劉玉杰

熊芬芬

飛行器是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，由氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力、控制、隱身等多個(gè)學(xué)科組成，各學(xué)科相互影響，相互制約。傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)模式由于沒有充分考慮各學(xué)科的協(xié)同效應(yīng)，設(shè)計(jì)結(jié)果難以達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)解，從而降低了飛行器的綜合性能。為了克服上述弊端，適應(yīng)現(xiàn)代先進(jìn)飛行器設(shè)計(jì)的要求，20世紀(jì)80年代起，以美國NASA Langley研究中心的Sobieszczanski-Sobieski等為代表的一批航空領(lǐng)域的科學(xué)家和工程技術(shù)人員提出并逐步完善了一種新的飛行器設(shè)計(jì)方法：多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化（Multidisciplinary Design Optimization，MDO）。

在人類文明成功掙脫地球引力，飛往廣闊宇宙深空的偉大時(shí)代里，如何在幾何外形、氣動(dòng)力系數(shù)、環(huán)境干擾等不確定因素耦合作用下，通過多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，為現(xiàn)有的飛行器提供系統(tǒng)最優(yōu)解，使飛行器在飛行過程中更加穩(wěn)健和可靠，是北京理工大學(xué)宇航學(xué)院副教授熊芬芬永恒的研究主題和不懈的追求。

幸運(yùn)的人生

人的一生總是在確定與不確定中度過，也總是在不確定中尋找確定。

和很多高考填志愿情況不理想、最后面臨調(diào)劑的人一樣，高中畢業(yè)后的熊芬芬對于北京理工大學(xué)的飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)到底是做什么的，一點(diǎn)都不了解。但唯一確定的事情是，既然被分到了這個(gè)專業(yè)，她肯定會(huì)盡其所能學(xué)好這個(gè)專業(yè)。本科畢業(yè)后，學(xué)習(xí)能力很強(qiáng)的熊芬芬，被順利保送本校的研究生，加入了楊樹興院士的課題組。

幸運(yùn)似乎是從遇到好導(dǎo)師開始的。楊老師非常關(guān)心學(xué)生，在生活方面，有的學(xué)生家里條件不好，楊老師會(huì)主動(dòng)資助其出國的部分費(fèi)用。在工作方面，楊老師以身作則，踏實(shí)勤奮、謙虛謹(jǐn)慎，名利面前不爭不搶，這些良好的品質(zhì)也在無形中影響著熊芬芬，讓她也養(yǎng)成了腳踏實(shí)地，扎實(shí)謙遜的作風(fēng)?！皸罾蠋焼栁?，想不想直博，我就說想?！蹦芨鴹罾蠋熇^續(xù)做研究，熊芬芬怎么可能拒絕，更何況讀博就離她想當(dāng)大學(xué)老師的夢想更近了。

博士期間，楊樹興院士建議熊芬芬出國學(xué)習(xí)，拓寬視野，增長自己的學(xué)識。2007年9月，熊芬芬前往美國西北大學(xué)深造，成為機(jī)械工程專業(yè)的聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生，為期兩年。

“我又遇到了一個(gè)特別好的導(dǎo)師——陳衛(wèi)老師，她現(xiàn)在已經(jīng)是美國工程院院士了?！眲偟矫绹男芊曳遥?yàn)橛⑽牟缓?，文章寫得也不好，受到了陳衛(wèi)老師很多的批評，但是也感受到了陳衛(wèi)老師對她細(xì)致的輔導(dǎo)?！瓣愋l(wèi)老師從寫文章到做PPT，包括PPT要怎么演講，一點(diǎn)一點(diǎn)幫我摳細(xì)節(jié)?！眱赡甑牧魧W(xué)經(jīng)歷對熊芬芬的科研生涯產(chǎn)生了非常重要的影響，她的科研能力有了很大的提升。

2011年，熊芬芬博士畢業(yè)，她的博士學(xué)位論文被評為2011年北京市優(yōu)秀博士學(xué)位論文?！霸诿绹?，大量邏輯思維的鍛煉給了我很大的幫助，特別是在科研寫作方面，我覺得自己的成長是突飛猛進(jìn)的?！?/p>

博士畢業(yè)后，熊芬芬選擇留在北京理工大學(xué)教書和做研究?！半m然工作一點(diǎn)都不輕松，很辛苦，壓力也很大，周六周日也沒有休息，經(jīng)常出差，但是我還是很喜歡這份工作?！?/p>

茨威格在《人類群星閃耀時(shí)》這本書里寫道：“一個(gè)人生命中最大的幸運(yùn)，莫過于在他的人生中途，即在他年富力強(qiáng)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了自己的使命?！碑?dāng)我們?yōu)榱四撤N使命或者夢想而生活時(shí)，未必一定要中大獎(jiǎng)，也能從每天的生活中找到幸福的感覺。熊芬芬就是這樣幸運(yùn)的人。

不確定的研究

隨著計(jì)算機(jī)資源的發(fā)展，數(shù)值模擬與仿真技術(shù)逐漸成為工程系統(tǒng)性能分析和設(shè)計(jì)的主要手段。但物理建模與數(shù)值模擬始終存在如：幾何模型、初始和邊界條件、模型參數(shù)等各類不確定性，嚴(yán)重影響數(shù)值模擬結(jié)果的可信度。想要充分利用數(shù)值仿真模擬物理過程，必須首先對模型實(shí)現(xiàn)有效的不確定性量化（Uncertainty Quantification，UQ），評估其可信度。而這正好是熊芬芬的主要研究課題之一。

從博士開始，熊芬芬一直從事不確定性量化和優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。熊芬芬解釋道，飛行器在設(shè)計(jì)之初就包含了很多不確定性，她就是通過在設(shè)計(jì)中考慮這種不確定性對飛行器的影響，對不確定性進(jìn)行有效量化，使飛行器的設(shè)計(jì)更加穩(wěn)健，一旦飛行器在飛行過程中受到波動(dòng)，其性能不至于下降太大，從而保證任務(wù)安全可靠。

目前由于工程復(fù)雜，數(shù)值模擬存在計(jì)算耗時(shí)、不確定性參數(shù)高維，現(xiàn)有方法均面臨維數(shù)災(zāi)難、精度低、適用范圍有限等諸多難題。熊芬芬和某部合作，面向計(jì)算流體力學(xué)（CFD）模擬可信度評價(jià)活動(dòng)，發(fā)展高效、高可信度的參數(shù)不確定度量化方法，解決高維不確定度量化的“維數(shù)災(zāi)難”問題，希望為國家數(shù)值風(fēng)洞工程驗(yàn)證與確認(rèn)系統(tǒng)研發(fā)提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

而在飛行軌跡規(guī)劃和制導(dǎo)研究方面，熊芬芬則是在計(jì)算效率上做了很多努力?！耙?yàn)楹芏嗲闆r下，飛行器的軌跡優(yōu)化是需要能夠在線實(shí)時(shí)進(jìn)行優(yōu)化的?！币坏┪曳降娘w行狀態(tài)發(fā)生變化，或者敵方的態(tài)勢發(fā)生了改變，就需要進(jìn)行一些在線實(shí)時(shí)的軌跡規(guī)劃，而實(shí)時(shí)在線進(jìn)行飛行軌跡規(guī)劃需要非?？斓乃俣?，所以效率方面一定要有足夠的速度保證。

熊芬芬設(shè)計(jì)出基于滾動(dòng)凸優(yōu)化和深度學(xué)習(xí)的多約束協(xié)同制導(dǎo)方法，將其應(yīng)用于在線協(xié)同制導(dǎo)，利用先進(jìn)的數(shù)值方法，使得制導(dǎo)能靈活處理多約束，提高制導(dǎo)性能。在飛行器協(xié)同作戰(zhàn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，有效保證了系統(tǒng)的攻擊和防御性能。

熊芬芬的研究方向一直都是從理論和方法論的層面提出一些非常前沿的算式，目前還暫時(shí)無法應(yīng)用到具體的工程中，但她相信未來一定能將這些先進(jìn)的方法應(yīng)用到實(shí)際工程中去，她的研究就會(huì)非常有價(jià)值。

女性的人生

當(dāng)被問及，這么多年從事科學(xué)研究的過程中遇到最大的挑戰(zhàn)是什么時(shí)，熊芬芬的回答多少讓人有些出乎意料。大多數(shù)科研工作者常常會(huì)說自己在科研上遇到的瓶頸是最大的挑戰(zhàn)，而熊芬芬認(rèn)為，“因?yàn)槲沂窃谝粋€(gè)大課題組里，大家一起努力攻關(guān)，最后總能把問題解決，沒有遇到那種邁不過去的困難”。

而真正讓熊芬芬感到比較困難的是工作和家庭之間的權(quán)衡，她總覺得自己精力有限，很難在兩者之間找到平衡。在自己的研究領(lǐng)域女性總是很少，“父母可能就覺得女孩應(yīng)該怎么樣，這個(gè)標(biāo)簽一貼，女孩就覺得‘我不做這個(gè)或者我做不好這個(gè)’，所以在我們領(lǐng)域女生確實(shí)特別少”。熊芬芬還調(diào)侃說，唯一閃亮的地方，就是她出席學(xué)術(shù)會(huì)議時(shí)，只有一位女性，確實(shí)非常耀眼。

如今，熊芬芬的第一個(gè)孩子剛上一年級，小的今年還不到兩歲，她總想著參與孩子們更多的人生。“工作錯(cuò)過一點(diǎn)，我后面再慢慢趕上，但是孩子的時(shí)間錯(cuò)過了，后面可能就沒有機(jī)會(huì)去彌補(bǔ)了?！毙芊曳乙矔?huì)迷茫，特別是研究項(xiàng)目有些落后的時(shí)候，人很容易陷入焦慮的情緒里，但她總對自己說：“我兩邊都兼顧著，慢一點(diǎn)沒關(guān)系?！?/p>

沒有一種情感可以代替無私的母愛，而做母親又給了她全新的女性體驗(yàn)和女性視角，來看待對學(xué)生的教育，“克制自己，不能因?yàn)閴毫Υ蠖驅(qū)W生發(fā)脾氣”。

熊芬芬每周和學(xué)生開一次組會(huì)，每個(gè)學(xué)生都在跟進(jìn)一個(gè)科研項(xiàng)目，她讓學(xué)生在跟進(jìn)項(xiàng)目的過程進(jìn)行學(xué)習(xí)，鍛煉邏輯思維能力。學(xué)生們隨時(shí)都能找熊芬芬進(jìn)行學(xué)術(shù)上的討論，“我對學(xué)生的要求不會(huì)很嚴(yán)格，會(huì)給他們一定的自由度”。熊芬芬的原則是，事事都要有回應(yīng)，交給學(xué)生的事情，學(xué)生答應(yīng)了，就要做到。

“因?yàn)閷W(xué)生的父母也會(huì)跟我打電話，有一些交流，他們把孩子交給我了，我就需要認(rèn)真負(fù)責(zé)?！毙芊曳椰F(xiàn)在負(fù)責(zé)著8個(gè)孩子——6個(gè)學(xué)生孩子和她的2個(gè)孩子，把她的生活填充得滿當(dāng)當(dāng)?shù)摹?/p>

熊芬芬常調(diào)侃自己，明明自己是兩個(gè)院士的學(xué)生，卻沒有那么優(yōu)秀。但她知道做科研只有堅(jiān)持下去，才能做出成果。今后，熊芬芬還將在不確定性量化分析、飛行器軌跡優(yōu)化與制導(dǎo)等方面，與更多合作單位開展更深入的研究，面向“十四五”規(guī)劃，她期待做出實(shí)際的應(yīng)用成果。