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“初生牛犊”的答卷,何以如此耀眼?

难以想象,这是一个组建才两年时间、人员平均年龄只有33岁的教研室的成绩单 —— 近两年来,发表一区期刊论文16篇,ESI高被引论文3篇。仅2020年上半年,就发表了5篇一区期刊论文。在这个以6名年轻博士教员为主的新团队中,有军事领域青年托举人才1人、湖南省杰青1人、学校卓越青年人才培养对象1人、学校领军人才培养对象1人。1人获国家科技进步二等奖,2人获军队科技进步一等奖,1人获军队科技进步二等奖。    

“初生牛犊”的答卷,何以如此耀眼?记者走进国防科大前沿交叉学科学院某教研室,试图探寻和破解其中的奥秘。


1+1>2

“要么就活下去,要么就淘汰。”这句话已成为团队成员的共识,年轻的他们正在体验非同一般的感觉:徜徉在竞争激烈的科学新领域的刺激,堪比创业的跌宕起伏,每一天都过得很“带劲儿”。    

日历翻回至2018年初,一篇国外的论文进入团队成员的视线,传统电磁信号处理是基于电,转换效率有限。这篇文章却开创性地指出,利用光同样也可以处理信息,此举能将宽频信号识别和传输合二为一,高效、快速、便携。“如果能突破这项新技术,将不再是以往的小修小补,对于未来的智能光电认知,可能产生里程碑式的意义。”一番畅想让团队上下欣喜若狂。    

高兴过后,团队成员又冷静下来,认知光子学是全新的领域,这既是机遇,也是挑战,该如何做好?    

认知光子学研究具有高度学科交叉特点,需做的工作纷繁复杂,不仅有光学、信号处理,还有高性能计算、系统工程设计与实现等;团队成员来自不同学院,不同专业,包括光学、通信、量子、无人机、纳米材料等,要将他们统一起来,握指成拳聚合力,谈何容易?    

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一天,团队教员刘博和几名学员经过实验楼,指着大楼上赫然立着的“学科交叉中心”,说道:“你们看,我们学院名中的‘交叉’二字,正提醒了大家,开展科研攻关时就是需要通过跨学院、跨专业、跨领域的协同合作,才能更加自如地驰骋在前沿科技世界。”    

“既然每个人都是一块长板,那我们何不试试‘积木理论’?”一次业务讨论会上,教研室平日爱看管理学书籍的江主任提出了自己的想法,有的人擅长做基础理论研究,有的人搞工程更在行,那就让他们在各自领域继续发光发热,然后强强联合,在共赢中激发合作动力,最终实现1+1>2。

2018级硕士研究生陶梓隆之前在计算机学院就读神经网络专业,在光学领域就是一个“小白”。2019年10月,因为做微波光子器件设计研究的需要,他几乎是懵懵懂懂被带进教研室,教员的点拨,同学的帮助,让他在团队中逐步找回自信。如今,陶梓隆已在一流期刊《Optics Letters》和《Nano Photonics》发表2篇论文;

研究生张峻,硕士学习光学专业,博士就读于计算机专业,现从事智能微波光子技术研究,学科交叉专业知识让他在研究中“如鱼得水”,已以第一作者发表1篇一区论文,2篇二区论文;

硕士研究生刘煜的研究方向是光学,却在学科交叉创新中激发出新的火花,发表了题为《人工智能高光谱目标识别》的顶刊论文。

一个又一个事实说明,“交叉融合,我们是专业的!”这是团队成员引以为豪的心声,也是先进的密码之一。无论是教员还是学员,不仅积极推动前沿科技融合创新,还自觉传承和弘扬团结协作、合作共赢的团队文化,并在无形中营造出人人乐于分享、主动协作的氛围,这对于一个新兴的科研创新团队尤其珍贵。


把论文写在装备上

“光做实验就做了2年,数不清到底做了多少次”“制备一个样品就要2个星期”“一篇论文的数据量达5个G,前后改了27稿”……博士研究生韦可无论如何也想不到,做基础研究的滋味竟是如此“酸爽”。    

2017年底的一天,国外一篇讲传感器的论文引起了江副研究员的注意,“传感器好比军事装备的眼睛,传统产品都是依赖购买,要是能在这方面有所突破,设计出新型高性能光电传感器,军事装备就能看得更远、更清楚,我军的装备战斗力也将得到有力提升。”他作出敏锐判断后,立马拉上博士生韦可交流讨论,一场漫长而无声的“战斗”,在实验室打响了。

白天,在实验室做实验,晚上,沉浸在深入思考、科学分析和撰写论文中,日复一日,忙得昏天黑地,走出实验室,常常已是夜深人静。700多个日夜,韦可和同学在实验室撕材料、建立模型、制备样品、分析数据、交流讨论……那一晚又一晚亮至深夜的灯光,见证了团队在煎熬中的不断强大。

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“又发现新信号啦!”一天,一直在验证原文中已有现象的韦可,意外发现一个“惊喜”——仪器上出现一串重复出现、有规律的信号,这说明除了有电子激发过程,也存在声子激发的过程,当回收利用这部分声子后,就能有效提升传感器的探测能力,实现从“看不见”到“看得见”的飞跃。这次“无心插柳柳成荫”让韦可心里的底气更足了。    

完成论文不易,获得认可成功发表更难。一趟趟和专业知识深厚的国际审稿专家“斗智斗勇”下来,一篇10页的论文,硬是整出了近40页的回复内容,最后终于赢得“洋”专家们一致认可,成功发表在国际顶级期刊《Nature Communications》上。审稿专家为了表示对这个年轻团队工作的欣赏,特意实名支持该论文发表。“这就是对团队实力最好的褒奖。”谈起那段经历,韦可依然难掩激动。    

论文成功发表后,韦可的电话很快被打爆了,同行看到他们所做的工作,连连感叹不容易,“你们一个团队真是做出了四个团队的工作量啊!”美国同行也发来邮件:“虽然研究成果在理论上是存在的,但你们是首个通过实验成功验证的团队。”

研究太赫兹方向的博士生胡瑜泽也在前沿基础研究中“快乐并煎熬”着:看文献,做调研、写报告,做实验……两年时间里,看着周围同学都在陆陆续续写论文、投论文,自己一个字都没写,却毫无怨言,他一直记得导师程湘爱教授的话:“做基础研究的人要沉下心来,把冷板凳坐热。”厚积才能薄发,前不久,他的论文在一区期刊《Advanced Science》《NanoEnergy》《Laser&Photonics Reviews》上相继发表。

通过一篇篇源于装备又融于装备的论文,“韦可、胡瑜泽们”在智能微波光子新技术、武器装备等方面有了自己的思考和见解,也加深了对军人职业、部队使命的认同。目前,团队的研究成果得到了部队官兵的关注,他们也在为部队打胜仗提供新的技术支撑而努力探索。从实验室到战场,看似很近,有时却很远。他们说,真正的挑战才刚刚开始。    

“这是一群狂热于学术科研的年轻人,因为对强军事业的热爱,他们愿意在实验室里持续忍受寂寞。从他们身上,我看到他们对国防科技创新的无比坚持、努力和团结。”该系主任朱志宏欣慰地说。


让装备性能战力满格

实验室里几乎看不到一张空桌子,目之所及,都是电脑、显微镜、各种仪器、材料和各色交织的电线,墙壁上挂钟的滴答声与空调的气流声都被淹没在键盘的敲击声里,这里,就是该团队的智能信息微波光子实验室。    

研究生张馨和赵跃已经在实验室坐了一整天,面前的电脑里,近百幅用软件设计的样图、密密麻麻的器件参数数据,光看着就令人发晕,他们正在为成功调试“微波光子宽带接收机”样机不懈努力。    

“当时感觉自己全身上下都在想问题,就像被一股神奇的力量包围住一样。”这种专注做一件事的过程,让张馨不禁想起高考前奋力刷题的场景,她喜欢这种感觉,紧张、带劲。  

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作为军校科研团队,关注一线部队,从官兵“需求侧”出发是义不容辞的责任。为让部队装备瞄得稳、防得准、打得狠,增强核心战斗力,2019年初,团队开始攻关微波光子学应用。

但理想和现实的差距还是给团队成员浇了个“透心凉”,看似不起眼的小疏忽却能成为实践中的“拦路虎”。一次实验中,张馨意外发现,通过放大器将光放大后,得出的并不是理想中的信号,而是噪声,她和伙伴一处处查找,一点点排除,终于发现是对接的光纤头不干净,问题解决后,实验结果得到明显优化。    

此外,为增强仪器的“鲁棒性”,使其更加适应战场的复杂恶劣环境,团队成员仔细斟酌“功率放大器放在哪里合适”,反复优化放置位置和参数设置,直到检测性能明显提升。    

一个个难题被攻克,一项项技术被突破。从演示系统,到演示样机,再到给部队试用,成功测出所需信号,团队只用了不到一年半的时间,引得一线部队连连竖起大拇指,直呼没想到。    

紧接着,一线部队又发来了新的需求,团队成员迅速响应,又行进在为部队研制提供好用、有用、管用的装备之路上……

这次,当记者走进学术交叉中心负一楼采访,除了人来人往,多得快放不下的仪器装备十分引人注目。然而,在光鲜的背后,团队的科研之路并非一帆风顺,成立之初,团队没有专属实验室,成员们只能借用其他学院的场地,几个人合用一台电脑,轮用一个仪器,进行实际操练。“小到每一个镜片和螺丝,我们都要联系设备商、采购,再搭建调试。有为才能有位,相比过去,现在的一切正在变得越来越好。”团队成员们感慨道。    

格拉德韦尔曾在《异类》中提到:“人们眼中的天才之所以卓越非凡,并非天资超人一等,而是付出了持续不断的努力。”这也是对这个年轻团队最好的诠释。    

站在新的科技强军起点上,在“搞应用引导的基础研究,做基础支撑的系统研制”理念引领下,还有更多的学术科研难题等待着这群年轻人去挑战、去攻坚,还有更多的科研宝藏等着他们去挖掘、去发现。