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原始创新厚积薄发,国家自然科学奖复旦“连中三元”
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来源:上观新闻 作者:彭德倩 吴孟熹 2020-01-10 11:30
摘要:令人欣喜的是,此次获奖的不少项目,其代表性论文不仅发表在权威学术期刊上,更获得高引用。从某种程度上说,这也意味着,该项研究在全球学界受到的关注,以及产生的方向性影响。

10日举行的国家科学技术奖励大会上,复旦大学在自然科学奖项目上,连中三元——

数学科学学院教授汤善健独立完成的“随机控制与非线性滤波的数学理论”,高分子科学系教授彭慧胜领衔的“碳纳米管复合纤维锂离子电池”,复旦大学物理学系教授周磊领衔团队完成的“超构表面对电磁波的调控”,分别荣获二等奖。

国家自然科学奖,主要授予在基础研究和应用基础研究中,阐明自然现象、特征和规律、做出重大科学发现的公民。此次复旦在数学、物理、材料领域各自开花,源自大学原始创新厚积薄发。“连中三元”背后,是闯无人区的勇气,是甘于寂寞的坚守,也是这座城市的创新策源力驱动。

三十多年甘守寂寞,让中国的基础理论研究在世界舞台上发光

汤善健教授

汤善健教授独立完成的“随机控制与非线性滤波的数学理论”,格外引人好奇。在现当代科学研究日趋“大型化”的今天,数学领域的学者一人,一纸,一笔,一台电脑,依然能做出对人类生活意义重大的成果。汤教授的研究,是凭借方法创新,解开了困扰世界27年的难题。

1976年,法国科学院院士J. M. Bismut在研究随机系数的线性二次随机最优控制问题时在《美国工业与应用数学会控制与优化杂志》提出了一个一般形式的倒向随机 Riccati微分方程。“这是一个对称矩阵取值的二次非线性倒向随机微分方程,等价于该非马氏的(non-Markovian)最优控制问题所联系的动态规划微分方程,是一种广义形式的Bellman方程。它的解是构造线性二次随机最优控制的线性反馈系数的关键量。”汤善健介绍。

2003年,汤善健证明了最优控制的随机Hamilton系统定义的正向随机流是可逆的,进而彻底解决了Bismut的上述公开问题, 发表在《美国工业与应用数学会控制与优化杂志》。

随机控制是现代控制理论的基础部分,探讨如何在不确定的环境里进行决策和优化选择。自上世纪60年代以来,一直是现代控制理论研究的基础领域,是解决经济、金融、国防等诸多领域中核心问题的基础数学工具。

从1987年开始,汤善健30多年一直从事随机控制的基础理论研究与教学。谈及此,汤善健说,是未曾改变的对于数学的兴趣,以及推动中国数学走向世界的想法,激励着自己不断前进。

“我开始思考那些难题时知道困难,但也没有想很多。” 汤善健坦言,在解决他们之前,心里并没有多少把握,只是追寻自己内心的兴趣,不断思考,才会离目标越来越近。想得太多,反而被羁绊。”

勇闯“无人区”,实现“0到1”的原创性理论突破

彭慧胜教授

令人欣喜的是,此次获奖的不少项目,其代表性论文不仅发表在权威学术期刊上,更获得高引用。从某种程度上说,这也意味着,该项研究在全球学界受到的关注,以及产生的方向性影响。

汤善健解决Bismut的公开问题的研究,很快获得了法国、意大利等国际学者在权威刊物上的认可。“现在国家对于基础理论的研究非常重视,每年的立项项目很多。而我们这些研究者,有责任和义务,把成果推向世界,让中国的基础理论研究在世界舞台上发光,为人类文明进步贡献一份力量。”汤善健说。

学术界的认可是对彭慧胜团队的鞭策,激励他们投入到进一步的科学探索和应用研究中。他说:“还有更多的工作需要完成,我们期待相关领域的科学家和工程师一起加入进来,把这个方向做得更好。”

周磊教授说,打通从基础研究到现实应用这一条线对于服务国家重大需求而言非常重要。“这不仅需要科研人员的努力,同时也需要政府及产业界的共同协作与支持。”在当今国际竞争激烈的环境下,通过产学研结合,真正了解国家需求,将基础前沿的科研成果落到实处,是目前团队最为期待的未来发展路径。

勇闯无人区,源于这份责任感,也出于科学家不竭的好奇心。周教授曾在无意间发现其研究方向与海外一支高水平团队不约而同。科学家之间的心有灵犀,令他不住感慨。“似乎在人类历史发展中发生过很多回,到某个阶段之后再往前走,科技工作者们的想法往往会有一种惊人的相似性。”他相信,对未知事物的敏感与好奇,是所有优秀科技工作者们得以有所作为,并坚持一步步走向梦想的共同“秘密”,对世界万物、自然规律,只有不断去探究其背后道理的好奇心,才能成就真正伟大的科学研究。

令人欣喜的“冰山一角”

周磊教授

“今年获奖的几位第一完成人,他们有一个共同特点,”复旦大学常务副校长金力教授欣喜地说,就是都在复旦大学有求学经历,之后留在复旦大学或是留学、访学后回到复旦大学工作,从搭建实验室、组建团队开始,数十年如一日,扎实开展科研工作。

在国家科技奖励大会上漂亮的成绩单,还仅仅是“冰山一角”——

校内科技大数据显示,仅仅去年一年,就有17项国家重点研发计划项目获得批复,757项国家自然科学基金项目获得立项,11位学者入选国家杰出青年科学基金资助项目;多项科研成果通过国家科技奖复评;复旦学者以通讯作者/第一作者身份在《细胞》《自然》《科学》《新英格兰》等国际顶级学术期刊上发表论文16篇;获批国家集成电路产教融合创新平台、国家放射与治疗国家临床医学研究中心、新一代集成电路技术集成攻关大平台等3个国家级科研平台;新建校企联合实验室 5 家,新建地方研究院 5 家;获得授权专利 319 件……这些数字记录着厚积薄发的科技创新征程,也是对高校的科研环境,对上海城市创新策源力的回应。

“我刚回国的时候是2004年,而2005年上海市科委就启动了浦江人才计划,所以可以看到上海市对于科技人才,特别是刚回来的年轻人才的支持力度,”周磊教授说,“不管是上海市科委,还是其他的科技布局,都聚合成一个系统性的对创新人才的支持。 除此外,上海工业界的敏锐度都很高,我们已经有一些项目和企业合作……这些都是这座城市给予我们的,我们也会更多地回馈这个城市。”

栏目主编:黄海华 文字编辑:黄海华 题图来源:图虫创意 图片编辑:雍凯
文内图本人提供
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