祝傳海

2021年是馬永勝決意回國、投身祖國工程信息學事業(yè)的第一年，迎著9月開學季的陽光，他在南方科技大學度過了第一個教師節(jié)。馬永勝感慨良多，人生中的每一個時刻他都全力以赴，沒有浪費一次機會，一路順利走到了現(xiàn)在。這位剛回國不久的資深教授多年來醉心于計算機輔助產(chǎn)品設計及集成制造，致力于先進信息學特征理論，并把該理論擴展應用于跨學科網(wǎng)絡化協(xié)同工程、智能信息語義學等方面。在這些技術理論研究的基礎上，他和團隊堅持開展深度信息集成、產(chǎn)品全生命周期管理的技術研究，取得了豐碩的成果。

站在全新的起點上，馬永勝將繼續(xù)與先進的工業(yè)軟件為伴，挑戰(zhàn)新的目標，為中國的計算機輔助產(chǎn)品設計、分析和集成制造發(fā)揮獨屬于他的光和熱。

馬永勝

邁向更廣闊的世界

出生于內蒙古自治區(qū)烏蘭察布市科布爾鎮(zhèn)的馬永勝，似乎從很小的時候就開始對外面的世界有著莫名的向往。家鄉(xiāng)給他的饋贈是堅定的性格。在那個特別困難的年代里，讀書是擺在他面前的唯一一條能連通外面世界的路。

年少的馬永勝似乎習慣了離家進入各個寄宿學校的不安與適應，一直很努力。1979年，他幸運地考入了內蒙古集寧一中，這是當?shù)刈詈玫母咧小！霸谀敲蠢щy的情況下，我們的老師花了非常多的精力，鉆研了很多教學方法，讓我們一整個班的學生都考上了大學，其中有五個考上了清華大學?！瘪R永勝正是五個考入清華大學的學生之一，時隔多年他仍然感謝老師們的辛勤奉獻，他們像一棵棵枝繁葉茂的大樹，扎根于西北邊陲，為學生們遮風擋雨，培養(yǎng)出一批又一批的學生；讓這些“吃苦”的孩子考入心儀的大學，送更多的“白樺樹”苗子到外面的世界扎根成長。

1981年的秋天，走進清華大學這所培養(yǎng)了眾多杰出校友的一流學府，馬永勝仍是最活躍、最勤奮的學生之一。從當時欠發(fā)達的內蒙古走進清華大學，成為他人生的又一個轉折點。初入清華大學的他，就讀于精密儀器系?！耙徽f到精密儀器，我總是會想到一些上天入地的神奇又精準的儀器，對我有著非常大的吸引力，我覺得在這個專業(yè)的學習一定是充滿挑戰(zhàn)的?！?/p>

抱著這樣的想法，馬永勝像海綿一樣不停地吸收各種新知識，參加各種社團活動。5年的清華歲月倏忽而過，他很快就要畢業(yè)了。忙著本科畢業(yè)設計的他，受到了蔡復之和張玉峰兩位老師的關心和照顧?！拔耶敃r在天津做項目，老師就派車從北京把儀器設備送到工廠，讓我們這些學生用上學校當時最先進的設備；他們常深入工廠給我們最好的科研指導，引導我們做出最好的結果?！瘪R永勝從老師們的身上看到了一種追求科學事業(yè)的寶貴精神，他們把做學問的方法變成生活中最自然的習慣，持續(xù)地堅持下去。這是他在清華就讀期間收獲的寶貴財富，讓他在日后的人生中受益無窮。

1987年，清華大學學生部和精儀系為馬永勝爭取到了非常難得的深造機會——國家公派去英國曼徹斯特理工大學（UMIST）攻讀博士學位。馬永勝再一次有了邁向更廣闊世界的機會。

據(jù)了解，曼徹斯特是英國第二大的城市，是世界上最早的工業(yè)化城市，也是英國重要的交通樞紐與商業(yè)、金融、工業(yè)、文化中心。坐落在此的曼徹斯特理工大學更是實力不俗，在英國乃至全球都享有極高的聲譽，學術地位一流，校友包括25位諾貝爾獎得主和眾多國際名人。

盡管基礎扎實、求知若渴，但英語不太好、短時間無法融入英國文化環(huán)境的情況，讓馬永勝的求學之路面臨巨大的挑戰(zhàn)。在新的語言和文化環(huán)境中，他發(fā)現(xiàn)最困難的地方是如何克服文化上的鴻溝，如何建立起中國人自己的自信。“我們要虛心學習外國先進的科學技術，隨著時間的推移，我們就更能體會到中國人的兼容并蓄、不屈不撓的家國理念，文化精神、制度也是非常優(yōu)秀的，慢慢地，就有了一種自信。”這樣的自信給了馬永勝克服語言學習和文化差異，從容不迫地在國際舞臺交流和綻放的勇氣。

來到英國的馬永勝，師從Dr.G.Barrow和Dr.S. Hinduja開始系統(tǒng)學習CAD/CAM（計算機輔助設計和計算機輔助制造）基本理論。在兩位導師細致認真的指導下，馬永勝針對計算機輔助智能加工早期軟件技術理論與系統(tǒng)開發(fā)，進行了深入的研究，取得了不小的收獲。

當時CAD/CAM系統(tǒng)功能還十分有限，在復雜刀具軌跡生成方面一直存在無法預測材料剩余幾何形狀及難以有效進行加工工況仿真的問題。馬永勝利用Voronoi圖算法，完整解決了銑削加工穴和開放表面的螺旋（外出和切進）軌跡生成的終極層收斂問題。并且他還利用二維輪廓演進，有效預測加工切削角度與余量，因而為切削加工參數(shù)優(yōu)化提供了量化計算的前提條件。最終馬永勝以優(yōu)異的成績拿到了博士的學位，為科研之路打下了非常扎實的基礎。

英國恩師對待學術的認真和對學術的執(zhí)著追求，深刻地影響了馬永勝的人生軌跡。面對博士畢業(yè)后第一次工作的選擇，馬永勝選擇了堅守初心，繼續(xù)從事CAD/CAM專門技術研究，并在鉆研學習的過程中，不斷思考科學研究與實踐應用的關系?！敖?jīng)過這么多年的求學，終于畢業(yè)了，我覺得是時候用自己的專業(yè)知識服務社會了?！痹谒磥?，用研究的理論方法解決具體工業(yè)中的實踐問題才是他想要達到的最終目的。

1993年，馬永勝加入新加坡義安理工學院從事教學和研究工作。其間，他成功利用關聯(lián)特征的概念，很好地完成了CAD/CAPP/CAM集成，解決了計算機輔助模具設計與制造集成中的復雜幾何曲面與刀具軌跡生成的依賴關系建模中一系列難題，并因此受聘精密橡膠制品公司兼職技術顧問，成功地把關聯(lián)特征概念應用于工程蓋板設計、鷹架架構設計等計算機軟件的開發(fā)。“當時新加坡政府正聚集一批人才從事精密工程工作，這正是我在英國學到的東西，所以去新加坡參與精密工程研究，將所學的知識轉化為實踐應用，是我應該要干的事?！瘪R永勝說。

如果說進入集寧一中是馬永勝接受優(yōu)秀教育的第一步，來到清華大學是他人生逐夢的第二步，那么從清華大學被公派到英國曼徹斯特理工大學讀研，就是他近距離接觸廣闊世界的第三步，而從英國飛往新加坡，開始人生的第一份工作，則是馬永勝邁向事業(yè)奮斗更廣闊前景的第四步。在新加坡面對著日新月異、欣欣向榮的新興技術領域，馬永勝一往無前。

追求一生的事業(yè)

在追求卓越先進技術的初心驅使下，為了有機會參與最具挑戰(zhàn)性的研發(fā)項目，1996年，馬永勝辭去新加坡義安理工學院的工作，加入新加坡制造技術研究院，開始模具方面的軟件設計工作。在這里，他和南洋理工大學Tor Shu Beng、Grame Britton兩位教授合作，得到了新加坡政府400萬新元（約2000萬人民幣）的資助，帶領團隊研發(fā)基于UG（Unigraphics）模具的自動設計軟件。軟件開發(fā)的過程充滿了技術和人才挑戰(zhàn)，馬永勝和團隊兩年內開發(fā)出注塑模具設計軟件產(chǎn)品QuickMould。

在傳統(tǒng)的設計方法下，當時做一個模具的三維設計需要大概3個月的時間，但馬永勝開發(fā)的QuickMould只需要3～4個星期就可以完成一套模具的三維設計。在此后的兩年時間里，QuickMould在新加坡的23個工廠進行了試用，試用結果表明，模具工廠的生產(chǎn)效率大幅度提高，形成了很可觀的經(jīng)濟效益。

“QuickMould產(chǎn)品是在世界知名的Unigraphics這個軟件基礎上開發(fā)的，所以Unigraphics公司對我們的研發(fā)十分關注。”1998年，Unigraphics（現(xiàn)西門子NX PLM）公司下決心收購QuickMould。接著馬永勝又領導完成了QuickMould到MouldWizard的商品化研發(fā)，并由此驗證了關聯(lián)特征理論在工程軟件設計、開發(fā)、應用和維護及周期管理的巨大優(yōu)勢，形成了有效的方法論。

MouldWizard軟件一經(jīng)上市，便成為模具自動設計領域的寵兒，從1998年至今，23年過去了，MouldWizard軟件仍然暢銷于國際市場。“我后來想想，一個很重要的原因就是我們軟件工業(yè)研發(fā)的語義學規(guī)范性和標準化基礎非常扎實，我們的軟件擁有‘健康的骨骼’，這個‘骨骼’能夠為軟件的進一步發(fā)展提供長期的動力?！?/p>

對此，馬永勝有一種極大的滿足感。“我做了一個不錯的工作，鍛煉自己的同時也收獲了領導團隊科研和產(chǎn)品化經(jīng)驗。”對馬永勝來說，這不僅是從做學問到實踐應用的變化，也是一次從軟件應用研究到軟件設計師的角色轉變。通常開發(fā)軟件是由軟件專業(yè)工程師完成的，而馬永勝學的是機械制造，所以他是從制造的角度出發(fā)研究軟件技術，然后又用軟件的技術來解決工程問題。至此，一個全新的領域——工程信息學展現(xiàn)在了馬永勝的面前，他的研究因而走入了新的階段。

2000年，新世紀之交，馬永勝選擇到南洋理工大學當教授，繼續(xù)他工程信息學的研究。當時的他在軟件開發(fā)方面取得了很多成果，但他并沒有滿足于此，還想繼續(xù)挑戰(zhàn)自己，在學術上有更多的建樹，于是他萌生了回高校的想法?！叭绻f人生是一條每個人都要走的路，那你一生可做的事情，便如同千千萬萬條小徑、岔路。然而面向理想到達巔峰的路，卻僅有一條：擇一事，終一生?！睂︸R永勝來說，教書育人就是那個“終一生”的事業(yè)。就這樣，他在南洋理工大學開啟了新征程，一待就是整整7年的時間。

在此期間，馬永勝于2003年獨創(chuàng)性地提出“關聯(lián)特征”原創(chuàng)理論，即以工程語義為基本建模元素，利用面向對象的異構自適應動態(tài)程序鑲嵌原理，實現(xiàn)多面向特征通用語義圖論表達方法。為了驗證這一理論，馬永勝把這一理論深入大量地應用于工業(yè)實際中，尤其針對模具生產(chǎn)行業(yè)，對復雜塑料模具設計進行基于面向對象的前衛(wèi)軟件開發(fā)，發(fā)表了基于關聯(lián)特征的冷卻水道設計、標準零件模板庫和標準組件庫等權威文章。

雖然研究成果很多，但馬永勝追求的永遠是更多的研究進展。2007年一個新的契機出現(xiàn)，讓他決定離開新加坡。“那個時候新加坡的大學都處在轉型期，最后他們都選擇了北美的教學體制進行改制，也是這段時間讓我有機會接觸北美的一些大學。經(jīng)過對比和分析，我突然間發(fā)現(xiàn)我想做的領域在北美有更為深厚的基礎，我覺得應該要往前沖，到那里去接受和實踐更先進的理念?！碑敃r，加拿大阿爾伯塔大學正好在招聘100名預聘的教授，馬永勝順利地申請成功，拿到了一個永久教職，這一年，他剛剛42歲?！皩ξ覀儚氖聦W術的人來說，在四十多歲的年齡能夠拿到一個永久教職，是一種安全感，也是科研事業(yè)的階段性收獲。”

比起新加坡，北美大陸的廣袤無垠無疑更吸引馬永勝。到了加拿大，他需要面對一個新的環(huán)境，不再是熟悉的模具設計研發(fā)，而是陌生的油砂開采研究。“從油砂中提煉重油，需要經(jīng)過復雜的熱開采技術變成石油的工藝。這個跨度還是很大的，從精密工業(yè)到油砂工業(yè)，對我來說是一次從單一學科研究轉變到跨學科綜合的鍛煉?！?/p>

馬永勝繼續(xù)發(fā)揮他在高難度特征信息集成的長處，研發(fā)了高效的CAD/CAE優(yōu)化方法，并應用到各種產(chǎn)品設計優(yōu)化、ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成和升級定制與互操作性改進方面。他還擴展關聯(lián)特征理論到化工流程設計與設備設計優(yōu)化中，在跨學科知識綜合、信息流動與共享、復雜約束求解和系統(tǒng)化歸一優(yōu)化等方面有了重要的突破。在加拿大工作的8年時間里，他和多家公司建立了持續(xù)的合作關系，獲得一系列資助累計超過500萬加元。

在如此豐厚的資助和科研成果的背后，馬永勝早已成為一位在學術理論、技術研發(fā)、工業(yè)應用多方面研究全面均衡發(fā)展的資深教授，這時他才有了足夠的底氣完成心底的那個愿望——那就是回到祖國，服務祖國。“我是國家公派出去的，我有責任和義務回到祖國，報效我的國家?！?/p>

展望未來之路

2021年7月，馬永勝舉家回到了暌違33年的祖國?；貒穆贸桃驗樾鹿诜窝滓咔槎兊卯惓ＦD難，但這一切都無法動搖馬永勝回國的心。“疫情隔斷了很多的交流，也讓我們發(fā)現(xiàn)全球化不再是那么理所當然的事情，國界變得更加明確。我也悟出一個道理，科學技術是無國界的，但科學技術的使用是有國界的，在哪里使用、為誰服務都是有它的范圍。這也是我決定回國的一個重要原因?！?/p>

雖然回國的路程很曲折，但是南方科技大學卻讓馬永勝感受到了許多溫暖?！拔姨貏e感謝南方科技大學各級領導和負責人事的老師，工作做得很到位，讓我覺得很溫馨，在這么困難的情況下，有一群老師在后邊支持我，我特別感謝他們?！?/p>

入職南方科技大學后，馬永勝要做的第一件事，是在南方科技大學建設市、省乃至國家級的工程設計分析仿真軟件研發(fā)重點實驗室?！敖ê醚芯繄F隊和實驗室，在最短的時間內能夠有產(chǎn)出，為自己的工作找到支撐點，這就是我要做的事情?！瘪R永勝說，他是個急性子，特別著急怎么樣才能又好又快出成果，總有一種緊迫感。考慮到他的年齡，馬永勝認為，他能夠在國內健康工作十余年就是他的最大目標。正是因為十余年的時間并不算長，反而讓他的緊迫感更甚。而后續(xù)，馬永勝還將建設創(chuàng)新實踐中心，打造一支卓越團隊，并率領這個團隊卓有成效地開展工業(yè)軟件科研攻關工作，同時為我國培養(yǎng)創(chuàng)新型高端人才。

目前，馬永勝將主攻方向定位在“核心智能設計分析優(yōu)化”的關鍵工業(yè)軟件的研發(fā)上。該工作的最終目標是實現(xiàn)核心CAD/CAE/CAx智能工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)化，推動更多中國自主開發(fā)的工業(yè)軟件工具和技術走向市場，為早日實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標作出貢獻。他計劃把工程語義學與網(wǎng)絡化、服務化、復雜化，以及智能化的算法與多物理交叉科學結合起來，集中攻克微粒度通用特征核心模型及應用擴展機制的難題，為建立真正的通用無間隙數(shù)字物理孿生內核模型和多學科多體系應用共享信息平臺界面而努力。

除了學術上的無盡追求外，傳道授業(yè)解惑也是馬永勝現(xiàn)階段的教育理想。他認為，一個時代有一個時代的教育方式，教育的方式是日新月異的?！氨确秸f新冠肺炎疫情暴發(fā)的時候，我們的教育就一定要適應疫情所帶來的困擾，很多學校選擇了網(wǎng)上教學，但網(wǎng)上教學需要考慮很多問題，學生是不是能夠集中注意力，是不是能夠學透，是不是能交作業(yè)，考試是不是還是傳統(tǒng)課室現(xiàn)場考試方式？”馬永勝說，教學的細節(jié)里是一環(huán)扣一環(huán)的知識傳遞，也是一環(huán)扣一環(huán)地驗證學習效果，如果想要達成最終的教學目的，就一定要做最細致的工作，這是教育的職責所在。

“我個人有較長時間的工程教學經(jīng)驗，最近和融亦鳴教授一起出了一本書，專門研究如何以項目為導向的機械設計畢業(yè)設計教學方法。”這是馬永勝從2009年起一直講授“高級機械設計項目”（Capstone Senior Design）課程的總結。近年來他把該課程引入清華大學深圳國際研究生院、北京理工大學和南方科技大學，開始學生團隊自主項目設計的嘗試，教學效果獲得了師生的一致認可。“大家都知道在高校里面‘工科畢業(yè)設計’是非常關鍵的一環(huán)，在畢業(yè)設計里，你要傳承什么樣的價值，運用什么樣的教學元素，畢業(yè)的時候學生才能信心滿滿地接受社會的檢驗？這都是非常值得思索的課題。”

馬永勝教授的很多學生在畢業(yè)多年后重返校園時，還總會提起這門課，他們常常和他說，“這門課相當于給畢業(yè)生戴上了一個桂冠”。由此可見“高級機械設計項目”這門課的重要性。

馬永勝（前排中）南方科技大學團隊合影

而在如何培養(yǎng)學生方面，馬永勝則說了自己的兩個層次：一個是碩士以下的學生，他會重點培養(yǎng)學生的基本工程實踐技能，培養(yǎng)學生能夠學以致用；另一個是博士以上的學生，他特別強調博士生要敢于探索和想象一些前所未有的領域，敢于用數(shù)學和物理的手段驗證自己想象出來的東西?！斑@很重要，從想象轉換成科學，這恰恰是做研究的高端人才應該做的事情?！瘪R永勝談他的體會，這些研究方法也都是他的老師們教給他的，做學問的方法、對待科研的精神、對學生的鼎力支持，這是一種傳承，而這樣的傳承還在繼續(xù)。

當前，我國正在全面推進制造強國戰(zhàn)略，其中在“戰(zhàn)略任務和重點”中提出工業(yè)強基工程，在各工業(yè)領域實現(xiàn)自主核心技術和基礎零部件、關鍵基礎材料的自主保障。而目前國際貿易摩擦已經(jīng)讓我國重大領先行業(yè)的基礎技術受到不公平的負面沖擊，形成嚴重制約我國持續(xù)發(fā)展的不少“卡脖子”瓶頸。可以看到，我國還需要從基礎核心技術做起，以刻不容緩的態(tài)度，大力研發(fā)自主核心技術，徹底打破受制于人的局面。

而馬永勝的工作目標正是基于《中國制造2025》行動綱領，著眼于產(chǎn)品智能設計和驗證，為推動中國創(chuàng)造走向市場，解決“卡脖子”瓶頸，作出貢獻。他說：“科學技術是不會止步的，走在科研道路上的我也是一樣的。我的理想，也在這個過程中不斷實踐、不斷更新。相信在工程信息學領域，我能做的事還有很多?！?/p>