从机械工人到科技功臣,这位院士还想为祖国打造一双更加锋利的千里眼!

原标题:从机械工人到科技功臣,这位院士还想为祖国打造一双更加锋利的千里眼!

采访金亚秋院士并不难,如果没有学术会议和教学课程,他大部分的时间就在自己光华楼的办公室和实验室工作。每天早上7点,他几乎雷打不动地来到这里开始一天的工作,这样的作息整整31年未曾改变。

在这31年中,中国微波遥感技术也从无到有,实现了跨越性的飞跃。今天中国的风云气象卫星、海洋遥感卫星,环境遥感卫星上配备了先进的微波遥感技术,它已经被广泛应用到了气象、海洋、资源、环境与减灾、军事侦察、测绘导航、行星探测等科研领域中。作为中国微波遥感领域的专家,金亚秋在其中做出了突出的科学贡献,他推动中国在该领域的研究与应用达到国际先进水平。他提出的“极化电磁散射成像与复杂自然介质矢量辐射传输的微波遥感新理论”被运用到了在中国嫦娥工程辐射探月任务中,通过完成了辐射建模模拟、反演与数据处理,在国际上首次获得了全月球月壤厚度分布、氦3总含量的估算。这是国际上第一次进行的微波辐射探月研究。2015年他被授予美国电气和电子工程师协会地球科学与遥感学分会杰出成就奖,2017年他荣获上海科技功臣奖。

坚守半个多世纪 科学需要执着精神

1946年,金亚秋出身在上海一个普通职员的家庭中,他的中学时代是在有150年多历史的上海中学度过的,这所著名中学的毕业生中至今已涌现出了50多位院士。在那里,他有机会聆听到华罗庚先生的演讲,从此在心里种下了科学的种子。

1965年,他考取北京大学大气物理专业,至此他的人生就与科学结缘。

1970年,大学毕业后他被分配到广西柳州附近山区的一家化工厂做机械工人。那里的环境异常艰苦,潮湿的空气,简陋的生活条件,但这些没有让金亚秋气馁,车床、刨床、铣床等工种他都干过,还成为了工厂的技术骨干。在艰苦的岁月中,金亚秋还是梦想着有一天自己可以回到科学研究的道路,在广西的每个夜晚,金亚秋都会拿出外语书,认真地自学英语。他相信知识的力量是永恒的。1977年,中国科学院恢复招考研究生,金亚秋终于回到了科研的道路。

1980年1月,金亚秋来到了位于美国波士顿的麻省理工学院电机工程与计算机科学系。每次金亚秋讲述在麻省理工大学读书的日子,总会提及这样的情形:那里的学生中心全天24小时都开着,学生们在那里看书、学习。当时他买杯咖啡或是一个饼,就可以一直工作到半夜。晚上回宿舍时,月光下踩着积雪,四周只有咔嚓咔嚓的声响。

1984年10月,金亚秋成为了新中国成立以来第一个在美国麻省理工学院(MIT)电气工程与计算机科学系获得博士学位的中国大陆学生。

上世纪90年代正值出国热潮,而金亚秋却放弃了令人艳羡的美国研究员职位和大洋彼岸优越的生活条件,来到复旦大学创建无线电物理与微波技术研究室。他说《共和国之恋》这首歌曲特别能表达自己当时的心境,“晨曦中你拔地而起,我就在你的形象里,纵然是凄风苦雨,我也不会离你而去,当世界向你微笑,我们就在你的泪光里!”

金亚秋很感激中国科研界的前辈伯乐,是他们慧眼识珠,对他的学术成果给予了全力支持,使得我国微波遥感技术的基础研究得到飞速前进。2000年,金亚秋成为了国内首个微波遥感领域的973项目首席专家,这开启了他科研工作的黄金岁月。

见证中国的崛起 从跟跑到平行跑和领跑

电磁波有很宽泛的频段,如光、红外、微波等都是电磁波,它们的波长不同,光的波长很短,红外波长要长一点,微波更长一点。最初发展的光学遥感就是远距离照相,但是照相必须要有光照良好的条件。于是,科学家想到了红外,红外波段对水汽特别敏感,可清晰地看到云图,但是红外云图看不到云里与云下,因为水汽对红外波的衰减大。如果多云多雨天气,红外卫星就看不到地面。科学家又把视线转移到了微波,由于水汽对微波的衰减小些,微波能穿过云层,对于降雨有不同的散射与衰减吸收,能测量雨强,甚至一些植被等隐蔽的情况,如树丛里面的目标、干土下的沟渠等,也能进行观测。这种特性也使得微波遥感技术在行星的观测研究中具有广阔的空间。

金亚秋说,自己的科研人生是非常幸运的,他见证了中国微波遥感领域的的科研工作从跟跑、平行跑,走向领跑。“1985年的时候,在地球科学微波遥感领域的中国科学家非常少,但是今天这个领域的国际学术会议上,你会发现有一半都是中国科学家。而且我们发表的论文的质量和数量都处于世界前列。中国人已经可以通过海陆空的‘千里眼’技术更好地了解地球的变化。中国目前正在建设陆地、海洋、大气三大卫星系列,实现多种观测技术优化组合的高效全球观测和数据信息获取能力。空间微波遥感信息获取与处理得基础理论与应用方法也得到了全面的发展,逐步占据了世界先进的行列。但是微波遥感是综合性工作,发展不能一蹴而就,我们在世界最前沿还不是最尖端水平,中国科学家还需要继续努力!”

在金亚秋看来,中国科研工作还需要在人才和管理方面下功夫,提高科研的质量,面向前沿和重大项目,加强与国际的交流和合作,上海正在建设全球科技创新中心,相关部门也要研究世界科学中心的迁移过程,从中可以找出一点经验和教训,可以使得我们的科研工作更加良性地发展。

打造智能千里眼 向前沿科学进军

除了在探月任务中应用微波遥感技术获得了巨大进展,金亚秋的科研团队也超前在火星探测方面进行了一些分析研究。

去年9月,2018世界人工智能大会—类脑人工智能主题论坛在复旦大学举行,金亚秋受邀在论坛上进行了主旨演讲。金亚秋告诉记者,微波遥感的发展方向之一是目标信息智能识别技术,未来要走向多模式、各种组合、高分辨率的技术路径,我们未来要达到分米量级像素的清晰度,比如说我们要在卫星上看清楚地面上0.3米长的物体,要识别出它具体是什么物体,这种尺度的精细化判定也许能让我们看清楚机场上一架飞机的具体型号。

“雷达图是非常复杂的,人工识别的能力是有限的,人眼是具备‘光学视觉’,看照片的能力比较强,但是人眼看雷达图就会遗漏很多物理信息,比如长宽高和时间变化等。为了‘看’得更加清楚,我们必须要依赖人工智能,要对机理进行分析,要了解信息来源,做一些反演和重构。人工智能技术利用神经网络算法等,赋予了设备学习能力。微波遥感的机理加上人工智能后会有一个什么样的效果呢?我给它起了一个新名字,那就是‘微波视觉’功能,也就是为人类增加了新的一双看世界的锋锐眼睛。”金亚秋解释说,“比如我们在高空在一块水稻田,可以预测其产量;我们对台风进行观测,可以判定其路径和走向,现在对台风的预测都是利用红外技术和光学技术,只能看到外部的水汽,目前主要凭借经验和模型来判断,而微波遥感可以看到内部的具体状况。”

最近,由金亚秋和中国工程院院士姜景山和中国科学院院士吴一戎主编的《空间微波遥感研究与应用丛书》即将出版,这套丛书总结了中国在空间微波遥感领域的各种研究成果,涵盖了中国微波遥感技术在气象研究、海洋观测、星载成像等领域的重大技术。

金亚秋告诉记者,未来的科研团队将在微波遥感领域的智能识别技术、新一代气象风云卫星技术、新体制合成孔径雷达规划等几个国家重大技术计划发起新一轮的技术攻关。这些项目对于国家发展来说有着战略性的重大意义。

培育优秀的人才 杜绝急功近利思想

在半个多世纪的科研工作中,金亚秋培育了一批优秀的微波遥感人才。其中有国家重要领域某研究所的黄兴忠研究员,国家青年千人计划和中组部万人计划入选者复旦大学波散射与遥感信息教育部重点实验室副主任徐丰教授,北京大学地球与空间科学学院法文哲副教授等。他们已经在各自的工作岗位上做出了出色的成绩。特别是徐丰教授曾经在美国国家航空航天局和美国海洋大气局工作过,表现非常出色,却毅然回国效力。法文哲副教授是在法国地球物理研究所完成博士后研究后回国的。他们共同追随着金亚秋的研究道路。

对于培养研究生,金亚秋有自己的心得体会,他认为既然选择了走科研工作的道路,就要沉下心来,不要有过多的想法,出色的研究生不一定是最勤奋的那个,但是一定是学习能力最强的,这种学习力能够让他们在短时间内吸收到大量的学术营养。

在学生们眼中,金亚秋也是一个非常严厉的恩师,他不允许研究生私自向期刊投稿,所有研究生的论文他都要亲自审核过,不能有一丝一毫的错误。金亚秋认为在学术规范方面,导师有很大的责任,他的学术道德对于学生未来的发展非常重要,导师要指导学生也要给学生做出示范。有些年轻科学家在管理学生方面比较松懈,为了短期利益急功近利。这种现象是需要警惕的。

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