王艷敏

黃鑫炎

數(shù)十萬年前，猿人就學(xué)會以火來狩獵、取暖、制作熟食。而刀耕火種和冶煉技術(shù)開啟了人類文明。到18世紀(jì)的工業(yè)革命時期，火點(diǎn)燃煤炭，帶動了蒸汽機(jī)。今天，火的使用遍布能源、化工、航天等各個領(lǐng)域。然而，當(dāng)用火發(fā)生失控，就會造成火災(zāi)；“災(zāi)”字中的“火”，就反映了人們對火的天然恐懼。僅2021年，我國就發(fā)生各類火災(zāi)約75萬起，造成近2000人遇難、直接財產(chǎn)損失超過67億元。全球每年的消防開支和火災(zāi)損失平均要占到GDP的1%。因此，探索火災(zāi)科學(xué)，至關(guān)重要。

來自香港理工大學(xué)（以下簡稱“港理工”）的黃鑫炎從小就是村里帶頭玩火的頑童，對火有著無限的熱情。自海外求學(xué)十余年來，他的研究涉及火災(zāi)動力學(xué)，林火生態(tài)學(xué)、智能消防和能源安全等多個領(lǐng)域。他直面火災(zāi)中最復(fù)雜的交叉科學(xué)問題，積極應(yīng)用人工智能和數(shù)字孿生等最新技術(shù)，推動消防工程的產(chǎn)學(xué)研合作，合著了百余篇《科學(xué)引文索引》（SCI）論文，獲得國際燃燒學(xué)會、國際火災(zāi)安全學(xué)會、國際消防工程師學(xué)會的杰出青年科學(xué)家獎等多項(xiàng)榮譽(yù)；他富有社會責(zé)任感，充滿服務(wù)精神，擔(dān)任消防部門和高等法院的顧問，常年為政府、企業(yè)和市民提供科學(xué)專業(yè)的建議；同時擔(dān)任多本學(xué)術(shù)期刊的副主編，更是學(xué)界公認(rèn)的“積極、細(xì)心、有責(zé)任心的審稿人”。對黃鑫炎來說，無論是研究火災(zāi)科學(xué)，還是教書育人，他都在追求創(chuàng)新和卓越的過程中燃燒自己。

名師引導(dǎo)，薪火相傳

黃鑫炎從小就喜歡物理，高中時受班主任蔣杰老師的鼓勵，參加物理競賽，自學(xué)了大學(xué)物理，因?yàn)榘V迷熱學(xué)，報考了東南大學(xué)的熱能工程專業(yè)。大三那年，他參加學(xué)校的本科生科研計劃，與舍友一起研究太陽能光熱發(fā)電，發(fā)表了兩篇SCI論文，展示出非凡的科研潛力?！翱忌洗髮W(xué)后我曾陷入迷茫，混社團(tuán)混日子，掛過科。而科研的機(jī)會再次激發(fā)了我的學(xué)習(xí)熱情，把專業(yè)課翻出來重學(xué)，苦練英語，申請留學(xué)。”浪子回頭，畢業(yè)后黃鑫炎進(jìn)入美國加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD），機(jī)緣巧合成了燃燒學(xué)泰斗福爾曼·威廉斯（Forman Williams）院士的最后一名碩士生，開始研究燃燒和火災(zāi)。

在陽光充沛、氣候宜人的南加州，黃鑫炎度過了一段畢生難忘的科研時光。兩年時間里，他每天跟著師兄邁克爾·高爾納（Michael Gollner）——現(xiàn)加州大學(xué)伯克利分校教授做實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)室對面就是Williams教授的辦公室，師兄弟倆每天都可以和導(dǎo)師喝下午茶，問各種傻問題?！翱赡苁潜粐鴥?nèi)浮躁的心態(tài)影響，原本我留學(xué)是想搞點(diǎn)速成的技術(shù)，比較功利。出國了才發(fā)現(xiàn)做科研可以這么純粹?！?0歲的Williams教授依然保持著像孩童一樣的好奇心，不斷提出新的方法和理念。他每日清晨8點(diǎn)就準(zhǔn)時坐在書桌前，比許多學(xué)生都勤奮。徜徉在這種純粹的科研氛圍中，黃鑫炎忘卻了此前不成熟的想法，開始靜下心來踏踏實(shí)實(shí)做基礎(chǔ)研究。

2012年碩士畢業(yè)后，在老師和師兄的推薦下，黃鑫炎前往英國帝國理工大學(xué)攻讀博士學(xué)位，師從年輕的吉爾莫·瑞因（Guillermo Rein）教授，研究燃燒學(xué)和林學(xué)的交叉領(lǐng)域——陰燃林火。陰燃，一種低溫?zé)o焰的緩慢燃燒，如生活中常見的香煙、線香和木炭的燃燒，大部分火災(zāi)也都始于陰燃?！耙陨种械哪嗵炕馂槔?，陰燃火會在地下土層中蔓延，持續(xù)燃燒數(shù)月甚至數(shù)年，每年產(chǎn)生的碳排放，相當(dāng)于歐洲所有的碳排放，并形成霧霾，危害公眾安全和健康。”黃鑫炎對自己在英國的研究經(jīng)歷感觸很深?！坝目蒲袠O具全球視野，政府會資助科學(xué)家研究東南亞的森林火災(zāi)，因?yàn)檫@些火災(zāi)造成的碳排放會加速氣候變化，是全人類面臨的共同挑戰(zhàn)?！?/p>

來自西班牙的Rein教授有著南歐人特有的豪爽和激情，這份樂觀到今天也深深地影響著黃鑫炎的科研日常。在帝國理工大學(xué)，剛開始研究陰燃火災(zāi)時并不順利。“博一時，我的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)違背‘常理’——燃料越潮濕反而燒得越快。我懷疑自己做錯了，于是著了魔似地沒日沒夜重復(fù)實(shí)驗(yàn)，最后老師發(fā)現(xiàn)了我的異常。” Rein教授了解情況后，禁止黃鑫炎進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室3個月，并要求他出去訪問交流，換換心情，回來再思考。

后來，黃鑫炎去了新加坡國立大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)訪學(xué)，回到英國后，雖然依然無法解釋自己的實(shí)驗(yàn)，但是能淡定地從新的角度推進(jìn)自己的博士研究，開發(fā)了首個可以準(zhǔn)確描述陰燃林火的數(shù)值模型?！安┦慨厴I(yè)兩年后，再回頭看那些實(shí)驗(yàn)，我才想明白其中的科學(xué)原理，而這已經(jīng)是5年后的事情了。我后來把這些實(shí)驗(yàn)和機(jī)理寫出來，意外拿到了英國物理學(xué)會的最佳燃燒學(xué)論文獎?！弊屪訌楋w一會兒，不要太著急，尤其是基礎(chǔ)研究，并非一朝一夕之功，思路不順的時候不要鉆牛角尖，這是Rein教授對他的忠告?，F(xiàn)在，黃鑫炎也這樣教導(dǎo)自己的學(xué)生，“在港理工，我的博士生基本都是幾個項(xiàng)目穿插著做，經(jīng)常出去交流開會，這樣有助于激發(fā)新的思維”。

前排左起黃鑫炎、Rein教授、Pello教授、Williams教授

在英國，黃鑫炎經(jīng)歷了更完善的科研訓(xùn)練，特別是認(rèn)識到了宣傳和轉(zhuǎn)化科研成果的重要性。他的博士研究成果在《燃燒和火焰》（Combustion and Flame）、《國際野火期刊》（Int J Wildland Fire）等知名期刊發(fā)表，獲得了國家優(yōu)秀自費(fèi)留學(xué)生獎、英國帝國理工大學(xué)最佳熱流體博士論文獎、卡塔爾石油優(yōu)秀博士研究獎、英國燃燒學(xué)會最佳論文獎，以及多次國際會議最佳展板獎和科普作品獎。2015年在習(xí)近平總書記訪問英國期間，黃鑫炎作為留學(xué)生代表，受邀參加了英女王舉行的歡迎閱兵儀式。

2015年年底，黃鑫炎前往加州大學(xué)伯克利分?？逅埂べM(fèi)爾南德斯-佩洛（Carlos Fernandez-Pello）教授課題組繼續(xù)博士后研究，和美國國家航空航天局合作研究太空微重力環(huán)境下的燃燒實(shí)驗(yàn)和國際空間站的消防設(shè)計。如今回到祖國，他也積極參與中國的太空燃燒實(shí)驗(yàn)，并向天宮空間站提出新的實(shí)驗(yàn)方案。“當(dāng)年是趕上了中美科研合作最后的蜜月期，如今的美國完全禁止了中國學(xué)者接觸任何太空項(xiàng)目。”美國國家航空航天局富于開拓精神，敢于嘗試各種新創(chuàng)意，更能連續(xù)30年支持一個科研方向，黃鑫炎對此甚為感慨。2017年的一天，原本計劃繼續(xù)留在美國深造的他，突然收到8位教授內(nèi)容相同的郵件——“香港理工大學(xué)在招火災(zāi)方向的老師，你是最合適的人選?！备劾砉な莵喼拮钤玳_展火災(zāi)研究的機(jī)構(gòu)之一，研究實(shí)力雄厚，從未去過香港的他，由此回國開啟了一段新的科研征程。

立足香港，面向全球：做中國最國際化的火災(zāi)研究

香港是全球人口密度最高的地區(qū)之一，土地稀缺、人口稠密，造就了高樓林立的城市景觀，對建筑消防研究的需求十分強(qiáng)烈。隨著智慧建筑、人工智能、機(jī)器人和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，“智慧消防”的概念逐漸成型。加入港理工建筑環(huán)境及能源工程學(xué)系，黃鑫炎很快和本地的建造業(yè)和消防部門合作，開發(fā)基于人工智能物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防系統(tǒng)，目前他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)是相關(guān)領(lǐng)域全球的領(lǐng)頭羊?！盎馂?zāi)研究大部分都在考慮保護(hù)建筑和內(nèi)部人員的疏散，很少考慮消防救援人員，我想為那些進(jìn)入火海的英雄做點(diǎn)事?！痹谙愀壑黝}研發(fā)計劃的支持下，他的團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)最新的火災(zāi)數(shù)字孿生系統(tǒng)、火場預(yù)測系統(tǒng)以及智能消防機(jī)器人，以期為那些冒著生命危險進(jìn)入火場的消防人員，提供重要的信息和額外的保護(hù)。

早在讀本科時，黃鑫炎就有一些不成熟的創(chuàng)業(yè)想法。經(jīng)過在基礎(chǔ)科研領(lǐng)域的多年沉淀，如今的他更有信心開展產(chǎn)學(xué)研合作?！拔乙恢惫膭顟?yīng)用實(shí)驗(yàn)室的新技術(shù)去創(chuàng)業(yè)，做出新產(chǎn)品去改變世界?！?021年，他指導(dǎo)的博士生黃灝賢就基于實(shí)驗(yàn)室中最新的智慧消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，開發(fā)了“智慧動態(tài)應(yīng)急逃生指示牌”。跟普通指示牌相比，這項(xiàng)產(chǎn)品的亮點(diǎn)在于，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，指示牌可以根據(jù)人工智能對火災(zāi)發(fā)展的預(yù)測，動態(tài)顯示最快最安全的逃生路線。目前，這項(xiàng)技術(shù)已收到了天使投資，在做示范工程，很有市場前景。黃鑫炎期待未來所有的新樓中都安裝上智慧消防系統(tǒng)，進(jìn)一步降低火災(zāi)中的人員傷亡。

“我有一個在職博士生是外企的消防工程師，工作繁忙經(jīng)常加班。后來我發(fā)現(xiàn)，她的工作很多都是重復(fù)性的，如果利用人工智能的方式將其自動化，就可以節(jié)省時間做更有創(chuàng)造性的工作。”于是，黃鑫炎指導(dǎo)這名學(xué)生一起開發(fā)了智慧消防設(shè)計，以此快速判斷建筑是否達(dá)到消防要求?！跋拦こ唐鋵?shí)是一個很保守的行業(yè)，涉及安全問題，每一步都走得比較謹(jǐn)慎。面對高新科技，它更追求可靠性，許多成果要很多年之后才能應(yīng)用?！钡屈S鑫炎相信，隨著人工智能時代的到來，即使是保守的消防領(lǐng)域也將迎來翻天覆地的變化。“我相信方向是對的，雖然目前智能工程設(shè)計還處在初步階段，但是普及之后，對減輕工程師的負(fù)擔(dān)，提高建設(shè)進(jìn)展和消防安全十分有意義。”

隨著中國近年來基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的突飛猛進(jìn)，消防安全也面臨巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇?！拔覈墓こ處煻紭O具創(chuàng)造性，再復(fù)雜的基建都能解決消防問題，但這些重要的經(jīng)驗(yàn)并沒有被轉(zhuǎn)化成新的國際標(biāo)準(zhǔn)。”黃鑫炎時常感嘆大部分的火災(zāi)測試標(biāo)準(zhǔn)和消防法規(guī)都被英國和美國壟斷，簡單地翻譯和抄錄過來是知其然而不知其所以然?！斑@些差距不是靠論文灌水就能追趕的，需要全國的同行一起努力，抓住全球產(chǎn)業(yè)升級和‘一帶一路’的基建機(jī)遇，推進(jìn)中國的消防標(biāo)準(zhǔn)成為國際標(biāo)準(zhǔn)?！被貒倪@幾年，黃鑫炎基于香港國際化的獨(dú)特優(yōu)勢，與美國消防協(xié)會合作梳理全球的消防法規(guī)，和內(nèi)地消防機(jī)構(gòu)探究大灣區(qū)協(xié)同的消防法規(guī)，合作制定電池?zé)岚踩膰H標(biāo)準(zhǔn)，努力向全球推廣中國主導(dǎo)的工程新標(biāo)準(zhǔn)。

相比于建筑火災(zāi)，在森林火災(zāi)的研究方面，我國和世界最前沿的差距更大。“十年來參加了不少頂尖的森林火災(zāi)國際會議，我基本上都是會場上唯一的亞洲面孔，挺孤獨(dú)的，中國的研究完全沒有存在感?！弊?021年起，黃鑫炎成為國際林火學(xué)會中唯一來自亞洲的理事。“目前，基本沒有重要的國際林火會議在亞洲召開，理事會的例會都安排在北京時間凌晨5點(diǎn)，現(xiàn)在我們沒有話語權(quán)，需要大家一起努力?！彼恢惫膭顕鴥?nèi)同行多開展國際合作，積極對外宣傳我國林火研究的成果。

2017年，黃鑫炎回國后，第一時間開始關(guān)注我國林區(qū)的陰燃火災(zāi)現(xiàn)象，近年來北方林區(qū)發(fā)生的越境火、西南林區(qū)導(dǎo)致很多消防員犧牲的“爆發(fā)火”都和陰燃有密切的關(guān)系。他主持的第一項(xiàng)國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目就是借鑒恩師Williams教授在20世紀(jì)80年代提出的經(jīng)典燃燒理論，改進(jìn)并發(fā)展了陰燃點(diǎn)火和熄火的兩個基本準(zhǔn)則。北方林區(qū)人煙稀少，地下的陰燃火災(zāi)難以被發(fā)現(xiàn)和撲滅。在一項(xiàng)最新的研究中，黃鑫炎和團(tuán)隊(duì)揭示了近年來北極高頻的林火與全球變暖的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)了凍土陰燃導(dǎo)致的碳排放接近全人類碳排放的2%，相關(guān)成果已經(jīng)被加拿大林業(yè)局的標(biāo)準(zhǔn)林火模型采用。此研究既是為了警示少有人關(guān)注的北方林區(qū)陰燃火，也是為了致敬幾位恩師多年的教導(dǎo)。

此外，黃鑫炎還在積極推動智慧消防系統(tǒng)在森林火災(zāi)中的應(yīng)用，并和國內(nèi)外的科研機(jī)構(gòu)共同研發(fā)林火的數(shù)字孿生系統(tǒng)?！拔蚁Ｍ軌?yàn)橹袊牧謪^(qū)建立完善的火災(zāi)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。這是一個包括地面的監(jiān)測站、飛機(jī)、無人機(jī)，以及衛(wèi)星等不同層次的監(jiān)測網(wǎng)。這也許很難，但是堅持10年、20年，一定會建成?！?/p>

教書育人，服務(wù)社會

先后在國內(nèi)外多所高校學(xué)習(xí)和科研，黃鑫炎最大的體悟就是，要活到老，學(xué)到老，創(chuàng)新到老。“科研工作漫無止境，幾十年如一日難免會疲倦，所以要保持好奇心，不斷激勵自己。也許回頭發(fā)現(xiàn)自己做的大部分研究都沒有人關(guān)注，短期內(nèi)也不會應(yīng)用。但是只要內(nèi)心堅信，那是有意義的，就應(yīng)該堅持做下去?！边@些年，他就是懷著這樣的初心做科研，并投入了很多精力在科普。黃鑫炎每年組織十多次面向公眾的火災(zāi)演示實(shí)驗(yàn)，鼓勵學(xué)生每周寫科普文章，他的消防科普公眾號“理大火災(zāi)安全科學(xué)”目前有近2000人關(guān)注。同時，他還要求學(xué)生每年都要參加國際會議，畢業(yè)前至少要出國交流半年。“很多中國學(xué)生喜歡埋頭做實(shí)驗(yàn)和寫文章，看著勤奮，實(shí)則懶惰，內(nèi)心害怕出國交流和宣傳，最后變成了‘內(nèi)卷’?！秉S鑫炎堅信，只有具備全球競爭力才能突破“內(nèi)卷”，要去國際上爭奪資源。

自學(xué)生時代起，黃鑫炎陸續(xù)擔(dān)任了50余本期刊近500篇論文的審稿人，多次榮獲同行評議的獎項(xiàng)。他對這項(xiàng)沒有報酬的服務(wù)懷有極大的熱情，一方面因?yàn)樵u審的過程可以提高自己的寫作和見識，另一方面則因?yàn)橥性u議是科研的基石，更是每個科學(xué)家的基本責(zé)任。教學(xué)科研之余，他還擔(dān)任特區(qū)政府消防規(guī)范與技術(shù)顧問和高等法院火災(zāi)調(diào)查專家?！霸陬檰栁瘑T會，我經(jīng)常會審理地標(biāo)建筑的消防設(shè)計，這個過程通常十分漫長。”例如有個重要的基建項(xiàng)目，因?yàn)橄涝O(shè)計不能達(dá)成共識，工程咨詢公司先后改了4輪，兩年多才通過審批。“工程方想在消防方面省錢，政府公務(wù)員則怕發(fā)生火災(zāi)后被追責(zé)，所以作為第三方專家，我需要做出科學(xué)而中立的評估，提高審批效率。否則工程無限期地拖延下去，最后吃虧的還是市民?！?/p>

黃鑫炎的火災(zāi)調(diào)查經(jīng)歷始于一通來自法律援助部門的電話，一個縱火案，兩條人命。“我第一次參與火災(zāi)調(diào)查，就遇上了重大刑事案件，法庭寄來了約2000頁材料，我花了很多時間撰寫調(diào)查報告，至少把我所學(xué)都用上了?！弊鳛檎{(diào)查專家，他要結(jié)合間接證據(jù)和科學(xué)分析給陪審團(tuán)和法庭提供一些不同的視角，他十分欣慰自己能學(xué)以致用。“我有時候想，如果因?yàn)槲姨峁┑膶＜易C詞，讓一個殺人犯逃脫了制裁，我良心何安？或讓一個無罪之人進(jìn)了監(jiān)獄，我又將如何自處？但如果害怕承擔(dān)這份社會責(zé)任，這么多年學(xué)問也白做了?！彼麜r刻謹(jǐn)記科研經(jīng)費(fèi)都是納稅人的血汗錢，知識成果都要回饋社會。

求學(xué)階段良好的師承和科研訓(xùn)練，讓黃鑫炎受益終身，更讓他十分重視教書育人?！霸賯ゴ蟮难芯孔詈笠簿褪墙炭茣系囊恍凶?；作為老師，有教無類才是根本。我不希望學(xué)生變得跟我很像，每個人都有自己的個性特色，有了科學(xué)素養(yǎng)，做什么都有意義?！蹦壳?，他在港理工同時教授本科、碩士、博士的專業(yè)課和通識課，特別注重本科生通過科研項(xiàng)目來理解知識點(diǎn)。他指導(dǎo)的多名本科生，做畢業(yè)設(shè)計時發(fā)表SCI論文，獲得全額獎學(xué)金在劍橋大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、賓夕法尼亞大學(xué)攻讀不同領(lǐng)域的博士。指導(dǎo)的博士生和博士后有的在澳洲任教，在“985”高校做博士生導(dǎo)師，也有的在全球頂尖名校進(jìn)行博士后研究?！爱?dāng)我國培養(yǎng)的博士能去國外一流大學(xué)做老師，當(dāng)全世界優(yōu)秀的學(xué)生都想來中國留學(xué)，國家就真正強(qiáng)大了。”黃鑫炎深感這個目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)道阻且長。

黃鑫炎（左四）和學(xué)生參加香港工程師協(xié)會的頒獎晚宴

目前，黃鑫炎團(tuán)隊(duì)有博士生、博士后和研究助理約20人，探索與火災(zāi)相關(guān)的不同方向?！拔?guī)F(tuán)隊(duì)的風(fēng)格，一般是讓所有人都有自己獨(dú)立的研究課題。有新想法時，幾個人可以自由組隊(duì)，隨時做全新的研究。團(tuán)隊(duì)成員彼此獨(dú)立又相互支持，共同進(jìn)步?！睘榱舜龠M(jìn)學(xué)生與學(xué)術(shù)圈的交流，他鼓勵學(xué)生創(chuàng)建了國際消防工程師協(xié)會的香港學(xué)生分會，是此協(xié)會的第一個亞洲學(xué)生分會。“學(xué)生每個月都會組織國內(nèi)外的專家講座和學(xué)術(shù)沙龍，因?yàn)楸憩F(xiàn)突出，已經(jīng)連續(xù)兩年獲得優(yōu)秀分會金獎了。我為他們驕傲?！?/p>

未來，黃鑫炎希望繼續(xù)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深耕火災(zāi)中的交叉科學(xué)和產(chǎn)學(xué)研合作。同時，聯(lián)合學(xué)界業(yè)界一起推廣新的消防理念和技術(shù)，推動中國制定的國際標(biāo)準(zhǔn)。“在火災(zāi)科學(xué)和消防工程領(lǐng)域，我們還與國外有較大的差距，很多人習(xí)慣性地跟隨國外，不敢創(chuàng)造。希望經(jīng)過我們這一代人的努力，逐步改變這種局面，讓下一代人有更淡然的心，去引領(lǐng)世界的變革?！?/p>