王玉皞:科研路上的“有心人”
2018-06-07
本刊记者 王 辉
鲁迅说:“中华民族自古以来就有埋头苦干的人,就有拼命硬干的人,就有舍身求法的人,就有为民请命的人,他们就是中国的脊梁。”科学研究不是为了个人荣誉,不是为了一己私利,而是为全人类谋幸福。
驻扎于赣鄱热土,为区域发展贡献自己的科研力量,便是王玉皞科研团队的科研使命所在。
2016年,科技部在《建设创新型省份工作指引》中指出:到2020年,在全国范围内推动更多省份和城市进入创新型省市行列,形成一批具有全国乃至全球影响力的区域创新中心、科学技术重要发源地和新兴产业策源地,初步形成协同高效的区域创新体系和创新型经济格局,发展驱动力实现根本转换,对建成创新型国家形成有力支撑。
“以吾辈之能量,献力中华之未来”。在中国江西的这片沃土之上,南昌大学信息工程学院院长王玉皞和他的科研团队,执着于科学与信仰,向国家和地区奉献着科研赤子之心。他投身教育科研事业,坚持立德树人、强化工科学生的家国情怀、国际视野,培养其“精益求精、追求卓越”的工匠精神;致力于“新工科”建设,拓展工科对工程科技创新和产业创新的引领作用、对江西省区域经济发展和产业转型升级的支撑作用。
十年探索提升,不忘求知初心
庄子言:“人生天地之间,若白驹过隙,忽然而已。”人生匆匆数载,如何让有限的生命无限延伸,王玉皞一直在体悟、探索、挖掘,以学术初心丈量无涯知识,赋予人生丰富多彩的内涵。
荆楚之地,人才辈出。生于斯,长于斯,铸就了王玉皞坚韧的个性与不甘平凡的倔强。年少时的王玉皞,学习成绩非常优秀。高考时,他不负众望考入了武汉大学,并在4年的学习中打下了坚实的专业基础。1999年本科毕业后的他分别在TCL集团公司(深圳)研发中心和华为技术有限公司工作了两年时间,在专业方面有了初步的实践。
人的一生,对于知识的渴求永远没有终点。2001年,为了能够在专业上有更深入地学习与提高,王玉皞回到了武汉大学,并用5年的时间攻读了硕士学位和博士学位。2006年,他出色地完成了博士论文《基于实测的移动通信无线信道建模与仿真研究》,以优异的成绩获得理学博士学位。毕业之后,他顺利被聘为南昌大学副教授,进入南昌大学信息工程学院工作。
在王玉皞心中,科研是一段孜孜不倦、不断探索的旅程。在这条路上,他一刻都没有停止自己前行的脚步。2008年和2010年,王玉皞得到了加拿大国家网络中心MITACS项目以及教育部中青年骨干教师访问学者项目资助,前往加拿大卡尔加里大学无线传感网络实验室、东南大学移动通信国家重点实验室进行研究、交流,在不同学术环境、科研氛围的感染下,相互借鉴,博采众长。被破格晋升为南昌大学信息学院教授之后,他仍继续在本校修读师资博士后,最终获得了优秀博士后称号,并成为博士生导师。诸多收获都与王玉皞不满足于现状,在科研路上不懈前行有着密切的联系。
从2006年到2017年,经过10年的历练和探索,王玉皞已由一名青年学者、大学教师,成功成长为学科带头人。时间在流逝,但他求知的初心——对科研的热爱却始终没有改变。
理念指引行动,坚守科研恒心
“治玉石者,既琢之而复磨之;治之已精,而益求其精也。”科学研究也是一样,一定要有认真踏实的态度,王玉皞一直这样要求着自己。
多年来,他在宽带无线通信、智能雷达感知融合系统及人工智能等多个跨学科领域前沿耕耘探索,将空间环境建模、宽带无线通信、雷达探测技术、人工智能以及关键器件等领域的新技术和新方法应用到科学研究中,取得了一系列创新性研究成果,达到国际先进水平,具有较高国际影响力。
在实验室
在宽带无线通信领域,王玉皞团队首次创新性地将计算机层析思想用于构建大规模蜂窝无线网络多小区覆盖模型,并结合自动化路测系统快速进行了大规模全网级蜂窝网络系统质量评估。在此基础上,团队首次利用反演思想降低前者在实际网络环境应用中的约束条件,增强其普适性。他们创新性地将移动通信网中的电波传播预测问题作为一个逆问题进行解决,随着传播信道和用户行为特征的变化而演进系统参数,从而实现持续性提高网络系统性能的目的。而且,他们团队还将5G beyond无线通信最新的非正交多址接入技术首次应用于云无线接入网络,提出了能效云无线接入异构网络系统架构。此外,为了解决无线通信面临的频谱稀缺问题,他们系统性综述了基于非正交多址接入机制认知无线电网络的最新研究成果,全面分析了未来研究动态和面临的挑战。在宽带无线通信领域,课题组近年来不断取得突破,在国际顶级期刊IEEE/ASME Transactions on Mechatronics、IEEE Network、IEEE Wireless Communications Magazine等发表了一系列创新性成果,在国内国外产生了巨大影响。
在人工智能领域,王玉皞团队结合其在宽带无线通信领域及智能雷达感知融合系统领域多年的研究积淀,为解决宽带无线通信系统无法精确获取信道状态信息及雷达感知融合系统无法获得精确先验信息等难题,首次将深度神经网络和深度增强学习应用于该交叉学科领域,实现了智能动态管理宽带无线通信网络的干扰和实时精细化探测雷达目标的目的。在此基础上,他们率先建立了深度神经网络和深度增强学习网络库,为后续创新性研究和实际应用奠定了坚实基础,其创新性研究成果发表于国际顶级会议IEEE INFORCOM,IEEE Communications Magazine等。
截至目前,他以主持人和主要骨干的身份承担了30余项科研项目,科研经费总额超过1200万元。与此同时,他还在国际顶级期刊和权威会议发表论文80余篇,影响因子总和超过120,出版专著章节2部。其创新性研究成果主要发表在IEEE TAP、IEEE T MECH、IEEE TVT、IEEE CL、IEEE SENS Journal、IEEE Wireless Communications、IEEE Network等10余种IEEE汇刊和杂志以及国内电子学报、电波科学学报等期刊上。其中发表SCI论文40余篇,JCR分区一区期刊论文8篇,公开或授权专利5项。
立足于赣鄱大地,王玉皞始终没有忘记自己的职责所在。为了使自己领导的科研团队跻身国际前沿,科研成果更好地服务于江西地区的发展,王玉皞组建了一支国际化科研团队。他柔性引进加拿大卡尔加里大学梁季怡教授(IEEE Fellow)、国立中央大学遥测遥感中心主任刘说安、亚洲微软研究院罗翀研究员、新西兰梅西大学Subhas教授等人,组成了一支跨学科创新团队——智能感知技术与应用研究团队,现已发展为江西省嵌入式系统工程研究中心。经过多年的发展已成为江西省近地空间环境与信息协同创新中心、江西省智能信息系统重点实验室、江西省地球空间信息重点实验室以及江西省空间科学与技术高水平重点实验室在智能感知与应用方向的一支重要研究团队。
一直以来,团队针对国家和区域发展战略需求,瞄准信息科学和高新技术的发展前沿,不断取得创新性研究成果。在新的时期,他们继续以国家鄱阳湖未来空天地一体化综合观测系统建设为契机,努力在空间信息处理、认知无线电网络与协作通信、智能感知技术与应用,网络与信息安全等宽带无线通信、智能雷达融合系统及人工智能交叉跨学科领域取得创新性和开拓性研究成果。
科研成果转化,回报社会匠心
“学以致用,用以促学,学用相长”,而科研也要致用,才能发挥其应有的价值。但一直以来,大量科研成果无法走向市场,是让众多科研人员头疼的问题。从事科研以来,王玉皞团队积极探索科研成果产业化,致力为江西的发展做出实质性贡献,并在这一方面取得了一系列丰硕的成果。这期间,他和团队在工信部物联网发展专项资金项目“鄱阳湖水生态感知系统”中所研发的水生态环境感知技术在企业中的应用便是成果产业化的典型。
“落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色。”在诗人的笔触下,鄱阳湖的美景令人惊叹。众所周知,鄱阳湖是我国最大的淡水湖,是四大淡水湖中唯一没有富营养化的湖泊,同时也是具有世界影响的重要湿地。在未来发展中,鄱阳湖地区既肩负着保护“一湖清水”的重大使命,又承载着引领经济社会又好又快发展的重要功能。但近年来,由于受人口、经济、资源的多重压力,鄱阳湖区生态环境负荷日趋加重,生态环境日益恶化。当前,鄱阳湖区面临一系列问题,包括水土流失、水质污染、土壤退化、水旱灾害频繁、生物入侵、生物多样性锐减、血吸虫危害等。
在毗邻鄱阳湖的南昌进行研究工作的多年时间里,王玉皞对此深感忧心,作为一名科研人员,他认为他和团队有义务为此做些什么。经过一系列的科研攻关,王玉皞团队在发明的水生态环境感知技术中,创新性地将多源多维传感器信号处理与融合以及物联网技术相结合,实现了多传感器跨模态多尺度信息融合、实时监测和预警能力,从而为水生态环境的多尺度实时感知提供了一种新颖的解决方法。这项技术的关键之处在于:在线实时水质多种新型传感器的设计与研发,长距离无线高宽带自组织分布式传感网络通信技术研发以及多传感器信息融合和预警技术实现。该技术可快速精确地捕获湿地水生态变化信息,弥补了便携式水质监测仪人工采样、实验室分析的方式不能快速反应生态变化的技术缺陷,突破了不适宜布线的野外环境下高带宽远距离监测技术瓶颈,增强了水资源监测技术方面的自主创新能力,实现了从单纯依靠遥感技术到多尺度多视角高精度监测,从人工采样到自动远程连续观测,从单纯的数据采集到音视频光谱等多信息收集的跨越式发展,为湿地水资源环境的保护和生态经济的建设提供有效的技术手段和研究新思路,直接推动了鄱阳生态经济区的建设与跨越式发展。
此外,王玉皞团队还主动融入江西地方经济发展主动脉,与南昌市高新区、赣江新区临空经济区、上饶市经济开发区、九江市(鄱湖新城、科创蓝湾)建立产学合作新模式,推动了南昌市高新区的产学合作新模式,在2018年1月25日成立了南昌大学与中国航天五O三所联合实验室(空天一体化信息技术国家重点实验室江西实验室)。实验室研发的中国首个以平面电极做无机物污染源检测的传感器,在2018年4月17日被中央电视台《走遍中国》栏目报道。此外,他们还与南昌耐林自动化有限公司、南昌锐旗高新技术有限公司和中兴长天信息技术(南昌)有限公司签订项目研究合同并将其关键技术应用于产品。
革新工科教育,领跑时代雄心
教育强国,工程兴国,迈入新时代,唱响新工科。
2017年2月,国家吹响了新工科建设的号角。王玉皞认为,新工科新在升级、新在创新,将升级新兴产业与革新时代人才等量齐观,将升级传统工科与发展新型工科并驾齐驱,倡导多学科交叉融合,致力于多维度感知融合。新工科在于理念贯通中西,思维纵横文理,实践校企联动,实现社会恒通。
就任南昌大学信息工程学院院长以来,王玉皞积极推动校校协同(与武汉大学、天津大学、华中科技大学等高校建立合作关系)、校所协同(与中电14研究所、中电29研究所、中科院上海应用物理研究所建立合作关系)、校企(行业)协同(与泰豪科技股份有限公司、微软亚洲研究院、华为技术有限公司等建立合作关系),深化国际交流与合作(与加拿大卡尔加里大学、美国伊利诺伊州立大学、瑞典达拉纳大学建立合作关系)。引进“美国韦恩州立大学3+2项目”,开办“瑞典达拉纳大学——南昌大学暑期国际班”……这些项目拓宽了学生的国际视野,让他们具备跨文化交流的能力和跨国界岗位适应的能力,为培养国际化人才做出了有益探索。
在本科生与研究生培养与教学改革方面,王玉皞着重训练工科学生在电子信息科学领域的前沿研究能力与电子通信设备仪的系统集成开发能力,使之具备从设备研发、数据获取、理论建模一直到分析创新的完整科研链设计和实施能力。他牵头打造“大信息类”创新与拔尖人才培养基地,引导学院教师探索建设“大信息类”不同专业、不同年级的“纵横贯穿式”综合创新实践体系,实施“信息类”综合创新实践体系。
团队合影(左8为王玉皞)
他和学院的教师们重点依托教育部“产学合作协同育人项目”,构建德州仪器、Intel PSG(Altera)、Xilinx、美国国家仪器、德国罗德与斯瓦兹公司、美国艾瑞公司、Arduino(中国)等相关领域的联合实验室,为学生拓宽国际视野,提升实践能力提供了渠道和平台。
除了搭建实验室,他还提倡要培育创新创业实践的育人环境。在信息工程学院,有全校闻名的五大创新基地,即电子设计竞赛基地、智能车竞赛基地、移动互联网竞赛基地、物联网竞赛基地以及大学生创新创业服务基地。5年来,这五大创新基地成绩斐然:2017年Digilent全可编程创新创业比赛中国区总决赛特等奖、全国大学生电子设计竞赛一等奖、全国智能车竞赛一等奖、全国高校物联网创新应用大赛一等奖、“创青春”全国大学生创业大赛银奖、全国互联网+创新创业大赛银奖……基地的同学们在浓郁的创新氛围的熏陶下,不断突破自我,勇攀高峰,获得了多项国家级赛事奖励和省级赛事奖励。
同时,他从自身的教学实践出发,十分重视专业课程的课堂教学。近5年,他为本科生讲授7门专业课程,共有677人次选学。多年来,他培养了30位硕士研究生,联合培养了6位博士生,指导了6位博士后。他所指导的学生获得了“2017年亚洲超算竞赛(ASC)国际竞赛二等奖”“全国研究生电子设计大赛一等奖”“江西省优秀硕士生学位论文”等30余项国家级、省级奖项及10余项国家级、省级大学生创新创业计划项目。
2017年12月14日,中国高等教育学会《高校竞赛评估与管理体系研究》专家工作组在杭州预发布了《中国高校创新人才培养暨学科竞赛评估结果》,南昌大学信息工程学院学生获得国际级竞赛奖项8项,国家级奖项32项。在不断地教学探索与实践之下,2017年南昌大学信息工程学院教学成果取得了历史性突破,获省级公示教学成果奖7项,校级教学成果奖9项。
如今,他还承担了首批教育部国家级新工科研究与实践项目“电子信息类学科交叉融合的新工科人才培养探析”,教育部电子信息类教育指导委员会“重大、热点、难点问题”研究课题1项,教育部产学协同育人项目7项,江西省学位与研究生教育教学改革研究项目1项;获批建设江西高校省级精品在线开放课程《智能硬件创新创业实践》。他还搭建了南昌大学首个翻转课堂,进行互动教学的尝试,取得很好的教学成果。在2017年,经英国工程技术学会批准,王玉皞当选为IET Fellow(英国工程技术学会会士)。在科学与工程技术领域内,会士(Fellow)是IET授予取得重要成就的杰出高级专业技术人员的最高学术荣誉。这一荣誉的获得,是对王玉皞学术贡献与成就的充分肯定。他服务地方区域发展的拳拳之心,也让他在2017年成为百千万人才省级人选,获得江西省五四青年奖章提名,当选江西省青年联合会委员。
荣誉加身的同时,王玉皞感觉自己身上的责任也更重了。他常说,“独立之精神,自由之思想”是大学之道,认真、热爱、负责、专注、传承是我们民族的“工匠精神”,拥有卓绝精神才能行稳致远。九层之台,起于累土;千里之行,始于足下。一路前行,王玉皞始终在学习和创新的路上拓宽科研的纬度,体味生活的温度,增添生命的厚度。
王玉皞表示,今后他仍愿意继续做一名科研匠人,和他的团队一道,在科学的世界里不断进取、精益求精,领导学院围绕一个核心:落实立德树人根本任务;抓住两个支点:开启“新工科”,落实学科顶层设计;力争实现三个一流:一流本科、一流专业、一流平台;来实现一个奋力:奋力开启信息工程学院新局面、新征程。王玉皞将不遗余力地在江西这片热土发挥属于自己的科研能量!