永不言弃、懂得感恩的年轻人会有更大作为——访上海大学无人艇工程研究院副院长蒲华燕

永不言弃、懂得感恩的年轻人会有更大作为
——访上海大学无人艇工程研究院副院长蒲华燕

上海大学无人艇工程研究院研制的“精海”系列无人艇近年获得包括国家技术发明二等奖、上海市科技进步一等奖等多个奖项，其成果交付国家海洋局东海分局、交通运输部东海航海保障中心等单位在东海、黄海、南海和南极等海域应用，为国家的海洋战略、极地科研和国防事业做出了重要贡献。2017年入选启明星计划的蒲华燕就来自这个无人艇研发团队。年初的启明星交流会上，当得知这位靓丽的女孩就是来自上海大学两位启明星罗均、谢少荣领衔的团队时，登时有一种亲切感。于是约定年内一定要去采访她。

机器人大赛初露锋芒

蒲华燕是重庆人，出生于1982年，就像大多数80后一样，她也是独生子女。父母都来自交通运输系统，都是技术出身，因此她从小就觉得自己以后应该掌握一门技术。此外，还有一个对蒲华燕影响较大的人，就是她的大伯，大伯在文革前就读了大学，是家里的知识分子，大伯以切身经历告诉她：学好数理化，走遍天下都不怕。于是她在高中时就选择了理科。蒲华燕所在的高中是很一般的学校，小蒲明白她至少要进年级前几名才能有机会上大学。压力下，蒲华燕高中3年特别努力，每天晚上都要学习到12点才睡。努力换来了回报，她高中3年都是年级第一，也是年级里唯一一个省级的“三好学生”。

2001年，蒲华燕考入了自己理想中的位于成都的电子科技大学，所学专业机械电子工程也是她从小就立志要读的工程类专业。在大学，蒲华燕保持了在高中时的拼劲，每年的学习成绩均在年级名列前茅。

2003年，中央电视台（CCTV）组织了面向大学生的亚太大学生机器人大赛，每个学校只有一个队参赛，最终全国只有32个队能参加决赛。这个大赛一般都是大四的学生组队参赛，当时读大三的蒲华燕觉得自己对机器人比较感兴趣，也从认识的研究生那里了解到一些前沿的知识，于是就报名参赛。学校从各学院挑选了10个人组成校队，蒲华燕有幸被选上。但接下来才是迎接挑战的开始，她需要在短时间内弥补可能在大四甚至是研究生阶段才会学习到的专业知识，如机械设计和加工、电路板的设计和制作、控制系统控制算法的设计。从开始控制两个电机到多个电机，再到控制传感器，以让机器人走得快走得直走得准，这些都超出了大三学生的能力。蒲华燕除了自学以外，还向师兄们学习，并经常到工厂和调试基地进行实训。学校当时也特别支持他们参赛，为参赛学生减免了一些课程。

经过差不多一年时间的准备，蒲华燕所在的校队参加了在北京航空航天大学举行的第三届亚太机器人大赛。这一届机器人大赛的主题是“鹊桥相会”，要求参赛者通过机器人将断桥一端的物品运送到另外一端，谁能最快最好地完成任务谁就胜出。这就需要至少两个机器人进行协作，一个机器人修桥，一个机器人运送物品。比赛时，CCTV全程现场录播，每个队伍选择2～3个人到台上进行具体操作，而蒲华燕就是其中之一。对于当时年仅20岁的她来说，这是一个不小的考验，紧张是可想而知的，但她凭借扎实的专业基础和一年来的充分准备，经过紧张激烈的竞争，蒲华燕所在的电子科大校队最终进入了全国8强。蒲华燕说：“这次参赛让我收获很大。一方面，在这个过程中我找到了自己的兴趣，也学习了如何去完成一个未知的任务，怎么去做一个实实在在的东西，而不仅仅是书本上的理论知识。在工程实践中我发现学校里学的每一门课都是有用的，理论和实践在这场比赛中得到了很好的结合。另一方面，自己当时的知识储备不够，要通过自学后消化吸收再创新，这是一个对学习创新能力的考验。我当时感觉压力特别大，经常给家里打电话，父母在支持我的同时也很心疼，说如果实在太难就放弃吧。我想如果遇到困难就选择逃避和放弃，这会成为一种习惯。这次大赛我最终还是咬牙坚持下来了。从此以后我就一直坚持着一个信念，遇到困难不要轻易放弃，越过了这座山会有新的风景，每个难关都是人生中宝贵的财富。”也许正是这种“永不言弃”的信念，成就了今天的蒲华燕。

合作项目改变人生轨迹

大四的时候，蒲华燕成功获得了学院的保研资格，保送到本专业全国排名第一的华中科技大学机械科学与工程学院读研。亚太大学生机器人大赛让蒲华燕对机器人非常感兴趣，因此在选择导师的时候她申报了专攻机器人研究、刚从日本归国的陈学东教授的研究团队。在硕士研究生的两年时间里，蒲华燕在导师指导下投身于四足爬行机器人的研究，一共做了三代样机，包括设计和焊接电路板，写程序进行调试，以及电机核心部件制作等。与本科时设计的轮式机器人相比，四足爬行机器人更复杂，涉及的电机数量更多，有12个电机甚至是18个电机，往往是执行一种动作就需要一台电机。此外，四足爬行机器人的设计还涉及到机器人的机构学、动力学，需要更多理论上的知识和方法，换句话说，原来只要设计和制作出一个具体的可以操作的机器人就可以了，现在需要上升到更高层次的理论和方法学上进行研究。临近硕士毕业之际，蒲华燕对机器人有了更多的了解，她很想继续深入下去，而且所在研究团队的氛围十分好，陈学东教授本身也是非常优秀的导师。于是蒲华燕决定留下来继续读博，而且她已经想好在攻博阶段要立足于对机器人行为需求的控制，这就更多涉及到动力学的建模和控制，需要掌握更复杂的机电系统。为此，小蒲有意识强化这方面的训练，譬如参加多次国际学术会议，每周的课题组例会都积极参与并做好交流的准备，这些不同层面的学术交流都大大开拓了她的视野和思路。

博士三年级期间，小蒲参加了国家重大专项《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》（简称02专项）的课题研究。这个项目的攻关需要多个研究单位协同合作，其中就包括华中科技大学与上海微电子装备有限公司共同合作的光刻机研制部分。华中科大负责理论层面的攻关，其研制的装置后期还需要到微电子公司进行调试和可靠性的验证。出于对小蒲的信任，陈学东教授让她带领一个约10人的小团队常驻微电子公司进行后期调试。这个项目的攻关难度非常大，而且也非常辛苦。为了保证调试，有两三个月时间蒲华燕和团队成员三班倒，以保证“机器不停”。调试间恒温恒湿，进去需要穿戴特殊的衣服、口罩和手套，经常一进去就是几个小时，不能上厕所不能喝水。调试过程中会出现非常多的问题，需要每一个环节逐个摸排，除了需要耐心和细致，还需要足够强的解决问题的能力，因为很多问题都是第一次碰到，没有人能告诉你解决方案，只能自己慢慢摸索。经过一年多的时间，团队最终完成了这项艰巨的任务。

同样也是因为导师的信任，02专项的前期申请、过程的管理和执行、节点的推进和汇报，项目的检查和验收等，蒲华燕都是作为主要成员全程参与，甚至是在有院士和高级专项专家在场的结题验收会上，导师都是有意让蒲华燕作汇报。这样一个高度参与的过程，让小蒲受益匪浅。回顾这段经历，她说：“这是一个全面的进步。一方面，除了学术上的提升外，团队的组织管理和沟通协作能力也得到锻炼。例如，在完成攻关任务外，我们在外参与设备调试的每个人都有撰写毕业论文的压力，作为团队负责人的我需要照顾到他们的感受，考虑他们的论文怎么写，如何让团队成员的个人目标和团队的目标连接在一起，并建议导师建立一些奖励机制，以充分激发每个年轻人的潜力，达到攻关任务和个人具体目标完成双赢的效果。作为现场负责人，我每天晚上要和大家开一个简短的例会，让每个人对今天的工作做小结，讨论遇到的问题，拟一个应对的方案。我尽量在自己有限的能力范围内做更多的探索和思考。另一方面，艰苦的工作环境与巨大的压力也让我变得更加自强，更加坚定了不轻言放弃的信念。”

博士毕业时，蒲华燕获得了“湖北省优秀博士学位论文”以及在机械行业非常受认可的“全国上银优秀机械博士论文奖”，这个奖每年全国只有40篇优秀论文入选，这也是对蒲华燕博士4年学习和研究成果的高度肯定和认可。

在拿到博士学位后，蒲华燕本可以回到电子科大任教，但在上海的一年半时间改变了她的想法。因为02专项，她对上海有了更多的了解和认识，上海的活力、高办事效率和契约精神吸引了她。在与多个单位的交流合作中，她也看到了更多的发展机会，她渴望到更大的舞台上去磨砺自己。由此她选择了留在上海发展。

无人艇工程筑梦未来

在导师的推荐下，2011年她加入了上海大学机电工程自动化学院精密机械工程系的特种机器人研究室。研究室的研究方向与她博士期间的研究方向非常契合，这种无缝连接让她很快就融入到这个研究团队。虽然都是在学校，但做学生和做老师还是有很大的不同。初入社会的蒲华燕并不知道在高校的生态圈里如何更好地发展，时任系主任的罗均教授给了她一些非常接地气的建议：新进教师应该在3年内完成3件事，一是主讲一门本科生的课程，二是申请到一个国家级的课题，三是在国际权威期刊上发表2～3篇论文。这些建议如醍醐灌顶，让蒲华燕知道了方向和目标。这3个目标蒲华燕都提前且超额完成了。在教学方面，蒲华燕主讲了《流体力学与热力学》《传感器原理与应用》《建模与仿真》等课程。其中，《流体力学与热力学》是一门专业性强、难度大但又十分重要的课程，蒲华燕将自己独特的理解和风格融入到这门经典的课程中，深受学生们喜爱，据说每次她的课前几排都被早早占座了，她因此也被评选为机电自动化学院“十佳教师”。

蒲华燕的研究方向（包括这次入选的启明星课题）主要集中在几个方面，无人艇海图测绘、减振降噪和智慧物流。海图对船舶航行，甚至对整个国家的海洋经济和国防安全都至关重要。然而，目前我国很多海岸线的测绘标注还有诸多盲点，因为一般海测船吃水较深，而我国有多达数十万平方公里的海域深度还不到5米，在这些岛礁周边用一般的海测船是测不了的。蒲华燕和团队自主研发的“精海”系列无人艇吃水很浅，能够实现自主航行、自主避障、自主测绘，是解决我国岛礁海域测量问题的高科技装备。目前利用“精海”系列无人艇，有关部门已经完成了南极以及我国南海、东海等复杂海域的测量和科考任务。

船艇航行时如何减振降噪是一个世界性难题。潜艇的噪声是其致命弱点，因为“被发现就等于被消灭”。目前国内不少机构都在研究减振降噪，但还没有达到理想的效果，特别是在低频段（0.7～10赫兹），因为低频段的振动能在水中传播更远。解决低频段的噪声难题，是蒲华燕目前研究的重点，她通过非线性负刚度的生成方法来降低噪声，对低频噪声能达到很好的效果。目前轻量型载荷的降噪已经取得较好的成果，现在正在对大载荷的降噪进行攻关。

蒲华燕说自己很庆幸当时选择留在上海发展，并且选对了单位，更重要的是选对了团队。“团队里的每一个人都是我的良师益友。尤其是罗均、谢少荣两位当家人，他们为研究团队奠定了很好的基础，提高了整个团队的学术水平和层次，让年轻人有更多的机会，我才得以在这样的基础上取得好成绩。罗均教授善良、谦让、高瞻远瞩，总是极力提携年轻人；院长谢少荣教授非常能吃苦，她经常说年轻人不怕吃苦，怕的是没有方向。这两位团队领头人是国家技术发明奖的第一、第二完成人，是国家杰出青年获得者，并先后获得过启明星计划和启明星跟踪的支持。他俩给我树立了最好的榜样。此外，我们无人艇团队的人际关系非常单纯，大家把所有的精力都投入到研究中，这样的团队和工作氛围真是可遇而不可求！”

是的，生长在这样一个国家高度重视科技创新的新时代，选择了上海这样一个处处充满机遇的城市，进入了这样一个的优秀和谐的研究团队，可谓天时地利人和，蒲华燕是幸运的，但这与她本人的勤奋努力、坚持不懈密不可分。在未来的日子里，相信这个漂亮、直爽、干练，又自信满满、朝气蓬勃的重庆女孩会有一番新的作为，我们也期待她的研究成果能为祖国的国防和海洋事业添上更精彩的一笔！

无人艇团队荣获2016年度国家技术发明二等奖

[江世亮、梁偲采写于2017年11月26日]