王芳 孫雅琴

約兩千年前，東漢張衡創(chuàng)制候風(fēng)地動(dòng)儀，世人從此有了監(jiān)測地震的儀器。百余年前，英國人蘭姆獲得點(diǎn)力作用下半序空間的波場解，致使地震學(xué)從力學(xué)體系中剝離出來，獨(dú)成學(xué)科。時(shí)間又過30余年，有關(guān)空腔震源模型的地震波研究為近現(xiàn)代地震勘探奠定了理論基礎(chǔ)。到了2018年，高鐵列車飛馳中形成的振動(dòng)，在科學(xué)家的研究下，從噪聲變?yōu)橐环N新型、綠色震源，并成就了一門新學(xué)科——高鐵地震學(xué)。

大科學(xué)研究造就大科學(xué)家。作為相關(guān)學(xué)術(shù)概念和早期研究的主要發(fā)起人，俞度立參與和見證了高鐵地震學(xué)從無到有的醞釀和勃發(fā)。2011—2021年，10年時(shí)間，他秉持著一份學(xué)者直面當(dāng)下、勇于開拓的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，在豐富的跨學(xué)科對(duì)話、多學(xué)科交叉協(xié)作中，一步步走向以力學(xué)、電子學(xué)、信息技術(shù)與人工智能等多種學(xué)科為基礎(chǔ)的大科學(xué)研究，將一個(gè)源于生活的簡單想法，鍛造成了禁得起科學(xué)驗(yàn)證的新學(xué)科、地球物理的新分支，與同行們一起掀起了國內(nèi)外的研究熱潮。

研發(fā)媲美“順風(fēng)耳”的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），聆聽來自大地的聲音，俞度立相信，在不遠(yuǎn)的未來，在高鐵地震學(xué)的保駕護(hù)航下，中國高鐵將又快又安全。

在產(chǎn)品研發(fā)中，

走上跨學(xué)科對(duì)話之路

微機(jī)電系統(tǒng)是將微電子技術(shù)與機(jī)械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)，它的操作范圍在微米范圍內(nèi)。數(shù)字檢波器基于精密的MEMS，對(duì)地球內(nèi)部有著極其敏銳的細(xì)聽細(xì)辨能力。20多年來，俞度立研發(fā)的系列MEMS加速度傳感器產(chǎn)品在商業(yè)上具有全球創(chuàng)新領(lǐng)先地位，得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。也正是在這一研發(fā)過程中，他走上了跨學(xué)科對(duì)話的道路。

1996—2009年，俞度立在美國輸入/輸出（Input/Output）公司擔(dān)任高級(jí)資深工程師。其間，他承擔(dān)公司關(guān)鍵MEMS加速度傳感器產(chǎn)品的主要研發(fā)工作，并將其在世界范圍的油氣勘探行業(yè)應(yīng)用。主要研究方向是傳感器系統(tǒng)理論、MEMS設(shè)計(jì)、集成電路芯片開發(fā)及測試、化工行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IOT研發(fā)及生物微機(jī)電系統(tǒng)（BioMEMS），獲得了16項(xiàng)美國專利。

在針對(duì)工業(yè)界創(chuàng)新性產(chǎn)品的研發(fā)中，俞度立膽大心細(xì)，緊緊地抓住了機(jī)遇。他在產(chǎn)品研發(fā)中發(fā)現(xiàn)，面向?qū)嶋H需求的研發(fā)工作學(xué)科跨度非常大，研究者只有力學(xué)背景還不夠，必須展開跨學(xué)科研究與深入對(duì)話，主動(dòng)同半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域、微電子制造領(lǐng)域進(jìn)行合作。他意識(shí)到，必須有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、物理基礎(chǔ)，才能同這些研究者進(jìn)行有效對(duì)話，于是第一個(gè)在研究組中提出，要打破壁壘，交叉融合，建立一支基于多學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的整合研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

正是帶著這種不拘一格、敢于突破的精神，最終，俞度立所在研究組在業(yè)界創(chuàng)新開發(fā)出一體化的新數(shù)學(xué)架構(gòu)和仿真架構(gòu)，成功解決了產(chǎn)品研發(fā)的瓶頸問題。也正是因?yàn)樽畛醯倪@次經(jīng)驗(yàn)和歷練，俞度立在跨學(xué)科研究上的信心變強(qiáng)、意志愈堅(jiān)，步子越邁越大，越走越遠(yuǎn)，所研發(fā)的相關(guān)數(shù)字檢波器產(chǎn)品在中國石油界得到了大量的推廣和應(yīng)用，地質(zhì)資料定位打井單井油氣產(chǎn)量創(chuàng)大油區(qū)歷史新高，得到了國內(nèi)學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的認(rèn)可。

2009年，久居海外不懈奮斗的俞度立作為國家高層次計(jì)劃人才被引進(jìn)回國，擔(dān)任中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所二級(jí)研究員。國內(nèi)對(duì)科學(xué)研究的重視，讓他感到興奮不已，摩拳擦掌想要大干一場。其間，他獲批主持承擔(dān)國家科技重大專項(xiàng)“油氣專項(xiàng)”的重點(diǎn)課題，并負(fù)責(zé)著手組建有4名國家高層次人才計(jì)劃引進(jìn)人才組成的技術(shù)實(shí)力完善的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)一步朝著大課題、大團(tuán)隊(duì)、大科學(xué)的方向前進(jìn)?；谠缜暗目鐚W(xué)科研究經(jīng)驗(yàn)，他更加游刃有余地進(jìn)行信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的快速學(xué)習(xí)和研究。課題的研究對(duì)象MEMS加速度數(shù)字檢波器由3個(gè)核心芯片組成，包括MEMS加速度芯片、ASIC芯片、MCU數(shù)據(jù)傳輸DSP?SOC芯片。最終，3個(gè)核心芯片全部由團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)，在國內(nèi)外代工完成。傳感器測試、標(biāo)定及系統(tǒng)集成在國內(nèi)完成，如今其技術(shù)核心已具備物聯(lián)網(wǎng)的雛形。

2016年，“十三五”的開局之年，俞度立受邀參加一個(gè)科技部座談會(huì)。在會(huì)上，他一以貫之地瞄準(zhǔn)新興技術(shù)，挑戰(zhàn)高難度，提出大力開展人工智能領(lǐng)域研究，設(shè)立一個(gè)30年攻關(guān)的新題，以兩個(gè)為期15年的科技重大專項(xiàng)為依托，進(jìn)行長期攻關(guān)。這一想法，不僅得到了科技部的認(rèn)可，也吸引了北京化工大學(xué)的關(guān)注。2017年1月，在北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長的全球競聘演講現(xiàn)場，俞度立再次提出來一個(gè)總體思路——發(fā)展ABC，即人工智能（AI）、大數(shù)據(jù)（Big?Data）和化學(xué)化工（Chemistry?&?Chemical?Engineering）相結(jié)合的想法，又一次獲取了來自校方的認(rèn)可。此后的5年中，俞度立以院長的身份，從人才引進(jìn)和學(xué)科建設(shè)入手，致力于學(xué)院師資隊(duì)伍的多元化建設(shè)，為跨學(xué)科研究鋪路打基，作出了貢獻(xiàn)。

對(duì)事故的不懈思考，

啟發(fā)開創(chuàng)新學(xué)科

2011年6月30日，京滬高鐵正式通車。同年7月23日晚間，在甬臺(tái)溫鐵路溫州境內(nèi)，由北京南開往福州的D301次列車與杭州開往福州南的D3115次列車忽然發(fā)生追尾事故。事故給中國剛剛起步的高鐵事業(yè)造成較大沖擊。因恰逢暑期，俞度立早早訂了車票，所以帶著小女兒在事故通車第二天就踏上了南下旅途。他回憶起當(dāng)時(shí)的情形：“雖然沒有改變原定的旅行計(jì)劃，但其實(shí)我和家人對(duì)于高鐵安全還是有所擔(dān)心的，尤其還帶著小女兒。所以，在多重因素的沖擊下，我開始思考，利用我的專業(yè)，可以為提升高鐵安全做些什么?！?/p>

從2011年起，這個(gè)念頭作為一個(gè)業(yè)余的探索目標(biāo)，一直縈繞在俞度立的腦海。能不能做？需要什么條件？聯(lián)動(dòng)哪些學(xué)科？一閑下來，他就會(huì)想一想。除了力學(xué)、微電子學(xué)背景，他還與信息新興技術(shù)、人工智能結(jié)合起來，逐漸有了一個(gè)大致可行的構(gòu)思。因?yàn)樵跇?gòu)思的過程中，俞度立關(guān)注到人工智能，這還啟發(fā)了他在2014年便將人工智能運(yùn)用到自己主持的一個(gè)中石化項(xiàng)目中去，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)率先研發(fā)了一款相對(duì)先進(jìn)的系統(tǒng)級(jí)芯片（SOC）。將儀器前端智能化，且把邊緣計(jì)算的能力賦予智能傳感器，這種想法在當(dāng)時(shí)具有相當(dāng)?shù)某靶?。幾年間，思考、實(shí)踐、總結(jié)、改進(jìn)，如此反復(fù)。逐漸地，俞度立從原來開發(fā)性能單一的產(chǎn)品的思維中走出來，進(jìn)一步去了解性能、成本、可靠性等多工業(yè)化因素，學(xué)術(shù)視野由此變得越來越廣闊。作為高鐵地震學(xué)概念的提出者，俞度立在早期探索中，一步步形成了深刻的認(rèn)識(shí)，確立了要推動(dòng)大科學(xué)研究的立場。

“差不多在2017年年底，阿爾法狗出來后，我確信人工智能的研究熱潮與所構(gòu)思的高鐵地震學(xué)中各學(xué)科交叉形成了閉環(huán)條件，具備了可行性。我覺得基本成熟了，可以開始行動(dòng)了，我需要更多人來幫助我、支持我?！笨嘈墓略劦碾A段該結(jié)束了，他迫不及待地要發(fā)動(dòng)更多人參與進(jìn)來。于是，俞度立將相關(guān)構(gòu)思向身邊同事和盤托出，得到了積極的響應(yīng)。

在今天，業(yè)內(nèi)人士提到高鐵地震學(xué)時(shí)，2018年1月在西安召開的第一次學(xué)術(shù)研討會(huì)，已成為一個(gè)繞不過去的關(guān)鍵事件。作為主要組織者和發(fā)起人，俞度立在會(huì)上積極倡導(dǎo)發(fā)展高鐵地震學(xué)研究，并很快就在會(huì)后利用團(tuán)隊(duì)開發(fā)的高精度3D3C?MEMS加速度計(jì)振動(dòng)傳感器采集了實(shí)際高鐵數(shù)據(jù)。在得到了初步數(shù)據(jù)后，這年下半年，國內(nèi)又召開了一場規(guī)模上百人的高鐵地震學(xué)研討會(huì)，與會(huì)者不僅有國內(nèi)知名專家，還有海外的華人專家。這些早期的研究者共聚一堂，高度認(rèn)可了俞度立等人的大方向，開始就各種發(fā)散性的問題進(jìn)行探討，面對(duì)一門新生學(xué)科，人人都顯得干勁十足。

高鐵地震學(xué)研究，

安全守護(hù)高鐵運(yùn)維

2018年可以說是高鐵地震學(xué)的誕生元年。俞度立創(chuàng)立的一流科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)同中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、北京大學(xué)和西安交通大學(xué)等單位率先聯(lián)合開展高鐵地震學(xué)研究。同年，同為高鐵地震學(xué)學(xué)科發(fā)起人的葉大年院士、李幼銘研究員等學(xué)者和俞度立一起成立“高鐵地震學(xué)聯(lián)合研究組”。研究組的研究針對(duì)高鐵路基安全、地震預(yù)測、智慧城市地下空間探測與監(jiān)測等重大問題需求，變革性地把高鐵噪聲源轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫玫膬?yōu)質(zhì)震源，探索以高鐵震源為代表的移動(dòng)組合震源激發(fā)地震波場新理論，發(fā)展基于移動(dòng)組合震源的地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)探測、動(dòng)態(tài)監(jiān)測等系列新技術(shù)。

在從事高鐵地震學(xué)研究中，俞度立率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)彈性波方程框架性欠缺，提出了全新的非對(duì)稱性理論和相應(yīng)方法，使得“高鐵地震學(xué)研究”取得重要進(jìn)展。研究表明，高鐵列車是十分穩(wěn)定且可任意次疊加的“人造震源”，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論存在系統(tǒng)原理上的缺陷，需要重新審視并發(fā)展“偶應(yīng)力”和“廣義連續(xù)介質(zhì)”架構(gòu)。團(tuán)隊(duì)采用廣義連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，建立一套全新的方程及算法，相關(guān)工作獲得了國內(nèi)外專家的廣泛認(rèn)同和肯定。他們用從0到1的創(chuàng)新思維和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神，把論文寫在了祖國大地上。

與此同時(shí)，高鐵地震學(xué)研究的快速發(fā)展和廣闊前景也得到了國家科技部的高度重視。2021年，“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題”重點(diǎn)專項(xiàng)設(shè)立了高鐵地震學(xué)課題，?預(yù)期實(shí)現(xiàn)對(duì)高鐵線路覆蓋區(qū)域的智能一體化實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)，打造嶄新的安全信息平臺(tái)，為高鐵運(yùn)維提供實(shí)時(shí)性的安全決策。作為具有中國自主創(chuàng)新的獨(dú)立安全技術(shù)系統(tǒng)，項(xiàng)目研究成果將大大有利于提高中國高鐵技術(shù)走出國門的競爭力。與此同時(shí)，守護(hù)中國高鐵又快又安全。

“挑戰(zhàn)杯”全國特等獎(jiǎng)，

一起無畏地向前闖

如今，在俞度立面積約550平方米的實(shí)驗(yàn)室里，有人在做芯片的研發(fā)、測試工作，也有人在做傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、搭建工作。存放服務(wù)器的房間里，空調(diào)24小時(shí)不間斷地嗡嗡運(yùn)行。說起實(shí)驗(yàn)室的一切，俞度立如數(shù)家珍。他指著一只可穿戴數(shù)據(jù)手套，興致勃勃地介紹道：“這是今年3月份，在第十七屆‘挑戰(zhàn)杯’全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽上，我們學(xué)院獲得特等獎(jiǎng)的作品，可以配合語音播報(bào)，進(jìn)行手語識(shí)別，幫助聽障人士更高效地與外界溝通?！?/p>

在國內(nèi)，三大賽猶如大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域的奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)，指教育部中國高等教育學(xué)會(huì)排名前三的賽事：中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽；“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽；“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽（暨“創(chuàng)青春”全國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽）。雖說參賽者為大學(xué)生，但是背后均有科研領(lǐng)域的資深專家指導(dǎo)，獲獎(jiǎng)作品背后凝聚著許多研究生的科研成果。因此，每年的三大賽都是國內(nèi)高校展現(xiàn)科研特色和實(shí)力的“比武大擂臺(tái)”。

“基于柔性傳感器和加速度計(jì)的智能手勢識(shí)別控制系統(tǒng)”的靈感，來源于兩年前學(xué)院師生一次針對(duì)疫情下如何幫助我國聽障人士融入社會(huì)這一話題的激烈討論。所以，大家決定以“手語識(shí)別”為切入點(diǎn)，依托信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院“微系統(tǒng)與可穿戴醫(yī)療設(shè)備及生物傳感技術(shù)”一流創(chuàng)新平臺(tái)，發(fā)揮科研特長，提出了研發(fā)可穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)手勢識(shí)別與控制的方案，致力于推動(dòng)聽障人士與普通人之間的無障礙溝通。俞度立作為項(xiàng)目顧問，針對(duì)項(xiàng)目的重點(diǎn)、難點(diǎn)等從大方向上給予了指導(dǎo)。

最終，師生們本著問題意識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，經(jīng)過不斷溝通、改進(jìn)、完善，研發(fā)出了一款基于自主研發(fā)的柔性傳感器和高速采集裝置的手勢識(shí)別控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有不受光線干擾、價(jià)格低、易推廣、精度高、體積小等優(yōu)勢，完美解決了初衷問題。同時(shí)技術(shù)有良好的遷移性，可以和其他領(lǐng)域相互結(jié)合。兩年來，作品先后獲得第十一屆北京市“挑戰(zhàn)杯”特等獎(jiǎng)、華為云杯全國一等獎(jiǎng)。而在第十七屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中，共有來自全國264所高校的1500余件作品參加終審答辯，團(tuán)隊(duì)旗開得勝，創(chuàng)作的作品成為特等獎(jiǎng)49件作品之一。

回憶起這次比賽，俞度立顯得十分驚喜。他說：“此前學(xué)校還沒有拿到這個(gè)級(jí)別的國賽大獎(jiǎng)。所以，我也沒什么負(fù)擔(dān)，跟著年輕老師和學(xué)生們一起無畏地闖。最終結(jié)果皆大歡喜，也算是給了大家兩年來的付出一個(gè)圓滿的交代?！?/p>

而關(guān)于實(shí)現(xiàn)國賽大獎(jiǎng)零的突破的訣竅，在2022年北京化工大學(xué)五四青年表彰大會(huì)上，項(xiàng)目負(fù)責(zé)老師吳迪說：“我認(rèn)為得益于去年學(xué)院組織的實(shí)踐教學(xué)年上研討的‘具象化專業(yè)技能，拓展實(shí)踐育人平臺(tái)’的一二課堂聯(lián)動(dòng)育人方案。第一是搭建分階科技競賽體系，具象專業(yè)知識(shí)地圖，解碼專業(yè)興趣。第二是構(gòu)建智慧科創(chuàng)勞動(dòng)基地，具象專業(yè)應(yīng)用場景，編碼成長路徑。最后是構(gòu)建‘五業(yè)’全鏈條人才培養(yǎng)機(jī)制，具象職業(yè)發(fā)展目標(biāo)，譯碼人生理想?！北藭r(shí)的俞度立坐在現(xiàn)場聽到這些話，頗感欣慰。

師父領(lǐng)進(jìn)門，

修行在自身

從事科研多年，碩果累累，俞度立坦言，離不開早期求學(xué)時(shí)，恩師們的點(diǎn)化之功。他常常告誡年輕人，在初入學(xué)術(shù)界時(shí)，選擇一位好導(dǎo)師，是非常重要的事情。

改革開放初期，在清華大學(xué)讀本科時(shí)，那種刻苦學(xué)習(xí)、積極向上的氛圍；20世紀(jì)80年代末90年代初，在美國微制造研究所（IfM）讀博期間，得到的那些學(xué)術(shù)指引和熏陶，至今都讓他受益匪淺。一路走來所經(jīng)歷的嚴(yán)格的學(xué)術(shù)訓(xùn)練，造就了俞度立極強(qiáng)的抗壓力。所以在多年的科研生涯中，他從來不畏懼挑戰(zhàn)，視挑戰(zhàn)為機(jī)會(huì)，變壓力為動(dòng)力。不過，仍然有那么一些時(shí)候，他差一點(diǎn)就選擇了放棄。

“我們常常聽到一些人說，技術(shù)就是一層窗戶紙，一捅就破。可是當(dāng)你真的在追求一個(gè)物理上的極致問題時(shí)，那往往是一個(gè)綜合性的難題，過程中備受煎熬?！眲偦貒菐啄辏谧鰝鞲衅鞯暮诵男酒芯繒r(shí)，俞度立帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一度窮盡了所能想到的可能性，但就是達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)?！皦毫φ娴暮艽?，但是又不能放棄，投入了那么多心血和經(jīng)費(fèi)進(jìn)去，大家的努力不能白費(fèi)?！庇谑蔷筒桓市牡乜嗫鄨?jiān)持著，過了幾個(gè)月，俞度立忽然想到，也許在某個(gè)方面還可以再去探索一下。憑著多年科研積累下來的直覺，俞度立經(jīng)過反復(fù)測試后，在芯片上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極其不起眼的3納米的雜質(zhì)。正是這區(qū)區(qū)3納米的雜質(zhì)，影響了整個(gè)芯片的效果?！斑@個(gè)故事給了整個(gè)團(tuán)隊(duì)?wèi)K重的教訓(xùn)，但也激勵(lì)著大伙兒練就強(qiáng)大的內(nèi)心，遇到困難再堅(jiān)持一下，也許幾個(gè)月后，就能捅破那層窗戶紙了。”俞度立感慨道。

俗話說，師父領(lǐng)進(jìn)門，修行在個(gè)人。俞度立特意將“個(gè)人”二字改為了“自身”，用以強(qiáng)調(diào)這種修行是內(nèi)外兼具，全方位的。這么多年，從國外到國內(nèi)，俞度立從來沒有放棄對(duì)優(yōu)秀綜合能力的追求，也沒有放棄對(duì)個(gè)人特質(zhì)和科研天賦的挖掘。在面對(duì)研究生和年輕的科研人才時(shí)，他也總是身體力行地去影響著他們，創(chuàng)造自由平等、互助互利的團(tuán)隊(duì)氛圍，給予他們盡可能多的試錯(cuò)機(jī)會(huì)，去盡可能探索喜歡的課題，而不強(qiáng)求結(jié)果。

2021年年底，因?yàn)槟挲g原因，俞度立卸任院長一職，從繁忙的行政工作回歸教學(xué)和科研。他說：“了解科學(xué)的邊界，在基于理性的底色上了解個(gè)人的邊界，這是我將來的理想。而現(xiàn)在，我很享受這種在安靜的校園一角繼續(xù)凝聽大地之聲，指導(dǎo)研究生思考一些有趣問題的狀態(tài)。人生最好的時(shí)刻，就是當(dāng)下?！?/p>

（責(zé)編：王芳）