理念的生動(dòng)體現(xiàn)。
“扎根中國(guó)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(tái)，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(tái)建設(shè)，完善重大科研攻關(guān)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制，持續(xù)提升服務(wù)國(guó)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(guó)家安全、國(guó)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(guó)家隊(duì)
北理工研發(fā)的電動(dòng)車用于北京奧運(yùn)會(huì)
“1994年我參與研究的純電動(dòng)公交車‘遠(yuǎn)望號(hào)’試車成功，這是我國(guó)首部純電動(dòng)公交車。準(zhǔn)備批量生產(chǎn)之際，美國(guó)供應(yīng)商卻突然獅子大開口，零部件售價(jià)從一套4萬(wàn)美元提高到10萬(wàn)美元，這直接導(dǎo)致了中國(guó)首臺(tái)電動(dòng)公交車量產(chǎn)計(jì)劃的擱置。”中國(guó)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(dòng)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(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的純電動(dòng)大客車。2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間，電動(dòng)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(dòng)公交運(yùn)營(yíng)體系還服務(wù)于上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)、APEC會(huì)議。2019年以來(lái)，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(huì)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(gè)縮影。作為實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)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(guó)家戰(zhàn)略，扎根中國(guó)大地，著眼人類社會(huì)發(fā)展新需求、世界科技革命新趨勢(shì)，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(dòng)自主創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)新突破，勇當(dāng)科技報(bào)國(guó)的國(guó)家隊(duì)。
《中國(guó)能源報(bào)告（2016）：能源市場(chǎng)研究》獲教育部高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)
“在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期，國(guó)際主流的氣候變化綜合評(píng)估模型都是由發(fā)達(dá)國(guó)家開發(fā)的，包括中國(guó)在內(nèi)的發(fā)展中國(guó)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(guó)家的氣候影響與適應(yīng)、成本與效益方面的評(píng)估比較粗略，這很不利于發(fā)展中國(guó)家參與全球氣候治理并爭(zhēng)取合理利益。”第二屆全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)獲得者、管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院教授魏一鳴每一兩個(gè)月就要參加一次聯(lián)合國(guó)氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）評(píng)估報(bào)告工作會(huì)議，感觸頗深。
為改變我國(guó)在氣候變化綜合評(píng)估建模方面相對(duì)滯后的狀況，魏一鳴帶領(lǐng)的國(guó)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(guó)氣候變化綜合評(píng)估模型（C3IAM）”，實(shí)現(xiàn)了地球系統(tǒng)模式與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的雙向耦合，打破了發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)家相關(guān)部門的充分肯定，有力支撐了我國(guó)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(tái)”。近年來(lái)，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(tái)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(tái)”等一批高水平國(guó)家級(jí)科研平臺(tái)，啟動(dòng)建設(shè)了分子能源實(shí)驗(yàn)中心等13個(gè)先進(jìn)平臺(tái)，打造了電子政務(wù)研究院、中國(guó)工程科技前沿交叉戰(zhàn)略研究中心和國(guó)際爭(zhēng)端預(yù)防和解決研究院等一批“人文+”戰(zhàn)略平臺(tái)和高水平智庫(kù)。
多年來(lái)，學(xué)校始終與黨和國(guó)家同呼吸、共命運(yùn)，堅(jiān)持面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，在含能材料、制導(dǎo)控制、動(dòng)力傳動(dòng)、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(lái)，學(xué)校牽頭獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)16項(xiàng)，其中國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)；牽頭承擔(dān)國(guó)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(wèn)，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(guó)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(gè)長(zhǎng)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(gè)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(dòng)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(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
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(shí)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?jī)?yōu)勢(shì)，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(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，我要為給國(guó)家發(fā)展注入一些新鮮的血液。”2011年，為了心中的科研夢(mèng)，王博拒絕了多個(gè)留在國(guó)外的機(jī)會(huì)，毅然選擇回國(guó)到北京理工大學(xué)繼續(xù)從事科研工作。多年來(lái)，王博長(zhǎng)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(guò)濾凈化等國(guó)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(zhǎng)期積累的研究?jī)?yōu)勢(shì)，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(zhǎng)，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(duì)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(dòng)CT、移動(dòng)P3實(shí)驗(yàn)室和檢驗(yàn)設(shè)備的對(duì)接，并能針對(duì)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(jī)斐然。把一個(gè)個(gè)最基本的細(xì)胞單元變作“積木”，組裝起來(lái)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(lái)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(guò)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(mèng)想在北理工落地生根。
近年來(lái)，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(duì)人類社會(huì)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(wèn)題，力爭(zhēng)產(chǎn)生一批具有國(guó)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(wèn)題，突出智能科技的引領(lǐng)作用，逐步形成特色優(yōu)勢(shì)。
基礎(chǔ)研究是學(xué)校科技工作持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力保障。“十三五”以來(lái)，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(wèn)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(shì)工科與特色理科融合的基礎(chǔ)前沿交叉平臺(tái)，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(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) 2項(xiàng)。
成果轉(zhuǎn)化，做服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的先鋒隊(duì)
“雷達(dá)是人類眼睛的延伸，無(wú)論是軍用還是民用都值得加快創(chuàng)新發(fā)展。大眾也許會(huì)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(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)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(cè)
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(gè)“老牌”雷達(dá)團(tuán)隊(duì)始終瞄準(zhǔn)社會(huì)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(guó)土資源廳邀請(qǐng)，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(cè)雷達(dá)系統(tǒng)（又稱邊坡雷達(dá)），第一時(shí)間到達(dá)滑坡現(xiàn)場(chǎng)，協(xié)助開展搶險(xiǎn)工作。邊坡雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)對(duì)公路、邊坡和橋梁的監(jiān)測(cè)，對(duì)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(qǐng)醫(yī)生戴上一個(gè)光學(xué)透視式頭盔，同時(shí)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(hào)飛船在太空遨游33天，航天員景海鵬、陳冬就借助我國(guó)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(guó)航天員科研訓(xùn)練中心共同研制完成的。近年來(lái)，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(lè)、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(wú)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(guó)兩會(huì)、青島上合組織會(huì)議、“一帶一路”國(guó)家外警培訓(xùn)、亞太維和等重要活動(dòng)的安全保障中，并在國(guó)內(nèi)外機(jī)場(chǎng)、地鐵、高鐵、銀行等重要場(chǎng)所廣泛應(yīng)用。
爭(zhēng)做服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的“先鋒隊(duì)”，近年來(lái)，學(xué)校積極搭建平臺(tái)，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(zhǎng)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(tái)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(duì)外合作嶄新布局。近年來(lái)，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(guó)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(lái)，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(lái)，學(xué)校將繼續(xù)扎根中國(guó)大地，想國(guó)家之所想、急國(guó)家之所急，緊緊圍繞經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的核心關(guān)鍵、社會(huì)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(guó)勇立新功！
