“小学科”也有大作为

龚一卓

“积累经驗，固本创新，小学科也可以有大作为。”国家科技进步一等奖获得者、西安电子科技大学教授段宝岩，在谈及电子机械这样的小众学科如何开拓进取时，如此回答。

不久前，2020年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行。西安电子科技大学3项牵头成果获2020年度国家科学技术奖，其中，段宝岩院士及其团队研发的项目“高密度柔性天线机电耦合技术与综合设计平台及应用”获国家科学技术进步一等奖，实现了西安电子科技大学历史上牵头获批国家科学技术奖励一等奖零的突破。

不止步于这样的成就，段宝岩认为电子机械还有很大的发展和进步空间。他笑称电子机械学科是学校的“少数派”，当年和他一起报考的学生甚至有中途退学重考的，足见大家对这种交叉融合学科发展前景的担忧和不信任。段宝岩也是阴差阳错地进入这个专业，但他坚信行行出状元，终有一日配角也能发挥和主角一样重要的作用。果不其然，44年后的今天，他实现了少时的梦想，给国之重器装上了“千里眼”和“顺风耳”。

“配角也可以成为主角”

2005年，“973”项目《电子设备机电耦合基础问题研究》立项启动。“973”计划是彼时中国继“863”计划之后的中国科学技术界呼应国家战略的时代之音。段宝岩作为“973”项目首席科学家率领一支队伍出征，从此，他和他的团队开始了一场持续15年的创新奔跑。

2020年12月1日，阿雷西博望远镜轰然倒塌，中国的500米口径球面射电望远镜FAST成为今天硕果仅存的“人类之眸”。段宝岩对于中国天眼的前瞻性设计更显得弥足珍贵。而这只是段宝岩电子耦合理论与实践中一个较为显眼的案例，神舟飞船、探月工程，一项又一项国家重大工程领域都留下了段宝岩团队的身影，“看得远”“听得清”的同时还要求“高精度”“快响应”“低成本”“小体积”，该团队的存在让这些大国重器变得“耳聪目明”。但这些结晶不是段宝岩团队最核心的工作，严格上讲只是其理论实践的重大现场。在实践基础上形成模型，将机理研究推进到理论创新从而构建出可堪大用的应用平台，才是团队的历史使命。

2021年，当题为“高密度柔性天线机电耦合技术与综合设计平台及应用”的项目出现在国家科技进步一等奖的名单中时，没有人知道这背后融入了多少人的心血。项目建立了高密度柔性天线机、电、热耦合理论模型，探明了非线性机械结构因素对其电磁性能的影响机理，突破了力电耦合、高效热控、控型控性等关键技术，研发了我国首个集电磁、结构、热于一体的高密度柔性天线综合设计平台，成功应用于我国第一部最大的GBR防空反导雷达、首部静电成型薄膜天线、“中国天眼”等重大装备，产生了重要的经济、社会与国防效益，开辟了我国天线研究新领域，引领我国高性能电子装备实现跨越式发展。

项目名称的23个字凝练在一起，花费了一个团队十余年的光阴，打开其中的“理论模型”“影响机理”“方法突破”等任何一个关键词，看到的都是一段艰辛的求索之路。最终46项发明专利、14件软件著作权、70余篇Top期刊论文以及两部出版著作构成了项目成果的骨架，而“关键核心技术自主可控，项目成果总体居国内领先、国际先进水平，其中多场耦合理论模型、非线性结构因素对电性能影响机理居国际领先”则成为点睛之笔。从前的“小学科”如今成为助力国家发展的强大科技力量，正如段宝岩所说，博观约取，厚积薄发，配角也可以成为主角。

“敢啃硬骨头”

“敢啃硬骨头”是段宝岩从恩师叶尚辉那里耳濡目染的学术品质，也是西电学人重要的学术底色。早在1994年段宝岩团队加入FAST天眼项目研发时，他们就知道其中困难重重。“FAST项目最大的难点就在那个馈源舱及其支撑结构系统上，段团队提出的轻型索拖动系统奠定了FAST能不能行，能不能往前推，这是最初的一个基础。”FAST测量与控制系统总工程师朱立春如是说。即便如此，段宝岩团队依旧克服困难，在不断实验和尝试中逐渐探索出新通路。

多年后，轻型索拖动系统被总结成FAST三大创新中最为关键的一个，具有颠覆性，在世界同行眼里被誉为“变革式创新”。这种颠覆性是相对于人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博射电望远镜而言的，同为地球上凝视宇宙仅有的两只眼睛，中国天眼以500米口径突破了前者300米的量级，倘若继续采取刚性支撑，馈源舱的重量将由前者的千吨级上升到逾万吨的境地，这是一件很难想象的事情，无论是从造价还是稳定性而言。段宝岩用六根大跨度柔性索替代前者刚性支撑的创造性设想将馈源舱的重量由万吨降低到不可思议的30吨。

当被追问这样创造性构想是如何诞生的时，他讲不出漂亮的故事。这个过程可以形容为长期专注造就的理论水平和动手实践能力都达到一定高度之后的“妙手偶得”。用同为电子科技领域专家的妻子赵玉珍教授的话来讲，段宝岩最大的特点就六个字：勤奋、执着、肯干。

对此，段宝岩指导的博士生樊冠恒也深有感触，“段老师对我的影响很大，尤其是在做研究方面，他说做学问就要深入去做，尤其作为研究者，不能浮于表面，要注重创新。”他还说，“每天早上我七点半到实验室的时候，总能看到实验室的门是开着的，段老师很早就到了。每次我发给老师的论文，他不仅在结构、思路方面给予指导，甚至在文字、用词、标点上都细致地进行批示和修改，段老师这种勤勉的精神也一直激励着我。”提及段宝岩，同专业的张烁对一件事印象深刻，“有一年冬天，我们实验要用的发射天线刚从南校区运回来，当天下雪了，大家很担心发射天线会被雨雪淋湿或损坏。段老师得知这个消息，急忙赶过来和我们一起把设备抬到楼上去，设备很重，搬运的时候也需要万分小心，等终于安顿好一切，已经是深夜了。”她说。

“我的根在中国”

段宝岩的研究当时在国内尚处于萌芽阶段，要想有所突破，就必须赴海外深造。1991年，叶尚辉作为担保人毅然为段宝岩赴欧洲留学之路扫清路障，等待他的导师是国际著名结构优化专家——利物浦大学教授汤普曼。

三年学习期间，段宝岩从导师抛给他的三个研究方向中选择了最难啃的硬骨头——将极大熵原理应用于天线结构拓扑优化设计课题作为主攻方向。段宝岩不负众望，最终以“应变能密度分布函数”这一崭新概念脱颖而出，巧妙地将极大熵理论和天线结构拓扑优化联系在一起，出色地完成了研究。

卓越的成绩吸引英国和日本抛来橄榄枝，但君有盛情，我有归意。对此，段宝岩在回国前留下了这样一段话：“论工作环境、个人待遇，我的母校同英国利物浦大学确实无法相比。但我的根在中国，我的亲人在中国，我的事业在中国。我在国外学习期间，母校已破格给我评聘了教授，这说明母校非常重视我，祖国建设迫切需要我，我怎能辜负祖国亲人的一片苦心呢？”

冬去春来，光阴不舍，段宝岩不仅在个人研究领域颇见成效，还带出了西电一批又一批青年学者，机电工程学院副院长王从思就是其中之一。从本科毕业论文开始，段宝岩就成为王从思的导师，直到博士毕业。“段老师具有西电老一辈科研工作者甘于奉献、踏实肯干的精神，这也深深影响着我们。记得2000年的时候，我们在研究中遇到了问题，急需现场实验测量，段老师作为西电校长，晚上十点半亲临现场指导我们工作，这样的精神让我们深受感动。”王从思说。

国之大者，必定深怀爱国情怀，对于获得成就的过程，段宝岩说不出华丽的语句，唯有数十年如一日的坚持和对祖国科技腾飞的殷切期盼。他说，青年学子当努力向学，蔚为国用。实验科学固然辛苦，但要国家富强，依靠的就是先进的科学技术和甘愿奉献、刻苦钻研的精神力量。