人生七十古來稀 夢圓“諾獎”尚可期
——記中國“虛擬儀器”之父應懷樵教授

◎ 實習記者 孟祥萌 張 萌

作為世界一流科學家、我國“虛擬儀器”之父，應懷樵教授1941年在浙江紹興出生，現已邁入了人們所謂的“古稀之年”。錢學森先生說過：“科學是沒有國界的，而科學家是有祖國的。”這句話用在應懷樵身上，就是近半個世紀的歲月里，他始終以“砍柴樵夫”般堅韌與頑強的精神，跋涉在“為中華崛起而奮斗”的科學高峰上，即使面對3次中風、4次心梗這樣的生命挑戰，依然以超人的毅力、堅定的信念，戰勝病魔，執著奮進在創世界一流 “虛擬儀器”的科研陣地上，期待為祖國捧回一個諾貝爾獎杯。

什么是“虛擬儀器”呢？對大多數人來說，這可能還是一個陌生的概念。應懷樵介紹，“所謂‘虛擬儀器’其實并非是傳統的儀器，它是指集數據采集和信號調理器、信號處理技術與PC機技術于一體的軟件制造儀器”。那么，在這條攀登科學高峰的道路上，他到底走過了一條怎樣不平坦的道路呢？

矢志不渝突破虛擬儀器技術

關于虛擬儀器，并不是應懷樵憑空想象出來的，而是在我國重大國防工程核試驗中萌發的。1965年應懷樵在參加國防科研核爆炸防護工程課題——“地下鐵道核爆炸振動噪聲與動力學測試分析”的研究中，發現地鐵道床的下沉殘余位移（0Hz）用硬件設備無法獲得，由此就萌生了虛擬儀器的大膽構想——“用數字算法和軟件取代硬件”。

應懷樵1973年原創性地開始嘗試用數字計算機的軟件數字積分取代傳統硬件模擬積分的方法解決上述難題，1979年獲得成功，這是虛擬儀器的最早成功范例。同年在杭州召開的國防科委核試驗全國防護工程學術會（保密會）上，他原創提出虛擬儀器的核心概念——“軟件制造儀器”，獲得主持會議的中科院鄭哲敏院士、清華大學原副校長張維院士、同濟大學原校長李國豪院士的贊揚和支持。比美國NI公司提出“軟件是儀器”的概念早七年。

“我非常看好虛擬儀器技術的發展前景。”1985年，應懷樵創建東方所，開始系統從事虛擬儀器庫、移動實驗室技術研究。研究所成立后，應懷樵帶領團隊持續創新，突破了虛擬儀器的核心技術，開發出適合便攜機和筆記本使用的小型數采卡和大容量數據采集分析（LCAS）軟件， 研制成功INV303/306/3018系列（臺式和筆記本式）大容量智能數據采集和信號處理系統，以及DASP“達世普”虛擬儀器庫系統。

這是我國最早研制成功的虛擬儀器產品，實現了“把實驗室拎著走”的目標。1988年，該儀器被用于火箭激振錢塘江大橋模態試驗分析；1993年參加北京新技術展覽會并遠赴加拿大，深受國外同行認可；1996年用于神舟載人飛船移動發射平臺模態試驗并獲得成功；2004年用于航天員超重訓練設備臂架系統模態分析并獲得成功。

虛擬儀器的特點有：1.體積小，攜帶方便。傳統的專門儀器可由相應的軟件模塊所替代。2.功能強大，應用面廣，擴展升級方便。一個軟件模塊代替一種儀器，開發新儀器時只需研發相應的軟件模塊，對軟件版本進行升級即可完成儀器的更新換代。3.配合筆記本電腦、數采儀和調理放大、傳感器，可同時實現測試、分析、顯示、記錄和存儲等過程。4.獨創了變時基、變頻基、高精度頻率計、“AVD一入三出”振動全息測量和虛擬擴展通道技術、模態自動化分析等幾十項實用技術。5.追蹤國際新發展，如模態分析模塊包括 ERA、SSI、PolyLSCF、EFDD及東方所發明的PZM、PPM等最新方法及創新模態自動化識別算法（一鍵求模態）。聲學分析模塊可進行聲功率、聲陣列、聲品質分析。毫無疑問，應懷樵及其團隊的科技創新為虛擬儀器領域帶來了一場全新的技術革命。

科技造福人類產業化才是最終出路

為了讓更多的人感受到科技進步帶來的實惠，應懷樵并沒有就此止步，而是將目光投向了更遠處，他要盡全力推動虛擬儀器技術達到世界普及的產業化進程。

實踐證明，“軟件制造儀器”省掉大量昂貴和笨重的硬件材料和人力物力、設備、廠房及能源，便于生產、攜帶，通過網絡傳輸還能實現“云智慧”科學儀器。目前，已廣泛用于國防軍工、航天航空等許多部門，參與完成火箭、神舟飛船、大橋高層建筑和大型機械設備等上百項國家重大工程項目的測試，實現了許多常規儀器和硬件無法實現的功能。據不完全統計，東方所已有2000多家用戶，累計經濟效益超過1億元，為國家節省外匯約數億美元。其經濟價值按我國2007年儀器產值估算，若按軟件取代硬件一半計算，將會產生1000多億元的巨大價值。

正如“諾獎”的創立者曾經踐行的，科學精神與產業之路的生命熔鑄將帶給人類更加美好的未來！或許，這正是以不竭的生命激情與創新意志跋涉于科學與產業化之路的“中國虛擬儀器之父”應懷樵教授所真正鐘情的。“讓INV系統走進每一個實驗室，讓DASP軟件運行在每個試驗臺上”——這是應懷樵的理想，也是他的團隊的奮斗目標。未來的產業化之路還有多遠，我們暫時還無法預測，但是，從應懷樵及其團隊的身上，我們可以看到，希望就在前方。

如今，東方所已初步建立起一支研發與市場開發隊伍。“現在，我們的科研隊伍壯大起來了，從副所長到總工程師都是博士，具有很強的科研能力。下一步，我們將把一些科研人員適時地轉型成為技術支持，直接面向銷售服務，推動銷售隊伍的建設和提升，積極推動產品的市場化。”應懷樵對未來依然充滿信心。

除了開拓市場，應懷樵更沒有忘記研究所的人才隊伍建設。如今，東方所研究團隊已擴大到50余人，擁有博士生、研究生數十名，成為虛擬儀器領域里的一支重要力量。不僅如此，他還與相關院校聯合培養指導碩士、博士和博士后30余名，為國家培養了諸多信號處理、動態測試和虛擬儀器技術的高端人才。

截至目前，應懷樵開發研制的虛擬儀器產品累計銷往科研院所2000余套，初步打開了產業化應用的局面。近日，他們根據自身所取得的科研突破，推出了全新的DASP V10具有重大實用新技術的新型軟件及相關新產品，如包含多種國際上最新最先進方法（最先進的PolyLSCF方法）的模態分析軟件包以及具有國際先進水平的模態自動化分析方法（一鍵求模態）和獨創的國際領先的高精度頻率幅值相位分析，以及超低頻信號快速高精度測試軟件包及雙核24位數采儀、INV-CPCI總線式及INV6260N網絡式數采儀等科研產品。

在全力推動虛擬儀器技術產業化進程的同時，應懷樵對科學界的新事物也極為關注。在2009年桂林全國虛擬儀器大會和2010年沈陽全國振動工程及應用會議上，應懷樵原創提出試驗室網絡云時代——“云智慧儀器試驗室和智慧儀器”與“云智慧故障診斷中心”的構想，提議國家盡快開展相關研究。并在此基礎上建立起“云智慧醫療中心”和“云智慧教育中心”等，為我國搶占高科技的制高點。

永不止步“諾獎”精神長記心間

在應懷樵看來，以“四大發明”為標志，中華民族曾為人類科技進步作出重要貢獻，然而近代以來卻大大落伍了。他認為，伴隨中華民族的偉大復興，中國科學家理應在高科技領域取得原創的重大突破，向“諾獎”沖刺！這不僅是一個科學家的榮譽，更是中華民族屹立世界民族之林的時代要求！

為了追尋心中的科學夢，應懷樵一生中五換專業，并被人們津津樂道。他先在浙江大學學習理論物理、數學力學系應用力學，后在清華大學流體力學專業，學習風洞技術，1965年參加我國原子彈和氫彈的核效應工程試驗，學習原子彈爆炸測試技術，之后又學習了模擬計算機，專業涉及到振動和頻譜分析。正是這五次專業的轉換，讓應懷樵擁有了豐厚的理論知識積淀和實踐經驗的積累，磨就了一雙“砍柴的寶刀”。

很多時候，成功源于堅持，源于對篤定目標的持續付出。由于超負荷的工作，長期加班熬夜和巨大壓力導致過度疲勞，1994年1月，在北京郵電大學學術交流大會報告的講臺上，應懷樵突發腦出血，送往醫院急救，昏迷了三天，左邊半身不遂，出院后，拄上了拐杖。2003年突發腦血栓，2004年，突發心梗阻。三次中風、四次心梗，應懷樵到閻王殿走了7遭，卻繼續用科學技術為人類造福。

這些病痛的經歷，早就讓應懷樵將生死置之度外，他也因此而意識到了培養后續力量以傳承科學夢想的重要性。只要病情稍稍穩定，應懷樵就咬牙硬挺著開始著手各項工作。手腳不聽使喚，他就用大腦思考問題，籌劃研究所發展；腿腳不好，他就拄著拐杖到辦公室，敦促和指導年輕人積極進取，并提出了東方所企業文化，精神追求，道德情操成功法則十八條（336字）。此外，通過任兼職教授、博士生合作導師、舉辦講座等形式，他為國家培養了一大批國內急需的動態測試與信號處理技術方面的專業人才。

在向諾貝爾獎沖刺的背后，其實更重要的是諾貝爾精神，支撐他一次次度過難關的正是中國科學界應為人類文明進步作出更大貢獻的使命感與榮譽感！懷著振興中華、造福人類的理想追求，他數十年如一日，嘔心瀝血、將全部精力投入虛擬儀器（VI）科學研究之中，自主創新112項新技術，攻克“十大世界性難題”并填補國內空白，特別是對“傳遞函數的測試及實時控制和反演關鍵技術”的成功突破。《香港文匯報》曾在2011年4月對應懷樵做出了如下評價：

應教授原創性地提出由軟件構成的在數采過程中實時快速精確測試幅頻和相頻曲線，并通過YSL專門技術實時實現傳遞函數的控制和反演，已在DASP軟件中取得成功應用。此技術可以極大擴展儀器的頻率測試范圍，提高測試精度，極具國際競爭力。使得中美兩國創造的虛擬儀器達到可以問鼎諾貝爾物理學獎的具有世界性重大意義成果的程度。其意義可與光纖之父諾貝爾獎得主高錕教授的光纖通信的成果相提并論。是中華民族繼古代“四大發明”之后，對人類文明有重要意義和影響的現代發明之一。

成為世界一流的科學家，為國爭光一直都是深埋在應懷樵心中的夢想，而他也毫不諱言自己對“諾獎”的鐘情。在他看來，“諾獎”不僅是一種崇高的榮譽，更是激勵創新、造福人類的精神泉源。或許，正是有了像應懷樵這樣堅持不懈不斷攀登的科學家，讓我們有理由相信，只要中國科學家們堅守對夢想的執著追求，在不久的將來就可以在世界的科技舞臺上手捧“諾獎”而歸。