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王玉皞:科研路上的“有心人”

2018-06-07 05:54
科學中國人 2018年6期
關鍵詞:有心人

本刊記者 王 輝

魯迅說:“中華民族自古以來就有埋頭苦干的人,就有拼命硬干的人,就有舍身求法的人,就有為民請命的人,他們就是中國的脊梁?!笨茖W研究不是為了個人榮譽,不是為了一己私利,而是為全人類謀幸福。

駐扎于贛鄱熱土,為區域發展貢獻自己的科研力量,便是王玉皞科研團隊的科研使命所在。

2016年,科技部在《建設創新型省份工作指引》中指出:到2020年,在全國范圍內推動更多省份和城市進入創新型省市行列,形成一批具有全國乃至全球影響力的區域創新中心、科學技術重要發源地和新興產業策源地,初步形成協同高效的區域創新體系和創新型經濟格局,發展驅動力實現根本轉換,對建成創新型國家形成有力支撐。

“以吾輩之能量,獻力中華之未來”。在中國江西的這片沃土之上,南昌大學信息工程學院院長王玉皞和他的科研團隊,執著于科學與信仰,向國家和地區奉獻著科研赤子之心。他投身教育科研事業,堅持立德樹人、強化工科學生的家國情懷、國際視野,培養其“精益求精、追求卓越”的工匠精神;致力于“新工科”建設,拓展工科對工程科技創新和產業創新的引領作用、對江西省區域經濟發展和產業轉型升級的支撐作用。

十年探索提升,不忘求知初心

莊子言:“人生天地之間,若白駒過隙,忽然而已?!比松掖覕递d,如何讓有限的生命無限延伸,王玉皞一直在體悟、探索、挖掘,以學術初心丈量無涯知識,賦予人生豐富多彩的內涵。

荊楚之地,人才輩出。生于斯,長于斯,鑄就了王玉皞堅韌的個性與不甘平凡的倔強。年少時的王玉皞,學習成績非常優秀。高考時,他不負眾望考入了武漢大學,并在4年的學習中打下了堅實的專業基礎。1999年本科畢業后的他分別在TCL集團公司(深圳)研發中心和華為技術有限公司工作了兩年時間,在專業方面有了初步的實踐。

人的一生,對于知識的渴求永遠沒有終點。2001年,為了能夠在專業上有更深入地學習與提高,王玉皞回到了武漢大學,并用5年的時間攻讀了碩士學位和博士學位。2006年,他出色地完成了博士論文《基于實測的移動通信無線信道建模與仿真研究》,以優異的成績獲得理學博士學位。畢業之后,他順利被聘為南昌大學副教授,進入南昌大學信息工程學院工作。

在王玉皞心中,科研是一段孜孜不倦、不斷探索的旅程。在這條路上,他一刻都沒有停止自己前行的腳步。2008年和2010年,王玉皞得到了加拿大國家網絡中心MITACS項目以及教育部中青年骨干教師訪問學者項目資助,前往加拿大卡爾加里大學無線傳感網絡實驗室、東南大學移動通信國家重點實驗室進行研究、交流,在不同學術環境、科研氛圍的感染下,相互借鑒,博采眾長。被破格晉升為南昌大學信息學院教授之后,他仍繼續在本校修讀師資博士后,最終獲得了優秀博士后稱號,并成為博士生導師。諸多收獲都與王玉皞不滿足于現狀,在科研路上不懈前行有著密切的聯系。

從2006年到2017年,經過10年的歷練和探索,王玉皞已由一名青年學者、大學教師,成功成長為學科帶頭人。時間在流逝,但他求知的初心——對科研的熱愛卻始終沒有改變。

理念指引行動,堅守科研恒心

“治玉石者,既琢之而復磨之;治之已精,而益求其精也?!笨茖W研究也是一樣,一定要有認真踏實的態度,王玉皞一直這樣要求著自己。

多年來,他在寬帶無線通信、智能雷達感知融合系統及人工智能等多個跨學科領域前沿耕耘探索,將空間環境建模、寬帶無線通信、雷達探測技術、人工智能以及關鍵器件等領域的新技術和新方法應用到科學研究中,取得了一系列創新性研究成果,達到國際先進水平,具有較高國際影響力。

在實驗室

在寬帶無線通信領域,王玉皞團隊首次創新性地將計算機層析思想用于構建大規模蜂窩無線網絡多小區覆蓋模型,并結合自動化路測系統快速進行了大規模全網級蜂窩網絡系統質量評估。在此基礎上,團隊首次利用反演思想降低前者在實際網絡環境應用中的約束條件,增強其普適性。他們創新性地將移動通信網中的電波傳播預測問題作為一個逆問題進行解決,隨著傳播信道和用戶行為特征的變化而演進系統參數,從而實現持續性提高網絡系統性能的目的。而且,他們團隊還將5G beyond無線通信最新的非正交多址接入技術首次應用于云無線接入網絡,提出了能效云無線接入異構網絡系統架構。此外,為了解決無線通信面臨的頻譜稀缺問題,他們系統性綜述了基于非正交多址接入機制認知無線電網絡的最新研究成果,全面分析了未來研究動態和面臨的挑戰。在寬帶無線通信領域,課題組近年來不斷取得突破,在國際頂級期刊IEEE/ASME Transactions on Mechatronics、IEEE Network、IEEE Wireless Communications Magazine等發表了一系列創新性成果,在國內國外產生了巨大影響。

在人工智能領域,王玉皞團隊結合其在寬帶無線通信領域及智能雷達感知融合系統領域多年的研究積淀,為解決寬帶無線通信系統無法精確獲取信道狀態信息及雷達感知融合系統無法獲得精確先驗信息等難題,首次將深度神經網絡和深度增強學習應用于該交叉學科領域,實現了智能動態管理寬帶無線通信網絡的干擾和實時精細化探測雷達目標的目的。在此基礎上,他們率先建立了深度神經網絡和深度增強學習網絡庫,為后續創新性研究和實際應用奠定了堅實基礎,其創新性研究成果發表于國際頂級會議IEEE INFORCOM,IEEE Communications Magazine等。

截至目前,他以主持人和主要骨干的身份承擔了30余項科研項目,科研經費總額超過1200萬元。與此同時,他還在國際頂級期刊和權威會議發表論文80余篇,影響因子總和超過120,出版專著章節2部。其創新性研究成果主要發表在IEEE TAP、IEEE T MECH、IEEE TVT、IEEE CL、IEEE SENS Journal、IEEE Wireless Communications、IEEE Network等10余種IEEE匯刊和雜志以及國內電子學報、電波科學學報等期刊上。其中發表SCI論文40余篇,JCR分區一區期刊論文8篇,公開或授權專利5項。

立足于贛鄱大地,王玉皞始終沒有忘記自己的職責所在。為了使自己領導的科研團隊躋身國際前沿,科研成果更好地服務于江西地區的發展,王玉皞組建了一支國際化科研團隊。他柔性引進加拿大卡爾加里大學梁季怡教授(IEEE Fellow)、國立中央大學遙測遙感中心主任劉說安、亞洲微軟研究院羅翀研究員、新西蘭梅西大學Subhas教授等人,組成了一支跨學科創新團隊——智能感知技術與應用研究團隊,現已發展為江西省嵌入式系統工程研究中心。經過多年的發展已成為江西省近地空間環境與信息協同創新中心、江西省智能信息系統重點實驗室、江西省地球空間信息重點實驗室以及江西省空間科學與技術高水平重點實驗室在智能感知與應用方向的一支重要研究團隊。

一直以來,團隊針對國家和區域發展戰略需求,瞄準信息科學和高新技術的發展前沿,不斷取得創新性研究成果。在新的時期,他們繼續以國家鄱陽湖未來空天地一體化綜合觀測系統建設為契機,努力在空間信息處理、認知無線電網絡與協作通信、智能感知技術與應用,網絡與信息安全等寬帶無線通信、智能雷達融合系統及人工智能交叉跨學科領域取得創新性和開拓性研究成果。

科研成果轉化,回報社會匠心

“學以致用,用以促學,學用相長”,而科研也要致用,才能發揮其應有的價值。但一直以來,大量科研成果無法走向市場,是讓眾多科研人員頭疼的問題。從事科研以來,王玉皞團隊積極探索科研成果產業化,致力為江西的發展做出實質性貢獻,并在這一方面取得了一系列豐碩的成果。這期間,他和團隊在工信部物聯網發展專項資金項目“鄱陽湖水生態感知系統”中所研發的水生態環境感知技術在企業中的應用便是成果產業化的典型。

“落霞與孤鶩齊飛,秋水共長天一色?!痹谠娙说墓P觸下,鄱陽湖的美景令人驚嘆。眾所周知,鄱陽湖是我國最大的淡水湖,是四大淡水湖中唯一沒有富營養化的湖泊,同時也是具有世界影響的重要濕地。在未來發展中,鄱陽湖地區既肩負著保護“一湖清水”的重大使命,又承載著引領經濟社會又好又快發展的重要功能。但近年來,由于受人口、經濟、資源的多重壓力,鄱陽湖區生態環境負荷日趨加重,生態環境日益惡化。當前,鄱陽湖區面臨一系列問題,包括水土流失、水質污染、土壤退化、水旱災害頻繁、生物入侵、生物多樣性銳減、血吸蟲危害等。

在毗鄰鄱陽湖的南昌進行研究工作的多年時間里,王玉皞對此深感憂心,作為一名科研人員,他認為他和團隊有義務為此做些什么。經過一系列的科研攻關,王玉皞團隊在發明的水生態環境感知技術中,創新性地將多源多維傳感器信號處理與融合以及物聯網技術相結合,實現了多傳感器跨模態多尺度信息融合、實時監測和預警能力,從而為水生態環境的多尺度實時感知提供了一種新穎的解決方法。這項技術的關鍵之處在于:在線實時水質多種新型傳感器的設計與研發,長距離無線高寬帶自組織分布式傳感網絡通信技術研發以及多傳感器信息融合和預警技術實現。該技術可快速精確地捕獲濕地水生態變化信息,彌補了便攜式水質監測儀人工采樣、實驗室分析的方式不能快速反應生態變化的技術缺陷,突破了不適宜布線的野外環境下高帶寬遠距離監測技術瓶頸,增強了水資源監測技術方面的自主創新能力,實現了從單純依靠遙感技術到多尺度多視角高精度監測,從人工采樣到自動遠程連續觀測,從單純的數據采集到音視頻光譜等多信息收集的跨越式發展,為濕地水資源環境的保護和生態經濟的建設提供有效的技術手段和研究新思路,直接推動了鄱陽生態經濟區的建設與跨越式發展。

此外,王玉皞團隊還主動融入江西地方經濟發展主動脈,與南昌市高新區、贛江新區臨空經濟區、上饒市經濟開發區、九江市(鄱湖新城、科創藍灣)建立產學合作新模式,推動了南昌市高新區的產學合作新模式,在2018年1月25日成立了南昌大學與中國航天五O三所聯合實驗室(空天一體化信息技術國家重點實驗室江西實驗室)。實驗室研發的中國首個以平面電極做無機物污染源檢測的傳感器,在2018年4月17日被中央電視臺《走遍中國》欄目報道。此外,他們還與南昌耐林自動化有限公司、南昌銳旗高新技術有限公司和中興長天信息技術(南昌)有限公司簽訂項目研究合同并將其關鍵技術應用于產品。

革新工科教育,領跑時代雄心

教育強國,工程興國,邁入新時代,唱響新工科。

2017年2月,國家吹響了新工科建設的號角。王玉皞認為,新工科新在升級、新在創新,將升級新興產業與革新時代人才等量齊觀,將升級傳統工科與發展新型工科并駕齊驅,倡導多學科交叉融合,致力于多維度感知融合。新工科在于理念貫通中西,思維縱橫文理,實踐校企聯動,實現社會恒通。

就任南昌大學信息工程學院院長以來,王玉皞積極推動校校協同(與武漢大學、天津大學、華中科技大學等高校建立合作關系)、校所協同(與中電14研究所、中電29研究所、中科院上海應用物理研究所建立合作關系)、校企(行業)協同(與泰豪科技股份有限公司、微軟亞洲研究院、華為技術有限公司等建立合作關系),深化國際交流與合作(與加拿大卡爾加里大學、美國伊利諾伊州立大學、瑞典達拉納大學建立合作關系)。引進“美國韋恩州立大學3+2項目”,開辦“瑞典達拉納大學——南昌大學暑期國際班”……這些項目拓寬了學生的國際視野,讓他們具備跨文化交流的能力和跨國界崗位適應的能力,為培養國際化人才做出了有益探索。

在本科生與研究生培養與教學改革方面,王玉皞著重訓練工科學生在電子信息科學領域的前沿研究能力與電子通信設備儀的系統集成開發能力,使之具備從設備研發、數據獲取、理論建模一直到分析創新的完整科研鏈設計和實施能力。他牽頭打造“大信息類”創新與拔尖人才培養基地,引導學院教師探索建設“大信息類”不同專業、不同年級的“縱橫貫穿式”綜合創新實踐體系,實施“信息類”綜合創新實踐體系。

團隊合影(左8為王玉皞)

他和學院的教師們重點依托教育部“產學合作協同育人項目”,構建德州儀器、Intel PSG(Altera)、Xilinx、美國國家儀器、德國羅德與斯瓦茲公司、美國艾瑞公司、Arduino(中國)等相關領域的聯合實驗室,為學生拓寬國際視野,提升實踐能力提供了渠道和平臺。

除了搭建實驗室,他還提倡要培育創新創業實踐的育人環境。在信息工程學院,有全校聞名的五大創新基地,即電子設計競賽基地、智能車競賽基地、移動互聯網競賽基地、物聯網競賽基地以及大學生創新創業服務基地。5年來,這五大創新基地成績斐然:2017年Digilent全可編程創新創業比賽中國區總決賽特等獎、全國大學生電子設計競賽一等獎、全國智能車競賽一等獎、全國高校物聯網創新應用大賽一等獎、“創青春”全國大學生創業大賽銀獎、全國互聯網+創新創業大賽銀獎……基地的同學們在濃郁的創新氛圍的熏陶下,不斷突破自我,勇攀高峰,獲得了多項國家級賽事獎勵和省級賽事獎勵。

同時,他從自身的教學實踐出發,十分重視專業課程的課堂教學。近5年,他為本科生講授7門專業課程,共有677人次選學。多年來,他培養了30位碩士研究生,聯合培養了6位博士生,指導了6位博士后。他所指導的學生獲得了“2017年亞洲超算競賽(ASC)國際競賽二等獎”“全國研究生電子設計大賽一等獎”“江西省優秀碩士生學位論文”等30余項國家級、省級獎項及10余項國家級、省級大學生創新創業計劃項目。

2017年12月14日,中國高等教育學會《高校競賽評估與管理體系研究》專家工作組在杭州預發布了《中國高校創新人才培養暨學科競賽評估結果》,南昌大學信息工程學院學生獲得國際級競賽獎項8項,國家級獎項32項。在不斷地教學探索與實踐之下,2017年南昌大學信息工程學院教學成果取得了歷史性突破,獲省級公示教學成果獎7項,校級教學成果獎9項。

如今,他還承擔了首批教育部國家級新工科研究與實踐項目“電子信息類學科交叉融合的新工科人才培養探析”,教育部電子信息類教育指導委員會“重大、熱點、難點問題”研究課題1項,教育部產學協同育人項目7項,江西省學位與研究生教育教學改革研究項目1項;獲批建設江西高校省級精品在線開放課程《智能硬件創新創業實踐》。他還搭建了南昌大學首個翻轉課堂,進行互動教學的嘗試,取得很好的教學成果。在2017年,經英國工程技術學會批準,王玉皞當選為IET Fellow(英國工程技術學會會士)。在科學與工程技術領域內,會士(Fellow)是IET授予取得重要成就的杰出高級專業技術人員的最高學術榮譽。這一榮譽的獲得,是對王玉皞學術貢獻與成就的充分肯定。他服務地方區域發展的拳拳之心,也讓他在2017年成為百千萬人才省級人選,獲得江西省五四青年獎章提名,當選江西省青年聯合會委員。

榮譽加身的同時,王玉皞感覺自己身上的責任也更重了。他常說,“獨立之精神,自由之思想”是大學之道,認真、熱愛、負責、專注、傳承是我們民族的“工匠精神”,擁有卓絕精神才能行穩致遠。九層之臺,起于累土;千里之行,始于足下。一路前行,王玉皞始終在學習和創新的路上拓寬科研的緯度,體味生活的溫度,增添生命的厚度。

王玉皞表示,今后他仍愿意繼續做一名科研匠人,和他的團隊一道,在科學的世界里不斷進取、精益求精,領導學院圍繞一個核心:落實立德樹人根本任務;抓住兩個支點:開啟“新工科”,落實學科頂層設計;力爭實現三個一流:一流本科、一流專業、一流平臺;來實現一個奮力:奮力開啟信息工程學院新局面、新征程。王玉皞將不遺余力地在江西這片熱土發揮屬于自己的科研能量!

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