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
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)實驗樣機(jī)
“嘀,，嘀，嘀……”隨著倒計時鐘聲的響起,，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,，堅持“聚大團(tuán)隊，建大平臺,，擔(dān)大項目,，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
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)計劃的擱置,?！敝袊こ淘涸菏俊C(jī)械與車輛學(xué)院教授孫逢春因為這次打擊,，更加堅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,，攻堅克難，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)隊是北理工眾多科研團(tuán)隊的一個縮影,。作為實施創(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)新實現(xiàn)新突破,，勇當(dāng)科技報國的國家隊。
《中國能源報告（2016）：能源市場研究》獲教育部高等學(xué)?？茖W(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?！钡诙萌珖鴦?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”,，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)了分子能源實驗中心等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,?！笆濉币詠?，學(xué)校牽頭獲國家科學(xué)技術(shù)獎16項，其中國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎1項,，國家科技進(jìn)步獎一等獎1項,；牽頭承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃8項；牽頭承擔(dān)“科技冬奧”重點(diǎn)項目,，解決了一批“卡脖子”技術(shù)難題,。
原始創(chuàng)新，做攻堅基礎(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?；魻栃?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?；魻栃?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,，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,?！?011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)計開發(fā)應(yīng)急建設(shè)集裝箱式醫(yī)療單元,，實現(xiàn)了與移動CT、移動P3實驗室和檢驗設(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)?？萍脊ぷ鞒掷m(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。
成果轉(zhuǎn)化,，做服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的先鋒隊
“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科技離自己很遙遠(yuǎn)，但其實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,，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)助開展搶險工作,。邊坡雷達(dá)可實現(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)隊為醫(yī)生戴上“透視鏡”,，利用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(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)隊在混合現(xiàn)實領(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,，實驗房間內(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”，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)實現(xiàn)上市。
始終堅持把論文寫在祖國大地上,，把科技成果應(yīng)用在實現(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，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,！
