海在声音中变得透明
——访声场声信息国家重点实验室主任郭良浩

2011-10-30 09:21陈婷婷
科学中国人 2011年4期
关键词:声场水声声学

本刊记者 陈婷婷 王 军

海在声音中变得透明
——访声场声信息国家重点实验室主任郭良浩

本刊记者 陈婷婷 王 军

有人说声音是世界上一切美丽的开始,这一点是无可否认的。当我们听到婴儿的啼哭,生命的乐章便在我们的心中响起;当我们听到叮咚的水声,自然的静谧便在我们的脑中绵延;当我们听到汽笛声响起,家乡的思念便会那样的挥之不去……

但是,你知道吗,声音不仅可以带给我们情感上的感受,还可以帮助我们探测未知的世界,防御敌人的偷袭,保卫我们的国防安全……

在我国,有这样一个研究团队,他们整日与各种声音为伴,面向水声学、超声学、空气声学等三个学科方向的世界科学前沿和国家战略需求,重点研究声波与物质的相互作用,探索物质特性对声场影响的规律以及从声场中获取与物质特性有关信息的方法,注重声场物理与声信息提取、信号处理理论与技术紧密结合,特别重视有关声学探测与识别的理论与方法研究,持续开展基础性、战略性、前瞻性的基础研究与应用基础研究,积极推进应用基础研究成果向战略高技术的转化应用,走出了一条特色鲜明的可持续发展道路。

郭良浩就是这个研究团队中杰出的一位。

以声为名绽放

2010年1月13日,第十一届中国青年科技奖在京揭晓,来自全国各地的100位年龄在40岁以下的青年科技工作者受到表彰。郭良浩作为获奖者接过“第十一届中国青年科技奖”证书时,他的心里无比的激动。

浙江省东阳市拥有1800多年的历史,自古就是个人杰地灵的好地方,素有“婺之望县”、“歌山画水”之美称,被誉为著名的教育之乡、建筑之乡、工艺美术之乡。这里人文荟萃,英才辈出,不仅孕育了北伐名将金佛庄、新闻先驱邵飘萍、科学泰斗严济慈、植物学家蔡希陶等一大批仁人志士,也培养了我国年轻的声学专家郭良浩。

就读于浙江师范大学物理学系的郭良浩,把一切的学习重心放在了理论物理上。短短四年很快就过去了,面临毕业的他开始筹划起了自己的未来。计算机课的一位老师的建议改变了他的人生。考北大?这无疑是个看起来不太切合实际的鲤鱼跳龙门式的举动。最终,郭良浩还是决定试一试。不久后,郭良浩如愿以偿地进入了北京大学电子学系声学专业攻读硕士学位,并在导师的影响下,渐渐喜欢上了水声学研究。毕业后,他进入了中船重工集团杭州应用声学研究所工作,正式开始了他的海洋声学研究工作生涯。

工作后,郭良浩才真正感受到了海洋声学研究的博大精深。它就像浩瀚的大海一样深远,而自己不过是海上的一叶扁舟,要想在海洋声学的大海中尽情畅游,就必须努力的丰富自己。于是带着对知识的渴望,带着对海洋声学研究的热情,郭良浩考入中国科学院声学研究所,跟随我国著名水声学家张仁和院士攻读博士学位。在那里,他为自己今后的成功奠定了扎实的基础。

十多年来,郭良浩一直从事水声物理基础与应用基础研究,开展了声场时空相关特性、海底声学参数反演、水声探测与系统设计等海洋声学基础与应用基础研究,负责、参与并完成国家自然科学基金重点项目、中科院知识创新工程重要方向性项目、国家重大工程任务等多项国家级科研任务,发表学术论文15余篇,合作发明一种水声探测新方法,并成功应用于国家重大装备。他个人也获得了省部级科技进步一等奖3项、三等奖2项。

雄厚的科研和管理实力,让郭良浩三十出头就担当起了国家重点实验室当家人的重担。在国家重点实验室学术委员会指导下,他带领实验室技术骨干力量凝聚了一批年轻的优秀科技人才,深入开展了水声物理、超声物理与空气声学基础研究以及相关战略高技术与前沿交叉学科研究,在浅海声学研究、海洋声学层析、海底声学参数反演、声场匹配定位和远程水声通信等重大基础与应用基础研究方面取得了一系列重要进展。在长期的理论研究、数值模拟和大量海上实验研究基础上,他们提出了浅海声场的波束位移-射线简正波理论(BDRM)、深海声场的广义相积分简正波理论(WKBZ)、耦合简正波-抛物方程理论(CNPE)和浅海混响理论,发明了水声定位和远程水声通信新方法,研究成果具有重要的学术价值和重大的应用前景。这些重要的研究成果发挥了先导和前瞻作用,在国家安全发展中起到了超前研究的引领作用,先后获得了多项国家和省部级科技奖励,形成了一批具有自主知识产权的发明专利,取得了显著的经济效益和社会效益。

郭良浩从一个普普通通的孩子到如今的声学专家,一路走来,都好似命运的垂青,他就像是一朵浪花,以海的声音聚集,又以海的声音绽放!

以和为贵集结

声场声信息国家重点实验室依托中国科学院声学研究所,1987年由国家计委批准筹建,1989年底建成,1990年2月通过国家验收,1990年9月正式对外开放。这是目前国内声学学科唯一的一个国家重点实验室,也是国内系统进行水声基础研究并具有重要国际影响的水声物理研究基地,曾在国家重点实验室评估中连续4次被评为“优秀”。

郭良浩上任后,传承老一辈科学家的科研精神,以“和”为基础,把工作人员紧紧的团结在了一起。经过多年努力,终于在海洋声学、超声物理和空气声学,特别是水声物理及其相关应用基础研究领域,培养和造就了一支能在国际学科前沿拼搏、富有朝气和创新活力、以中青年科技人才为主的、团结协作并结构合理的人才队伍。

在这支队伍中,老一辈的科学家,无私的奉献着自己的宝贵经验,毫无保留的提点科研新生力量。实验室的学术委员会主任张仁和院士是我国水声物理研究领域的著名科学家,也是我国新型水声技术研究的开拓者。虽然年过七旬,但依然奋战在科研第一线,登船出海参加实验,指导年轻人如何组织实验和保障安全,如何观察和分析实验现象,并以他严谨的科学作风和对成员的严格要求保证了实验数据的科学性和高质量。而年轻的一辈呢,他们勤奋上进,谦虚好学。他们在努力吸收前辈们宝贵经验的同时,也积极思考,大胆想象,敢拼敢干,不怕吃苦。

郭良浩作为团队的核心成员,除了把握和部署科研方向外,还十分重视科研条件建设。通过承担和完成国家科研任务,培养和锻炼了一批青年学术带头人,形成了一支结构合理、学风良好、勇于拼搏的创新团队。实验室现有固定人员33人,包括中科院院士1人,研究员12人(45岁以下7人),副研究员18人(35岁以下5人)。实验室45岁以下中青年科技人员占85%,其中,具有博士学位以上占82%。实验室现有高级客座研究人员30人,在学博士生、硕士生及博士后70人。实验室人员上下一心,团结合作,确保了实验室的可持续发展。

人人都说“打江山容易,守江山难”,郭良浩不仅重视人才的引进与培养,更加重视如何留住人才。平日里他对研究生和博士后在生活上给予充分关心,但是,在学术上却实行“高标准、严要求”政策,要求研究生论文与博士后工作必须紧密结合本实验室所承担的国家科研任务,出高水平研究成果。这种张弛有度、恩威并施的管理原则,让许多研究生和博士后在实验室学习期间就取得突出成绩,为实验室的发展做出了重要贡献。

郭良浩相信“任何努力都不会是无用之功”。近五年来,由他带领的实验室主持承担的国家863高技术重点项目、国家自然科学基金重点项目、中科院知识创新工程重要方向性项目、国家基础科研项目以及国家重大工程任务等多项国家、省部级重大项目和自主部署的前瞻性基础研究项目都取得了一系列创新研究成果与重要突破,其中水声学基础与应用基础研究为支撑我国水声科技的创新发展发挥了不可替代的重要作用,超声物理应用基础研究为我国油气资源勘探与开发提供了重要的技术支持。

他们所承担科研项目的顺利实施和圆满完成不仅加强了实验室在海洋声学、超声物理、空气声学基础研究与应用基础研究等领域的研究特色与优势地位,而且为进一步承担国家级重大科研项目奠定了坚实的基础。正是因为实验室具有承担并高效完成国家重大科研任务的能力,在“十二五”期间,预期承担的科研任务已是非常饱满。为此,实验室进一步加强了发展战略规划、前瞻性基础研究和战略高技术研究部署、以及人才队伍建设工作,按照“超前部署、分步实施、长期积累、突出重点”的原则,统筹安排各项任务的分步实施,以完成国家赋予的使命任务。

以勇为先创新

“我们建立的浅海声传播模型在同等条件下,计算速度高于国际上流行的一到两个数量级,这意味着别人可能需要10台、100台电脑同时运算的,我们在相同时间里用一台就够了,这样就大大提高了我们的研究效率。”这是个让郭良浩感到无比自豪的事情。

国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年》指出,“应对未来挑战,超前部署前沿技术和基础研究,提高持续创新能力,引领经济社会发展”。海洋科技是国家部署的战略重点之一,在海洋科技前沿技术的战略部署中,明确指出需要在海洋遥感技术、声学探测技术和信息远程传输技术等方面开展重点研究,发展海洋信息处理与应用技术等海洋环境立体监测技术。中国科学院发布的《创新2050:科学技术与中国的未来》等一系列战略研究报告,提出了“以科技创新为支撑的八大经济社会基础和战略体系”的整体构想,其中之一就是构建我国空天海洋能力新拓展体系,目的在于大幅提高我国海洋探测和应用研究能力以及海洋资源开发利用能力。这是关系到国民经济和国防安全的大事情。

“紧密围绕国家重大战略需求设置研究方向和开展深入研究是我们义不容辞的责任。”郭良浩如是说。

俗话说,知己知彼,百战不殆。我们必须清醒的认识到,在海洋声学及其应用领域,我国与发达国家相比还有一定差距。多年来,我国在实验装备上不如国外,我们没有大型的远洋实验科学考察船,不能到深海,只能在临近陆地的浅海做实验;没有大型计算设备处理海量的实验数据,就钻研简易的计算方法。结果,当国外同行意识到浅海环境复杂多变,规律难以把握,而调转船头回师浅海时,我们已经掌握了浅海声场的规律,并提出了“平滑平均声场理论”、“浅海声学统一理论”和“远程声传播理论与应用”,使我国的水声物理基础研究在国际上形成了自己鲜明的特色和研究优势。

为了拥有属于我们自己的声学理论,郭良浩和他的研究团队,清楚的意识到:在高新技术领域,没人能给一条路走,要有路,就要拿出勇气,不拍摔跤,靠自己走出自己的路!海洋声学本质上是一门实验学科,所有的理论研究和装备应用都离不开大量艰苦而细致的海上实验。实验室研究团队的成员,经常往返于实验室与大海之间,在他们的生活中没有规律的作息时间,经常没有节假日。只有海风、烈日做他们的伙伴,只有那一望无际的蔚蓝鉴证他们的努力与付出。正是他们的艰苦付出,形成了实验室的水声物理基础研究核心竞争力和系统集成创新能力,研究成果的应用前景受到了国家有关部门的高度重视。

面对成绩,郭良浩淡然处之,“成绩都是过去的,未来还需要我们在更高的起点上继续努力。”面对未来,郭良浩充满信心,“我们会继续传承老一辈科学家的科研精神,加强发展战略规划和人才队伍建设,配合国家海洋发展战略,在继续加强浅海声学研究的同时,加快深远海发展步伐,让大海变得透明。”

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