把論文寫在祖國的大地上
——北京理工大學(xué)科研工作紀實
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,、輝煌北理”系列專題報道,，營造昂揚向上、激情進取的良好氛圍，凝聚師生員工團結(jié)奮斗,、矢志一流的磅礴力量,。
部署于云南江城的昆蟲雷達實驗樣機
“嘀，嘀,，嘀……”隨著倒計時鐘聲的響起,，晚六點，“Ku波段高分辨全極化昆蟲探測雷達”準時現(xiàn)身在CCTV17農(nóng)業(yè)農(nóng)村頻道,，為大家準點報時,。該空中昆蟲生物遷飛監(jiān)測雷達由北京理工大學(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,，不斷優(yōu)化“數(shù)理化文融為基,，機信生材智為干，地信天海醫(yī)為領(lǐng)”的科研體系,，堅持“聚大團隊,，建大平臺，擔大項目,，出大成果”的科技創(chuàng)新范式,，大力強化基礎(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會
“1994年我參與研究的純電動公交車‘遠望號’試車成功，這是我國首部純電動公交車,。準備批量生產(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,。”中國工程院院士,、機械與車輛學(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年北京奧運會期間，電動汽車首次大規(guī)模使用,，實現(xiàn)了奧運中心區(qū)零排放,。這套純電動公交運營體系還服務(wù)于上海世博會、廣州亞運會,、APEC會議,。2019年以來，孫逢春又帶領(lǐng)團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,。
孫逢春院士團隊是北理工眾多科研團隊的一個縮影。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,、向科技高峰進軍,，推動自主創(chuàng)新實現(xiàn)新突破，勇當科技報國的國家隊。
《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)濟系統(tǒng)的雙向耦合,，打破了發(fā)達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“大團隊”，還要有“大平臺”,。近年來,，學(xué)校瞄準世界科技前沿，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，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)鍵突破與重大進展,。“十三五”以來,，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，國家科技進步獎一等獎1項,；牽頭承擔國家重點研發(fā)計劃8項,；牽頭承擔“科技冬奧”重點項目，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算的框架中,，解決了國際物理學(xué)界“內(nèi)稟機制貢獻在反常霍爾效應(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，將拓撲絕緣體材料從原有的“個案”變成“系列”,，2011年他首次預(yù)言硅（鍺,、錫）烯是二維大能隙拓撲絕緣體，進一步推動了該領(lǐng)域的發(fā)展,。深耕基礎(chǔ)研究十數(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?！拔医?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（金屬有機框架）材料基礎(chǔ)研究,，帶領(lǐng)團隊解決了環(huán)保領(lǐng)域若干關(guān)鍵技術(shù)難題，并將先進的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。北理工智能機器人與系統(tǒng)高精尖創(chuàng)新中心科研團隊用微納機器人組裝人體器官,，使組織再造在未來成為可能,。他們深耕微納機器人核心技術(shù)研發(fā),，提出了微納操作機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,，搭建了一套先進的微納機器人協(xié)同操作系統(tǒng)，在世界上首次實現(xiàn)了基于微納機器人生物操作的200微米直徑人工微血管的體外構(gòu)建,，“細胞組裝,、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)展進步產(chǎn)生突出影響的重大科技熱點難點，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,?！笆濉币詠?，學(xué)校瞄準具有顛覆性,、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)濟社會發(fā)展的先鋒隊
“雷達是人類眼睛的延伸,，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，但其實在生活中很多意想不到的地方,，雷達都發(fā)揮著妙用,。”談及雷達研究的重要性,，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)院毛二可院士團隊研發(fā)的雷達辨蟲技術(shù),，在“一只蟲也別想逃”的背后,，凝聚了這個“老牌”雷達團隊始終瞄準社會經(jīng)濟發(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)測雷達系統(tǒng)（又稱邊坡雷達）,，第一時間到達滑坡現(xiàn)場，協(xié)助開展搶險工作,。邊坡雷達可實現(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)院王涌天教授團隊為醫(yī)生戴上“透視鏡”,，利用增強現(xiàn)實技術(shù)進行手術(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“團聚”。這套酷炫的設(shè)備正是由王涌天教授團隊聯(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,、綠植均完好無損……”在央視節(jié)目中,，北理工機電學(xué)院黃廣炎教授帶領(lǐng)團隊研制的“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)濟建設(shè)的“先鋒隊”,，近年來,，學(xué)校積極搭建平臺，促進新興產(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、先進制造,、先進材料,、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)世界科技強國勇立新功,！
