杜月嬌

近20年來，我國工程建設的規(guī)模和水準都令世人矚目，可謂短時間內比肩發(fā)達國家百年的成就。但是，放眼世界頂尖高校土木工程學科諸多具有創(chuàng)新性的新興課題和前瞻性的研究方向，我國高校相關專業(yè)的改革依然任重而道遠。如何將世界前沿的理念、技術和思維方法滲透到日?？蒲小⒔虒W和學生培養(yǎng)中，依托我國土建行業(yè)的優(yōu)勢，獨辟蹊徑地將基礎科研與工程實踐巧妙結合？華南理工大學土木工程系教授胡楠一直在思考著……

發(fā)現(xiàn)工程藝術之美

今年5月初，記者在老北京地標——后海，見到了這位戴著復古圓框眼鏡、略顯少年之氣的教授。作為土生土長的西城人，胡楠對這片胡同很熟悉。他回憶說：“2003年正值非典，我高考發(fā)揮不太理想，記得考完下著雨，我是推著自行車從這條胡同走回家的，這一晃都快20年了。”填志愿的時候，同學們都在挑北京的院校，胡楠卻想去首都之外的城市求學。爺爺提議：“要不就去湖南吧？咱們的祖籍在那兒！”最終他被湖南大學錄取。胡楠笑著說：“我的名字注定此生都和湖南有緣！”

土木工程是湖南大學優(yōu)勢專業(yè)之一，擁有超過百年歷史。進入大學后，胡楠卻發(fā)現(xiàn)專業(yè)與他想象的不一樣，自己的性格也與嚴謹?shù)膶W風格格不入，成績只保持在中游。他回憶道：“我的專業(yè)興趣直到大三某次課上才被激發(fā)。晏班夫教授為我們展示了工程師Santiago Calatrava的一些橋梁作品，那些力與美的巧妙融合我至今記憶猶新”。自那以后，胡楠意識到結構設計不只是計算公式的堆疊，更需要設計者的創(chuàng)造和想象。他開始查閱外文資料，對橋梁設計產生了濃厚興趣。大四伊始，時任湖大橋梁系主任邵旭東教授推薦他聯(lián)系中南大學戴公連教授攻讀碩士學位。本科畢業(yè)后，胡楠從湘江西岸搬去東岸，在戴教授指導下從事復雜橋梁結構體系設計與分析等相關課題研究。

胡楠（左）與他的博士研究生解兵林討論建構化材料結構設計優(yōu)化和宏觀尺度智能建造

充實的科研生活沒有讓胡楠停止對未來的思考，研一結束時他決定出國深造，希望去探索“結構藝術”這個相對狹窄的科研領域。他回憶道：“戴老師對我十分寬容，同意我在與課題組毫無關聯(lián)的仿生結構上開題，并與我探討結構藝術，還推薦了相關的外文書籍，鍛煉我寫英文論文的能力。”然而，他的出國之路并不順暢：劍橋大學的預錄取未能獲批國家公派，瑞士聯(lián)邦理工學院的面試也未能成功。畢業(yè)之際，胡楠雖獲得湖南省優(yōu)秀畢業(yè)生稱號，卻成了學院唯一沒有去向的學生。即便有過未知和彷徨，胡楠還是很快振作起來。他回到北京家中，聯(lián)系了清華大學馮鵬教授，獲得了科研助理的機會，開始探索復合材料結構相關課題。馮老師獨到的科研創(chuàng)新意識、對結構設計的藝術追求和無限的教學熱情，讓胡楠受益匪淺。次年，他調整了申請策略，最終開啟了赴美求學之路，這一去就是9年……

探索學科交叉之妙

在美國密歇根州大求學期間，胡楠的導師所主持的項目跨度很大，多數(shù)都是從“0”到“1”的探索。美國項目申請的體制促使教授要經(jīng)常跳出“舒適區(qū)”，也給博士生帶來了很大的挑戰(zhàn)。胡楠的跨學科之旅始于他的博士論文，主題是對薄壁柱殼進行結構設計，控制其后屈曲行為，而這個問題早已有了經(jīng)典理論解。他感慨道：“在圖書館翻到錢學森先生1941年的論文，仿佛看到經(jīng)典獲得了新生。”他所說的“新生”是將殼結構巧妙運用在基礎設施監(jiān)控領域，使之成為自產能無線傳感器的核心驅動結構?；谒瓿傻南葘詳?shù)據(jù)，導師成功獲批了一項自然科學基金。這類研究隸屬于“交叉力學”范疇。

畢業(yè)后，胡楠進入達特茅斯學院繼續(xù)開展博士后工作，將博士階段積累的結構設計經(jīng)驗運用在生物醫(yī)學領域。胡楠解釋道：“橋梁自產能無線傳感器的出發(fā)點是期望路面不用被反復挖開，這個概念在配有心臟起搏器病人身上同樣適用?！睘榱俗尣∪嗣庥诜磸烷_刀，胡楠巧妙地構思了基于壓電材料的柔性結構設計，期望能將電線跳動時產生的機械能轉化為電能，這一自發(fā)電起搏器構想?yún)f(xié)助團隊于2016年獲批一項NIH高風險高回報創(chuàng)新項目。由于多學科的背景，僅做了一年半的博士后，胡楠就幸運地獲得了知名公立院校俄亥俄州立大學助理教授的職位。

自2017年獨立科研生涯開始，胡楠又轉向了前沿交叉主題——建構化材料（Architected Materials）。基于人工智能和增材制造等變革性技術，他一直在探索面向這類新材料結構的設計方法。他說：“僅靠幾何設計改變材料變形特性和物理屬性，這是一個跨尺度的共性問題。”2019年年底，美國土木工程協(xié)會力學分部成立了建構化材料委員會，胡楠受邀作為創(chuàng)始委員之一，立志要將這一類新概念材料在不同尺度（尤其是宏觀尺度）實現(xiàn)真正有價值的應用?；貒?，他欣喜地發(fā)現(xiàn)基金委也在鼓勵學科交叉，于是開始在工材學部新概念材料方向進行項目申請。胡楠解釋道：“幾何建構化要服務于材料，結構與功能一體化設計，與在不同應用場景下實際性能目標結合，開發(fā)出面向未來的新興器件和體系。這個交叉領域的發(fā)展才初露端倪，且未來可期?！?/p>

追求教書育人之本

胡楠（中）和他在華南理工大學土木與交通學院的研究生團隊

趣味性是胡楠在科研和教學都一直推崇的理念?！白鲎约河X得有趣的科研，才會快樂；把這樣的快樂帶給學生，就是幸福。”胡楠覺得與“科研工作者”的頭銜相比，“教育工作者”的意義更大。他一直不遺余力地激發(fā)學生潛能，為他們答疑解惑。只要學生找到他，無論關于科研還是個人發(fā)展，他都會抽時間與學生交流。作為兩個孩子的父親，胡楠深有體悟，他認為：“帶學生和養(yǎng)孩子很像，從手把手到他們能獨立行走，都是高付出、低回報、且磨人的修行。”他提倡給予學生最大的自由度，不將自己的想法強加給學生，同時敦促他們找準自己的興趣與定位，明確適合自己的職業(yè)道路，并為之不懈奮斗?！皩W業(yè)是鍛煉能力的載體，最終目標是更健全的人格?！彼a充道。

記者很好奇問他為何放棄美國的教職選擇回國，胡楠坦言：“確實不少同事挺意外的，畢竟教職來之不易。但想到回來能為國家建設做點事，同時影響一批學生，讓他們成才，滿足感還是極大的?！眹圆帕?，業(yè)以才興。人才匱乏永遠是抑制發(fā)展的重要瓶頸。選擇來華南理工大學，胡楠相信粵港澳大灣區(qū)將是未來高校改革的前線，也戲稱是因鐘愛廣府美食而來?；貒?年多后，他在華南理工大學的工作進展順利。談到建筑業(yè)的未來，他指出：“在新興技術飛速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)行業(yè)依然有它頑強不息的生命力。土建行業(yè)的從業(yè)者是值得尊敬的，他們的奉獻與人們的生活息息相關。未來城市發(fā)展是一個綜合性復雜問題，需要更多學科的交叉融合。”胡楠希望自己所從事的新概念材料能夠為新興建設提供集成式的結構解決方案，最終實現(xiàn)可持續(xù)、高性能和新功能的多重目標。胡楠表示：“我的職業(yè)目標就是以國家重大需求為導向，探索學科交叉的無盡疆域，以此為載體培養(yǎng)更多的優(yōu)秀人才，為我國高等教育騰飛盡一份綿薄之力?！币豢跉夂韧曜詈笠槐?，胡楠十分客氣地與記者們告別，“時間不等人”。大家也期待他早日實現(xiàn)自己的理想。