杜月嬌

近20年來，我國工程建設的規(guī)模和水準都令世人矚目，可謂短時間內比肩發(fā)達國家百年的成就。但是，放眼世界頂尖高校土木工程學科諸多具有創(chuàng)新性的新興課題和前瞻性的研究方向，我國高校相關專業(yè)的改革依然任重而道遠。如何將世界前沿的理念、技術和思維方法滲透到日?？蒲?、教學和學生培養(yǎng)中，依托我國土建行業(yè)的優(yōu)勢，獨辟蹊徑地將基礎科研與工程實踐巧妙結合？華南理工大學土木工程系教授胡楠一直在思考著……

發(fā)現(xiàn)工程藝術之美

今年5月初，記者在老北京地標——后海，見到了這位戴著復古圓框眼鏡、略顯少年之氣的教授。作為土生土長的西城人，胡楠對這片胡同很熟悉。他回憶說：“2003年正值非典，我高考發(fā)揮不太理想，記得考完下著雨，我是推著自行車從這條胡同走回家的，這一晃都快20年了?！碧钪驹傅臅r候，同學們都在挑北京的院校，胡楠卻想去首都之外的城市求學。爺爺提議：“要不就去湖南吧？咱們的祖籍在那兒！”最終他被湖南大學錄取。胡楠笑著說：“我的名字注定此生都和湖南有緣！”

土木工程是湖南大學優(yōu)勢專業(yè)之一，擁有超過百年歷史。進入大學后，胡楠卻發(fā)現(xiàn)專業(yè)與他想象的不一樣，自己的性格也與嚴謹的學風格格不入，成績只保持在中游。他回憶道：“我的專業(yè)興趣直到大三某次課上才被激發(fā)。晏班夫教授為我們展示了工程師Santiago Calatrava的一些橋梁作品，那些力與美的巧妙融合我至今記憶猶新”。自那以后，胡楠意識到結構設計不只是計算公式的堆疊，更需要設計者的創(chuàng)造和想象。他開始查閱外文資料，對橋梁設計產生了濃厚興趣。大四伊始，時任湖大橋梁系主任邵旭東教授推薦他聯(lián)系中南大學戴公連教授攻讀碩士學位。本科畢業(yè)后，胡楠從湘江西岸搬去東岸，在戴教授指導下從事復雜橋梁結構體系設計與分析等相關課題研究。

胡楠（左）與他的博士研究生解兵林討論建構化材料結構設計優(yōu)化和宏觀尺度智能建造

充實的科研生活沒有讓胡楠停止對未來的思考，研一結束時他決定出國深造，希望去探索“結構藝術”這個相對狹窄的科研領域。他回憶道：“戴老師對我十分寬容，同意我在與課題組毫無關聯(lián)的仿生結構上開題，并與我探討結構藝術，還推薦了相關的外文書籍，鍛煉我寫英文論文的能力?！比欢某鰢凡⒉豁槙常簞虼髮W的預錄取未能獲批國家公派，瑞士聯(lián)邦理工學院的面試也未能成功。畢業(yè)之際，胡楠雖獲得湖南省優(yōu)秀畢業(yè)生稱號，卻成了學院唯一沒有去向的學生。即便有過未知和彷徨，胡楠還是很快振作起來。他回到北京家中，聯(lián)系了清華大學馮鵬教授，獲得了科研助理的機會，開始探索復合材料結構相關課題。馮老師獨到的科研創(chuàng)新意識、對結構設計的藝術追求和無限的教學熱情，讓胡楠受益匪淺。次年，他調整了申請策略，最終開啟了赴美求學之路，這一去就是9年……

探索學科交叉之妙

在美國密歇根州大求學期間，胡楠的導師所主持的項目跨度很大，多數都是從“0”到“1”的探索。美國項目申請的體制促使教授要經常跳出“舒適區(qū)”，也給博士生帶來了很大的挑戰(zhàn)。胡楠的跨學科之旅始于他的博士論文，主題是對薄壁柱殼進行結構設計，控制其后屈曲行為，而這個問題早已有了經典理論解。他感慨道：“在圖書館翻到錢學森先生1941年的論文，仿佛看到經典獲得了新生?！彼f的“新生”是將殼結構巧妙運用在基礎設施監(jiān)控領域，使之成為自產能無線傳感器的核心驅動結構?；谒瓿傻南葘詳祿?，導師成功獲批了一項自然科學基金。這類研究隸屬于“交叉力學”范疇。

畢業(yè)后，胡楠進入達特茅斯學院繼續(xù)開展博士后工作，將博士階段積累的結構設計經驗運用在生物醫(yī)學領域。胡楠解釋道：“橋梁自產能無線傳感器的出發(fā)點是期望路面不用被反復挖開，這個概念在配有心臟起搏器病人身上同樣適用?！睘榱俗尣∪嗣庥诜磸烷_刀，胡楠巧妙地構思了基于壓電材料的柔性結構設計，期望能將電線跳動時產生的機械能轉化為電能，這一自發(fā)電起搏器構想協(xié)助團隊于2016年獲批一項NIH高風險高回報創(chuàng)新項目。由于多學科的背景，僅做了一年半的博士后，胡楠就幸運地獲得了知名公立院校俄亥俄州立大學助理教授的職位。

自2017年獨立科研生涯開始，胡楠又轉向了前沿交叉主題——建構化材料（Architected Materials）?；谌斯ぶ悄芎驮霾闹圃斓茸兏镄约夹g，他一直在探索面向這類新材料結構的設計方法。他說：“僅靠幾何設計改變材料變形特性和物理屬性，這是一個跨尺度的共性問題?！?019年年底，美國土木工程協(xié)會力學分部成立了建構化材料委員會，胡楠受邀作為創(chuàng)始委員之一，立志要將這一類新概念材料在不同尺度（尤其是宏觀尺度）實現(xiàn)真正有價值的應用?；貒螅老驳匕l(fā)現(xiàn)基金委也在鼓勵學科交叉，于是開始在工材學部新概念材料方向進行項目申請。胡楠解釋道：“幾何建構化要服務于材料，結構與功能一體化設計，與在不同應用場景下實際性能目標結合，開發(fā)出面向未來的新興器件和體系。這個交叉領域的發(fā)展才初露端倪，且未來可期?！?/p>

追求教書育人之本

胡楠（中）和他在華南理工大學土木與交通學院的研究生團隊

趣味性是胡楠在科研和教學都一直推崇的理念?！白鲎约河X得有趣的科研，才會快樂；把這樣的快樂帶給學生，就是幸福?！焙X得與“科研工作者”的頭銜相比，“教育工作者”的意義更大。他一直不遺余力地激發(fā)學生潛能，為他們答疑解惑。只要學生找到他，無論關于科研還是個人發(fā)展，他都會抽時間與學生交流。作為兩個孩子的父親，胡楠深有體悟，他認為：“帶學生和養(yǎng)孩子很像，從手把手到他們能獨立行走，都是高付出、低回報、且磨人的修行?！彼岢o予學生最大的自由度，不將自己的想法強加給學生，同時敦促他們找準自己的興趣與定位，明確適合自己的職業(yè)道路，并為之不懈奮斗?！皩W業(yè)是鍛煉能力的載體，最終目標是更健全的人格?！彼a充道。

記者很好奇問他為何放棄美國的教職選擇回國，胡楠坦言：“確實不少同事挺意外的，畢竟教職來之不易。但想到回來能為國家建設做點事，同時影響一批學生，讓他們成才，滿足感還是極大的。”國以才立，業(yè)以才興。人才匱乏永遠是抑制發(fā)展的重要瓶頸。選擇來華南理工大學，胡楠相信粵港澳大灣區(qū)將是未來高校改革的前線，也戲稱是因鐘愛廣府美食而來?；貒?年多后，他在華南理工大學的工作進展順利。談到建筑業(yè)的未來，他指出：“在新興技術飛速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)行業(yè)依然有它頑強不息的生命力。土建行業(yè)的從業(yè)者是值得尊敬的，他們的奉獻與人們的生活息息相關。未來城市發(fā)展是一個綜合性復雜問題，需要更多學科的交叉融合?！焙Ｍ约核鶑氖碌男赂拍畈牧夏軌驗樾屡d建設提供集成式的結構解決方案，最終實現(xiàn)可持續(xù)、高性能和新功能的多重目標。胡楠表示：“我的職業(yè)目標就是以國家重大需求為導向，探索學科交叉的無盡疆域，以此為載體培養(yǎng)更多的優(yōu)秀人才，為我國高等教育騰飛盡一份綿薄之力。”一口氣喝完最后一杯水，胡楠十分客氣地與記者們告別，“時間不等人”。大家也期待他早日實現(xiàn)自己的理想。