◎ 實(shí)習(xí)記者 孟祥萌 張 萌

作為世界一流科學(xué)家、我國“虛擬儀器”之父，應(yīng)懷樵教授1941年在浙江紹興出生，現(xiàn)已邁入了人們所謂的“古稀之年”。錢學(xué)森先生說過：“科學(xué)是沒有國界的，而科學(xué)家是有祖國的?！边@句話用在應(yīng)懷樵身上，就是近半個(gè)世紀(jì)的歲月里，他始終以“砍柴樵夫”般堅(jiān)韌與頑強(qiáng)的精神，跋涉在“為中華崛起而奮斗”的科學(xué)高峰上，即使面對(duì)3次中風(fēng)、4次心梗這樣的生命挑戰(zhàn)，依然以超人的毅力、堅(jiān)定的信念，戰(zhàn)勝病魔，執(zhí)著奮進(jìn)在創(chuàng)世界一流 “虛擬儀器”的科研陣地上，期待為祖國捧回一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)杯。

什么是“虛擬儀器”呢？對(duì)大多數(shù)人來說，這可能還是一個(gè)陌生的概念。應(yīng)懷樵介紹，“所謂‘虛擬儀器’其實(shí)并非是傳統(tǒng)的儀器，它是指集數(shù)據(jù)采集和信號(hào)調(diào)理器、信號(hào)處理技術(shù)與PC機(jī)技術(shù)于一體的軟件制造儀器”。那么，在這條攀登科學(xué)高峰的道路上，他到底走過了一條怎樣不平坦的道路呢？

矢志不渝突破虛擬儀器技術(shù)

關(guān)于虛擬儀器，并不是應(yīng)懷樵憑空想象出來的，而是在我國重大國防工程核試驗(yàn)中萌發(fā)的。1965年應(yīng)懷樵在參加國防科研核爆炸防護(hù)工程課題——“地下鐵道核爆炸振動(dòng)噪聲與動(dòng)力學(xué)測試分析”的研究中，發(fā)現(xiàn)地鐵道床的下沉殘余位移（0Hz）用硬件設(shè)備無法獲得，由此就萌生了虛擬儀器的大膽構(gòu)想——“用數(shù)字算法和軟件取代硬件”。

應(yīng)懷樵1973年原創(chuàng)性地開始嘗試用數(shù)字計(jì)算機(jī)的軟件數(shù)字積分取代傳統(tǒng)硬件模擬積分的方法解決上述難題，1979年獲得成功，這是虛擬儀器的最早成功范例。同年在杭州召開的國防科委核試驗(yàn)全國防護(hù)工程學(xué)術(shù)會(huì)（保密會(huì)）上，他原創(chuàng)提出虛擬儀器的核心概念——“軟件制造儀器”，獲得主持會(huì)議的中科院鄭哲敏院士、清華大學(xué)原副校長張維院士、同濟(jì)大學(xué)原校長李國豪院士的贊揚(yáng)和支持。比美國NI公司提出“軟件是儀器”的概念早七年。

“我非?？春锰摂M儀器技術(shù)的發(fā)展前景。”1985年，應(yīng)懷樵創(chuàng)建東方所，開始系統(tǒng)從事虛擬儀器庫、移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研究。研究所成立后，應(yīng)懷樵帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)持續(xù)創(chuàng)新，突破了虛擬儀器的核心技術(shù)，開發(fā)出適合便攜機(jī)和筆記本使用的小型數(shù)采卡和大容量數(shù)據(jù)采集分析（LCAS）軟件， 研制成功INV303/306/3018系列（臺(tái)式和筆記本式）大容量智能數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理系統(tǒng)，以及DASP“達(dá)世普”虛擬儀器庫系統(tǒng)。

這是我國最早研制成功的虛擬儀器產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了“把實(shí)驗(yàn)室拎著走”的目標(biāo)。1988年，該儀器被用于火箭激振錢塘江大橋模態(tài)試驗(yàn)分析；1993年參加北京新技術(shù)展覽會(huì)并遠(yuǎn)赴加拿大，深受國外同行認(rèn)可；1996年用于神舟載人飛船移動(dòng)發(fā)射平臺(tái)模態(tài)試驗(yàn)并獲得成功；2004年用于航天員超重訓(xùn)練設(shè)備臂架系統(tǒng)模態(tài)分析并獲得成功。

虛擬儀器的特點(diǎn)有：1.體積小，攜帶方便。傳統(tǒng)的專門儀器可由相應(yīng)的軟件模塊所替代。2.功能強(qiáng)大，應(yīng)用面廣，擴(kuò)展升級(jí)方便。一個(gè)軟件模塊代替一種儀器，開發(fā)新儀器時(shí)只需研發(fā)相應(yīng)的軟件模塊，對(duì)軟件版本進(jìn)行升級(jí)即可完成儀器的更新?lián)Q代。3.配合筆記本電腦、數(shù)采儀和調(diào)理放大、傳感器，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)測試、分析、顯示、記錄和存儲(chǔ)等過程。4.獨(dú)創(chuàng)了變時(shí)基、變頻基、高精度頻率計(jì)、“AVD一入三出”振動(dòng)全息測量和虛擬擴(kuò)展通道技術(shù)、模態(tài)自動(dòng)化分析等幾十項(xiàng)實(shí)用技術(shù)。5.追蹤國際新發(fā)展，如模態(tài)分析模塊包括 ERA、SSI、PolyLSCF、EFDD及東方所發(fā)明的PZM、PPM等最新方法及創(chuàng)新模態(tài)自動(dòng)化識(shí)別算法（一鍵求模態(tài)）。聲學(xué)分析模塊可進(jìn)行聲功率、聲陣列、聲品質(zhì)分析。毫無疑問，應(yīng)懷樵及其團(tuán)隊(duì)的科技創(chuàng)新為虛擬儀器領(lǐng)域帶來了一場全新的技術(shù)革命。

科技造福人類產(chǎn)業(yè)化才是最終出路

為了讓更多的人感受到科技進(jìn)步帶來的實(shí)惠，應(yīng)懷樵并沒有就此止步，而是將目光投向了更遠(yuǎn)處，他要盡全力推動(dòng)虛擬儀器技術(shù)達(dá)到世界普及的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

實(shí)踐證明，“軟件制造儀器”省掉大量昂貴和笨重的硬件材料和人力物力、設(shè)備、廠房及能源，便于生產(chǎn)、攜帶，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸還能實(shí)現(xiàn)“云智慧”科學(xué)儀器。目前，已廣泛用于國防軍工、航天航空等許多部門，參與完成火箭、神舟飛船、大橋高層建筑和大型機(jī)械設(shè)備等上百項(xiàng)國家重大工程項(xiàng)目的測試，實(shí)現(xiàn)了許多常規(guī)儀器和硬件無法實(shí)現(xiàn)的功能。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，東方所已有2000多家用戶，累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益超過1億元，為國家節(jié)省外匯約數(shù)億美元。其經(jīng)濟(jì)價(jià)值按我國2007年儀器產(chǎn)值估算，若按軟件取代硬件一半計(jì)算，將會(huì)產(chǎn)生1000多億元的巨大價(jià)值。

正如“諾獎(jiǎng)”的創(chuàng)立者曾經(jīng)踐行的，科學(xué)精神與產(chǎn)業(yè)之路的生命熔鑄將帶給人類更加美好的未來！或許，這正是以不竭的生命激情與創(chuàng)新意志跋涉于科學(xué)與產(chǎn)業(yè)化之路的“中國虛擬儀器之父”應(yīng)懷樵教授所真正鐘情的?！白孖NV系統(tǒng)走進(jìn)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，讓DASP軟件運(yùn)行在每個(gè)試驗(yàn)臺(tái)上”——這是應(yīng)懷樵的理想，也是他的團(tuán)隊(duì)的奮斗目標(biāo)。未來的產(chǎn)業(yè)化之路還有多遠(yuǎn)，我們暫時(shí)還無法預(yù)測，但是，從應(yīng)懷樵及其團(tuán)隊(duì)的身上，我們可以看到，希望就在前方。

如今，東方所已初步建立起一支研發(fā)與市場開發(fā)隊(duì)伍?！艾F(xiàn)在，我們的科研隊(duì)伍壯大起來了，從副所長到總工程師都是博士，具有很強(qiáng)的科研能力。下一步，我們將把一些科研人員適時(shí)地轉(zhuǎn)型成為技術(shù)支持，直接面向銷售服務(wù)，推動(dòng)銷售隊(duì)伍的建設(shè)和提升，積極推動(dòng)產(chǎn)品的市場化?！睉?yīng)懷樵對(duì)未來依然充滿信心。

除了開拓市場，應(yīng)懷樵更沒有忘記研究所的人才隊(duì)伍建設(shè)。如今，東方所研究團(tuán)隊(duì)已擴(kuò)大到50余人，擁有博士生、研究生數(shù)十名，成為虛擬儀器領(lǐng)域里的一支重要力量。不僅如此，他還與相關(guān)院校聯(lián)合培養(yǎng)指導(dǎo)碩士、博士和博士后30余名，為國家培養(yǎng)了諸多信號(hào)處理、動(dòng)態(tài)測試和虛擬儀器技術(shù)的高端人才。

截至目前，應(yīng)懷樵開發(fā)研制的虛擬儀器產(chǎn)品累計(jì)銷往科研院所2000余套，初步打開了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的局面。近日，他們根據(jù)自身所取得的科研突破，推出了全新的DASP V10具有重大實(shí)用新技術(shù)的新型軟件及相關(guān)新產(chǎn)品，如包含多種國際上最新最先進(jìn)方法（最先進(jìn)的PolyLSCF方法）的模態(tài)分析軟件包以及具有國際先進(jìn)水平的模態(tài)自動(dòng)化分析方法（一鍵求模態(tài)）和獨(dú)創(chuàng)的國際領(lǐng)先的高精度頻率幅值相位分析，以及超低頻信號(hào)快速高精度測試軟件包及雙核24位數(shù)采儀、INV-CPCI總線式及INV6260N網(wǎng)絡(luò)式數(shù)采儀等科研產(chǎn)品。

在全力推動(dòng)虛擬儀器技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的同時(shí)，應(yīng)懷樵對(duì)科學(xué)界的新事物也極為關(guān)注。在2009年桂林全國虛擬儀器大會(huì)和2010年沈陽全國振動(dòng)工程及應(yīng)用會(huì)議上，應(yīng)懷樵原創(chuàng)提出試驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)云時(shí)代——“云智慧儀器試驗(yàn)室和智慧儀器”與“云智慧故障診斷中心”的構(gòu)想，提議國家盡快開展相關(guān)研究。并在此基礎(chǔ)上建立起“云智慧醫(yī)療中心”和“云智慧教育中心”等，為我國搶占高科技的制高點(diǎn)。

永不止步“諾獎(jiǎng)”精神長記心間

在應(yīng)懷樵看來，以“四大發(fā)明”為標(biāo)志，中華民族曾為人類科技進(jìn)步作出重要貢獻(xiàn)，然而近代以來卻大大落伍了。他認(rèn)為，伴隨中華民族的偉大復(fù)興，中國科學(xué)家理應(yīng)在高科技領(lǐng)域取得原創(chuàng)的重大突破，向“諾獎(jiǎng)”沖刺！這不僅是一個(gè)科學(xué)家的榮譽(yù)，更是中華民族屹立世界民族之林的時(shí)代要求！

為了追尋心中的科學(xué)夢(mèng)，應(yīng)懷樵一生中五換專業(yè)，并被人們津津樂道。他先在浙江大學(xué)學(xué)習(xí)理論物理、數(shù)學(xué)力學(xué)系應(yīng)用力學(xué)，后在清華大學(xué)流體力學(xué)專業(yè)，學(xué)習(xí)風(fēng)洞技術(shù)，1965年參加我國原子彈和氫彈的核效應(yīng)工程試驗(yàn)，學(xué)習(xí)原子彈爆炸測試技術(shù)，之后又學(xué)習(xí)了模擬計(jì)算機(jī)，專業(yè)涉及到振動(dòng)和頻譜分析。正是這五次專業(yè)的轉(zhuǎn)換，讓應(yīng)懷樵擁有了豐厚的理論知識(shí)積淀和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，磨就了一雙“砍柴的寶刀”。

很多時(shí)候，成功源于堅(jiān)持，源于對(duì)篤定目標(biāo)的持續(xù)付出。由于超負(fù)荷的工作，長期加班熬夜和巨大壓力導(dǎo)致過度疲勞，1994年1月，在北京郵電大學(xué)學(xué)術(shù)交流大會(huì)報(bào)告的講臺(tái)上，應(yīng)懷樵突發(fā)腦出血，送往醫(yī)院急救，昏迷了三天，左邊半身不遂，出院后，拄上了拐杖。2003年突發(fā)腦血栓，2004年，突發(fā)心梗阻。三次中風(fēng)、四次心梗，應(yīng)懷樵到閻王殿走了7遭，卻繼續(xù)用科學(xué)技術(shù)為人類造福。

這些病痛的經(jīng)歷，早就讓應(yīng)懷樵將生死置之度外，他也因此而意識(shí)到了培養(yǎng)后續(xù)力量以傳承科學(xué)夢(mèng)想的重要性。只要病情稍稍穩(wěn)定，應(yīng)懷樵就咬牙硬挺著開始著手各項(xiàng)工作。手腳不聽使喚，他就用大腦思考問題，籌劃研究所發(fā)展；腿腳不好，他就拄著拐杖到辦公室，敦促和指導(dǎo)年輕人積極進(jìn)取，并提出了東方所企業(yè)文化，精神追求，道德情操成功法則十八條（336字）。此外，通過任兼職教授、博士生合作導(dǎo)師、舉辦講座等形式，他為國家培養(yǎng)了一大批國內(nèi)急需的動(dòng)態(tài)測試與信號(hào)處理技術(shù)方面的專業(yè)人才。

在向諾貝爾獎(jiǎng)沖刺的背后，其實(shí)更重要的是諾貝爾精神，支撐他一次次度過難關(guān)的正是中國科學(xué)界應(yīng)為人類文明進(jìn)步作出更大貢獻(xiàn)的使命感與榮譽(yù)感！懷著振興中華、造福人類的理想追求，他數(shù)十年如一日，嘔心瀝血、將全部精力投入虛擬儀器（VI）科學(xué)研究之中，自主創(chuàng)新112項(xiàng)新技術(shù)，攻克“十大世界性難題”并填補(bǔ)國內(nèi)空白，特別是對(duì)“傳遞函數(shù)的測試及實(shí)時(shí)控制和反演關(guān)鍵技術(shù)”的成功突破?！断愀畚膮R報(bào)》曾在2011年4月對(duì)應(yīng)懷樵做出了如下評(píng)價(jià)：

應(yīng)教授原創(chuàng)性地提出由軟件構(gòu)成的在數(shù)采過程中實(shí)時(shí)快速精確測試幅頻和相頻曲線，并通過YSL專門技術(shù)實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)傳遞函數(shù)的控制和反演，已在DASP軟件中取得成功應(yīng)用。此技術(shù)可以極大擴(kuò)展儀器的頻率測試范圍，提高測試精度，極具國際競爭力。使得中美兩國創(chuàng)造的虛擬儀器達(dá)到可以問鼎諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的具有世界性重大意義成果的程度。其意義可與光纖之父諾貝爾獎(jiǎng)得主高錕教授的光纖通信的成果相提并論。是中華民族繼古代“四大發(fā)明”之后，對(duì)人類文明有重要意義和影響的現(xiàn)代發(fā)明之一。

成為世界一流的科學(xué)家，為國爭光一直都是深埋在應(yīng)懷樵心中的夢(mèng)想，而他也毫不諱言自己對(duì)“諾獎(jiǎng)”的鐘情。在他看來，“諾獎(jiǎng)”不僅是一種崇高的榮譽(yù)，更是激勵(lì)創(chuàng)新、造福人類的精神泉源?；蛟S，正是有了像應(yīng)懷樵這樣堅(jiān)持不懈不斷攀登的科學(xué)家，讓我們有理由相信，只要中國科學(xué)家們堅(jiān)守對(duì)夢(mèng)想的執(zhí)著追求，在不久的將來就可以在世界的科技舞臺(tái)上手捧“諾獎(jiǎng)”而歸。