Z6.COM新院士忙点啥孙胜利:问策哲学家罗素发动更多人为极小概率事件预测做贡献
发布时间:2023-12-14 20:55:31

  Z6.COM习近日在上海考察时指出,推进中国式现代化离不开科技、教育、人才的战略支撑,上海在这方面要当好龙头,加快向具有全球影响力的科技创新中心迈进。要着力造就大批胸怀使命感的尖端人才,为他们发挥聪明才智创造良好条件。2023年中国科学院和中国工程院院士增选日前揭晓,上海共有18位科技专家当选。他们最近在忙些啥?解放日报·上观新闻推出系列对话报道,听一听他们的科学故事,以及对于科技创新的心得。

  孙胜利简介:中国科学院上海技术物理研究所研究员、博士生导师,致力于特殊环境中红外探测噪声随时空演化规律研究。获国家技术发明一等奖、全国首届创新争先奖、中国航天钱学森杰出贡献奖等。

  53岁的孙胜利喜欢跑上海马拉松。随着近些年越来越多人报名,随机抽签参赛成为他眼中的“极小概率事件”。

  在另一场科研“马拉松”中,他挑战的是红外领域的世界级难题:“极小概率事件”时敏信息的早期发现。

  能否参赛上海马拉松Z6.COM,凭借的是运气。孙胜利带领团队实现广域空间时敏探测技术的跨越式发展,使我国成为少数几个可自主研发该技术的国家之一,凭借的又是什么?当选院士后,孙胜利在忙些啥?日前,解放日报·上观新闻记者采访了孙胜利。

  解放日报·上观新闻记者:人眼看不见红外波段,为何当初你会选择这个领域作为研究对象?

  孙胜利:它代表了地球上自然环境和生物的一个典型特征,这种特征的电磁波辐射峰值为10微米。如果我们的体温发生变化,首先会在这个波段有所反应,而且很难隐藏。数码相机没有光就拍不出来,但红外波段不受光的影响。

  任何物质都有能量,能量的变化会带来信息,而能量变化带来信息的最典型波段就是在红外波段。在时敏信息获取中,不同物体的温度不同,它们所辐射出来的红外线也会有所差异。因此一些涉及安全的应用,红外波段是首选。

  解放日报·上观新闻记者:探测“极小概率事件”的时敏信息,为何是红外领域的世界级难题?

  孙胜利:在一般物理意义上,极小概率事件被认为是不会出现的事件,一旦出现却会造成极大影响和损失。打个比方,此时此刻,有人毫无征兆地在某处扔了一个烟头,存在潜在安全隐患,对此我们的红外系统要能尽早感知察觉。

  这里涉及一个关键问题,怎么区别有用信号和无用噪声?可以说,这是我们团队这些年来做得最得意的一件事。之前大家都认为红外波段不稳定,总是收集到许多噪声,但我们研究发现其实并不是噪声,而是信号,只是我们不认识它而已。为了有效区分噪声和信号,除了在频率上看其不同的特征,我们又增加了一个观察维度:时间,特别是随时间剧烈变化的一瞬间。

  如此一来,信息就从混叠状态被细分了,但与此同时带来一个新的问题——信号变得特别弱。这就是一个矛盾的科学问题,我们做的就是破解这个矛盾。特别是对于那些随机出现、具有非常有限时间窗口的事件,提高探测灵敏度。

  孙胜利:解决相机形变可以说是最难的时候,它在重力场下总是有形变,我们在很长一段时间怎么都解决不了。有一次,我在实验室连续工作好几天,躺在纸板上打盹时,做梦发现相机形变的原因是安装脚异常受力,醒来却发现原来是自己的脚被压在一个箱子下面。我甚至绝望地想过,只有地球上的重力消失,这个问题才能解决。

  每次失败了,大家就说去吃泡面吧,这样可以“顺一顺”,真的吃了好多泡面……

  孙胜利:继续研究红外辐射随时间演化的规律,并会更多地聚焦在微弱信号上,尤其是人工智能系统产生的微弱信号。比如,一个蜂群飞过来,我们要识别出究竟是天然蜂群还是具有智能的人工蜂群。

  解放日报·上观新闻记者:极小概率事件的早期发现极具挑战。你怎么看待挑战?

  孙胜利:我特别有幸在科研生涯的第一站,进入中国科学院上海技术物理研究所,汤定元、匡定波等老一辈科学家奠定了坚实的基础,确立了富有生机的科研方向。我跟随陈桂林院士在风云二号气象卫星扫描辐射计研制团队起步,与裴云天老师等学习科研的基本能力。

  过去获取一幅地球圆盘图信息需要几小时,前辈们把这一时间缩短到了半小时,从而可以更快捕获极端天气。挑战看上去几乎不可能的事,并持之以恒地攻克难关,是我最大的一个收获,令我终身受益。

  解放日报·上观新闻记者:当下,一些重大科学问题的凝练与解决需要协同攻关,对此你有何想法?

  孙胜利:我现在正在做这么一件事,还给它起了个名字“长程无标度关联”,这是借鉴了复杂系统的一个基本理论。有一种鸟群,看上去无组织,但有目标的时候会形成有组织的行为,它们依靠的是彼此之间的简单相互作用,从而长航程飞行并有效地规避障碍物。

  一个人的能力是有限的。哲学家罗素说,人活在世上,主要是在做两件事:改变物体的位置和形状,以及让别人这样干。我们现在联合高校、科技领军企业凝练了一些新的基础问题,希望在一个更远的距离,在极小概率事件预测预报领域做出更多贡献。

  我认为Z6.COM,面对重大科技挑战,只靠简单行政命令和市场行为,无法获得重大突破。未来,需要依靠共同的价值观和信念实现人与人的连接,形成科技攻关新范式。

  十多年前,我们团队关键时刻流失了几位骨干,这促发了我的思考。对于科研人员来说,收入并不是他们时刻关注的唯一因素。对于科学问题是否感兴趣,工作是否得到认可,与基本的经济保障同样重要。过去,作为项目负责人,我要求比较严苛,后来不断改进团队组织方法,做到“流程不停人轮休”,提升整体的效率,不是说做科研就一定是苦不堪言。现在,我们的团队基本稳定,陈凡胜、林长青、于清华、孙海彬、刘高睿等一批青年人才快速成长起来。我认为每个人都是独一无二的,找到国家需求任务和个人兴趣爱好的契合点,可以更好地激发创新活力。

  首先,做科研要探寻客观规律。最本质的“不变量”是什么,这是做科研回避不了的问题。其次,选择一个有挑战的难题。我一直很庆幸当年选择了难题,也就这么过来了。第三,方法非常重要。借助工具,组织团队,团结更多的人,尤其是竞争者和质疑者。

  我越来越体会到,如果有人提出批评,是一件很庆幸的事。批评和质疑中的信息量非常大,能提醒我们少走很多弯路,不同的意见可以成为解决问题的线索。

  我们曾经设计了一个光学系统,去请教一位老专家,他直截了当地说,不可能做出来,还给我们所领导专门写了一封信,认为这个方案不可行。这封信对我的帮助极大,因为老专家提出的关键问题如果不解决,真的就做不下去。当时我们的光学检测工具还没有设计出来,这正是老专家最为质疑的一点,于是我们下力气解决了这个问题。我一直留着这封信,后来这位老专家觉得我们非常了不起,还专门就如何做光学检测工具写了本书。

  解放日报·上观新闻记者:有人形容你是“科研苦行僧”,你每天工作几个小时?

  孙胜利:我一般6点到办公室,22点离开Z6.COM。我从小习惯早起,上大学也从来没有睡过懒觉,已经形成生物钟了。

  解放日报·上观新闻记者:听说你是资深马拉松跑友,团队里也有不少马拉松爱好者。

  孙胜利:我喜欢跑步,跑步时心情特别好。上大学时参加运动会,我有两个保留长跑项目10000米和5000米。后来,喜欢上了跑马拉松。大家有机会可以去跑一跑上海马拉松,不一定跑到终点,可以去感受一下,组织得非常“科学”。

  做科研其实跟跑马拉松差不多,遇到看似极限时,再坚持一下就挺过去了。跑马拉松我还有一个收获,当有了一个科学的组织方法,科研并不痛苦。

  孙胜利:可以用“海纳百川”“追求卓越”来形容我感受到的。上海几乎每一个公园都不一样,打太极可以去虹口公园,打网球可以去曲阳公园。上海既尊重个人选择,城市目标又在每个细节中表达得淋漓尽致。在上海,几乎可以选择任何一个专业做科研,并且与世界相连接。

  这次来上海考察,先去了上海期货交易所,后去了上海科技创新成果展。金融和科创相辅相成,这也是当今世界发展给中国的启发,只有两者有效互动,才能实现高质量发展。

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