人民日報:為建設科技強國貢獻青春力量
黨(dang) 的二十大報告提出,加快建設國家戰略人才力量,努力培養(yang) 造就更多大師、戰略科學家、一流科技領軍(jun) 人才和創新團隊、青年科技人才、卓越工程師、大國工匠、高技能人才。
新征程上,青年人有更為(wei) 廣闊的奮鬥天地,他們(men) 敢想敢拚、善作善為(wei) ,努力成為(wei) 國家事業(ye) 發展的主力軍(jun) 。本版推出“新征程上的青年工程師”係列,聚焦工程師隊伍中的年輕人。
——編 者
國之重器,承載著中華民族偉(wei) 大複興(xing) 的中國夢,彰顯著中國的實力和底氣。當前,新一輪科技革命浪潮奔湧,放眼中華大地,國之重器砥柱中流,核心技術加快攻關(guan) ,創新活力競相迸發。
有這樣一群青年工程師,他們(men) 緊盯科技前沿,在國家重大項目中刻苦攻關(guan) 、施展才華,以青春力量賦能國之重器。近日,記者走近3位青年工程師,一起來聽聽他們(men) 的故事。
曾耀祥:
勇做創新先鋒
曾耀祥從(cong) 事科研工作11年了,這位青年工程師的成長軌跡幾乎完美契合了過去10年國家創新驅動發展的曆程。
2018年,這位中國航天科技集團一院總體(ti) 設計部十一室載荷與(yu) 環境副主任設計師年滿30歲。“三十而立”這一年,他改變了半個(ge) 多世紀的“火箭彈性載荷設計方法”,讓火箭更輕、運載能力更強,“如果沒有國家鼓勵科技創新的氛圍,沒有航天係統讓年輕人挑大梁的環境,我們(men) 就沒法挑戰現有的設計‘規則’,做出真正的創新。”曾耀祥說。
載荷參數是火箭設計的依據,通常情況下,先有載荷參數,再進行火箭設計。此前,曾耀祥所在團隊的“載荷設計”,一直是沿用20世紀60年代的方法。
近幾年,我國火箭發射密度大、新型號數量多,尤其是接連立項的長征七號甲、長征八號等新型火箭,若是采用原有的“載荷設計方法”,火箭的運載能力達不到預期目標,“這個(ge) 問題不解決(jue) ,新型火箭就得改結構。”曾耀祥說。火箭一旦改結構就意味著每個(ge) 部段都得改,將增加很多試驗,研製經費隨之增多,更重要的是研製周期必然受到影響。
如何在不更改火箭結構的基礎上,讓火箭“體(ti) 重”更輕但運載能力更強,成為(wei) 研製的難點。
在一次項目討論會(hui) 上,型號總師再次提出這個(ge) 問題,希望各個(ge) 係統各自尋找突破口。
當時,現場陷入了片刻沉寂。畢竟火箭各個(ge) 係統的設計已經經受了數十年的檢驗,不是說改就能改的。
“我可以對‘載荷設計方法’做些優(you) 化。”曾耀祥的一句話打破了現場的沉寂。此後近半年的時間裏,他每到周末,都紋絲(si) 不動坐在辦公桌前推導各種公式、算法,一張張草稿紙上寫(xie) 滿了密密麻麻、別人一看就會(hui) 覺得枯燥無味的公式。
有時候坐得太久,脖子和腰都有些僵硬了,曾耀祥就去外麵跑步、散步,但身體(ti) 在放鬆的同時,他的腦子裏依然在想著各種公式與(yu) 算法。有時候突然有了靈感,他會(hui) 加快步伐,越跑越快,希望趕緊回去繼續算下去。
“‘載荷設計方法’就像一個(ge) ‘黑匣子’,沒辦法提前驗證,必須完全正確,萬(wan) 一錯了,火箭就會(hui) 在空中解體(ti) 。”曾耀祥坦言,這項任務用“萬(wan) 無一失、一失萬(wan) 無”來形容毫不為(wei) 過。
“要細化載荷設計規範,又要保證新的設計方法沒有問題,那就得弄清楚60多年前的設計思路、依據和原理。”曾耀祥想到了“載荷設計規範”的編寫(xie) 者們(men) 。
曾經的編寫(xie) 者現如今都已經七八十歲,退休在家,得知曾耀祥的想法後,他們(men) 都很支持,但也提出了質疑。
施鈞昭是“載荷設計規範”的編寫(xie) 者之一,他也曾對曾耀祥的設計方法提出過質疑:“之前的方法很穩妥,你用新的方法提出的參數準確嗎?”趁著施老來單位開會(hui) 的機會(hui) ,曾耀祥將自己的推導模式驗證給他看。最後,施老認同了曾耀祥的設計方法。
2018年8月24日,曾耀祥優(you) 化完成的“載荷設計方法”迎來了“大考”。總體(ti) 設計部的10餘(yu) 位相關(guan) 專(zhuan) 家組成的評審組,專(zhuan) 題對曾耀祥的“載荷設計方法”進行評審。
“新的‘載荷設計方法’理論依據充分,參數翔實準確。”總體(ti) 設計部副總師、評審組組長潘忠文說,“新的‘載荷設計方法’對火箭發展很有意義(yi) ,按照這個(ge) 方法計算,大型火箭載荷基本可降低15%左右,而且,我們(men) 一些新型火箭不用改結構也能提升性能。”
創新需要智慧,也需要勇氣。可幹可不幹的事情,曾耀祥主動承擔,在枯燥繁重的工作中,這位年輕人卻做起創新先鋒,享受著探索的快樂(le) 。
劉釗:
讓算力改變世界
一台電腦、兩(liang) 個(ge) 顯示器,日複一日地設計和編寫(xie) 代碼……乍一看,國家超級計算無錫中心研發部副主任、高級工程師劉釗的工作好像和普通程序員沒有區別,但實際上,他的工作電腦還連接著一個(ge) 大家夥(huo) ——“神威·太湖之光”超級計算機。借助“神威”的“威力”,他正帶領團隊進行著一項“風資源預測和風機選址”的應用項目,幫助一家能源龍頭企業(ye) 解決(jue) 關(guan) 鍵難題:中國這麽(me) 大,風機選在哪裏合適?
說到這項工作,還要先從(cong) 劉釗每天打交道的超級計算機說起。
2016年6月落戶於(yu) 江蘇省無錫市濱湖區蠡園開發區的“神威·太湖之光”超級計算機,是國家超算布局的一個(ge) 重要環節。和一台隻安裝一片CPU的家用計算機不同,“神威·太湖之光”非常龐大:由40個(ge) 運算機櫃和8個(ge) 網絡機櫃組成,內(nei) 部安裝了40960個(ge) 中國自主研發的眾(zhong) 核處理器,在運行時,將近1100萬(wan) 個(ge) 計算核心齊心協力完成複雜任務,它1分鍾的計算能力,相當於(yu) 72億(yi) 人同時用計算器不間斷計算32年。
“跑”得這麽(me) 快,“神威”能做什麽(me) ?
劉釗舉(ju) 例說,小到產(chan) 品的設計研發、大到氣象災害的應對,人類在真實世界中試錯的成本比較高,甚至全無這樣的機會(hui) ,而借助超級算力,就可以“跑”進未來看看,幫助我們(men) 做出最佳決(jue) 策。
今年36歲的劉釗,2008年從(cong) 北京理工大學計算機科學與(yu) 技術係畢業(ye) 。當時我國初步具備了研製高端超級計算機的能力,但放眼國際,我國的超算能力還處於(yu) 中端水平,許多關(guan) 鍵部件受製於(yu) 人。攻讀計算機專(zhuan) 業(ye) 的劉釗逐漸明晰了自己的夢想:將知識和精力,投入中國的超級計算機事業(ye) 中去。
2015年,在國家超算無錫中心剛剛建立之時,劉釗被選為(wei) 第一批技術骨幹加入其中。
“有了跑得快的硬件,還需要將硬核本領完全發揮出來的軟件。”劉釗介紹,軟件開發初期麵臨(lin) 的最大難題,是這個(ge) 係統已產(chan) 生了超過200萬(wan) 行代碼,而對於(yu) “神威”這樣的新型國產(chan) 超算,國外經驗和編程模式都無法匹配。要解決(jue) “水土不服”的問題,就要先對200多萬(wan) 行代碼進行“翻譯”,重新設計和編寫(xie) ,讓新代碼適用於(yu) 國產(chan) 超級計算機。
200多萬(wan) 行代碼,是行業(ye) 的“天花板”級別,也是“神威·太湖之光”實力的體(ti) 現。劉釗回憶,“翻譯”的關(guan) 鍵期,大樓內(nei) 部的軟硬件設施和應用設備開啟“機房優(you) 先”,這群平均年齡隻有28歲的青年工程師,夏天靠幾台大型工業(ye) 風扇降溫,早上8點後的樓麵好像蒸籠一樣熱;到了寒冬,就靠著取暖器驅走嚴(yan) 寒,燃燒起奮鬥之火。
7年來,劉釗和他的團隊以多維度並行及係統性優(you) 化的創新方法,高效支持了大氣模擬、海洋模擬、工業(ye) 仿真等關(guan) 鍵科學應用在國產(chan) 超算係統上的運行,將“神威·太湖之光”超級計算機每秒十億(yi) 億(yi) 次的超強計算力,切實轉化成為(wei) 基礎科研和工程創新的探索能力。
2017年,對於(yu) 劉釗來說是極具紀念意義(yi) 的一年。那一年,“神威·太湖之光”相關(guan) 應用項目獲得國際高性能計算應用領域最高獎“戈登·貝爾獎”及一項提名獎。其中,便有他參與(yu) 的“地球係統模式”項目。
“通過這個(ge) 項目,可以‘前知五百年,後知五百年’!”劉釗介紹,將某地區氣象衛星、氣象台等的零星曆史數據下載並嵌入係統,超級計算機就能通過大量複雜的比對和運算,把空白年份“填空”、將錯誤數據“糾偏”,既能推演自工業(ye) 革命開始地球氣候的巨大變化,也能向未來推演幾百年後大氣演變、海洋演變等自然生態趨向,從(cong) 而細致地模擬出地球生態演變的過程。5年來,該項目的模擬精度已從(cong) 一座城市的氣候變化,精確到了街道級的氣候模擬。
“風資源預測和風機選址”正是“地球係統模式”的一個(ge) 重要應用方向。“過去沒有超級計算機的時候,隻能依靠人力跋山涉水,運送設備到每一座山頭探測,不僅(jin) 時間長、危險大,而且由於(yu) 風力的不確定性,數據準確性還比較低。”劉釗自豪地說,他帶領團隊在中國地圖上劃分出10個(ge) 網格,篩選出過去20年來年均風資源最為(wei) 豐(feng) 富的地區,再將這些網格進一步分解成一個(ge) 個(ge) 小網格,逐格比較、一一定位,經過多次試驗調試後,最終在甘肅、福建、雲(yun) 南等地確定了多處風場建設地址,幫助龍頭企業(ye) 實現了發電效能的最大化、助力國家雙碳戰略目標實現。
雍海林:
追著“星星”奔跑
上午10點,安徽合肥,中國科學院量子信息與(yu) 量子科技創新研究院的一間辦公室中,討論聲一陣高過一陣。“衛星軌道高度增加,對地麵站建設提出了一些新要求”“日光條件下,光學跟蹤的信噪比計算還得再複核一下”“目前,技術上還存在不少難點”……趁著大夥(huo) 都在,難得沒有出差,雍海林和同事們(men) 你一言我一語,商量起中高軌量子衛星地麵站技術方案來。
作為(wei) 科大國盾量子技術股份有限公司的係統工程師,今年36歲的雍海林,與(yu) 量子結緣已有14年。從(cong) 學生時代在青海湖湖心島上開展自由空間量子實驗,到遠赴西藏阿裏參與(yu) “墨子號”地麵站建設,這位年輕的工程師始終紮根一線。
2008年,還在中國科學技術大學讀研的雍海林,懷揣著對量子通信的好奇,成了學校量子物理與(yu) 量子信息實驗部自由空間研究組的一員。“那段時間,我們(men) 每年都往青海湖跑,短的有個(ge) 把月,長則要待半年。在那兒(er) 研究量子糾纏分發和隱形傳(chuan) 態,得把‘墨子號’星地鏈路的科學實驗先在水平鏈路上做一遍。”雍海林回憶。
湖心島山頂沒水,他就背著水桶,一點點從(cong) 山下運上山;野外實驗遇到狂風暴雨,不顧豆大的雨點往臉上拍,雍海林和隊友牢牢扶住帳篷,避免裏麵的望遠鏡被雨淋壞;白天陽光強烈,光子信號容易淹沒在噪聲中,實驗總在晚上進行,他熬過一個(ge) 又一個(ge) 夜晚,全球首個(ge) 上百公裏的自由空間量子隱形傳(chuan) 態和量子糾纏分發也終於(yu) 在2012年實現。
“技術實現是工程師的事,要把科學家星地量子通信的夢想一點點變成現實。”2016年,雍海林奔赴海拔5100米的“墨子號”阿裏站,擔任隱形傳(chuan) 態實驗站副主任設計師,參與(yu) 量子隱形傳(chuan) 態實驗平台建設及後續實驗。在阿裏站的一年多時間裏,除了需要克服高原反應和冰天雪地帶來的困難,雍海林還得解決(jue) 地麵站的技術難題。
2016年8月16號,世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射升空。星地量子通信實驗得在地麵和太空間傳(chuan) 輸光子,信息加載在單光子的偏振態上,這不僅(jin) 要求瞄準精度,還意味著要實現偏振保持。不承想,衛星上天後,就遇到了偏振誤碼率超出預期的情況。“我們(men) 幾個(ge) 站配合載荷團隊立即展開原因分析。針對偏振不佳,經過研判,發現是衛星進入太空後,受空間環境影響造成相位變化,必須通過聯合測試獲取變化規律,從(cong) 而設法進行補償(chang) 。”雍海林說。
緊接著,研發裝置,反複調試。終於(yu) ,經過半個(ge) 月的努力,在零下20多攝氏度的一個(ge) 夜晚,阿裏站再次進行嚐試。在同事們(men) 的配合下,雍海林裹著厚棉襖,在室外手動調整補償(chang) 裝置。天寒地凍裏,他們(men) 抓住衛星過境的10多分鍾,成功獲取全部所需數據。等到下次衛星過境時,根據實測數據對地麵設備進行補償(chang) ,偏振誤碼率這才得以滿足科學實驗要求。
如今,全球首個(ge) 星地量子通信網絡已通過衛星地麵站與(yu) “墨子號”量子科學實驗衛星相連,現已接入金融、電力、政務等行業(ye) 多家用戶。
熱衷於(yu) 在廣袤大地上追逐“星星”,2018年,博士後出站後,雍海林加入了國盾量子衛星地麵站團隊。“一年到頭,能有100多天出差在外。”他掰著手指頭細數,從(cong) 第一代便攜式地麵站樣機研發到量子微納衛星“濟南一號”的星地實驗,從(cong) 漠河北極村到三亞(ya) 天涯海角,團隊常在全國各地攻堅克難。
“對我來說,夜空中最美麗(li) 最值得追逐的‘星星’,就是‘墨子號’量子科學實驗衛星。”雍海林告訴記者,“這些年,我總是天南海北奔走,披星戴月,追著‘星星’奔跑,把青春揮灑在祖國的大好河山之間,成就感滿滿!”
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