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朱位秋院士:心连家国 回报家乡

发布时间: 2018-09-12 09:39:14 来源: 义乌商报 作者:

   人物名片朱位秋著名力学专家、浙江大学教授、博士生导师,2003年当选为中国科学院院士。主要从事非线性随机动力学与控制研究,在国际上首次提出与发展了随机激励的耗散的哈密顿系统理论,建立了一个非线性随机动力学与控制的哈密顿理论体系,为解决科学与工程中多自由度强非线性系统的随机动力学与控制问题提供了一套全新而有效的理论方法。科研成果获2002年国家自然科学奖二等奖。

  朱位秋院士在了解一款机器设备。

  朱位秋院士受聘春晗学校名誉校长。

  高新武器装备往往存在一些非线性局部结构,在随机外载荷(例如水流、喷气噪声、路面不平顺等)的作用下往往经受强烈的非线性随机振动。强烈的振动不仅会影响武器装备的性能,甚至会导致武器装备局部或整体结构的破坏,需要对这些非线性随机振动进行有效控制。在上世纪初,结构随机振动的最优控制基本还是采用线性二次高斯控制策略,未考虑到非线性的影响,控制效果不能令人满意。

  从义乌走出的浙江大学教授朱位秋,历经长期的非线性随机动力学与控制研究,在国际上首创了非线性随机动力学与控制的哈密顿理论体系,为解决科学与工程中一系列极其困难的非线性随机动力学与控制关键问题提供了一整套全新而有效的理论方法。这些理论方法已被应用于地震激励下高层建筑与斜拉桥的动力学分析与控制研究,控制效果与效率均优于线性控制。同时,他还相继出版了《随机振动》、《非线性随机动力学与控制———哈密顿理论体系框架》等专著。2002年,朱位秋凭借自己的“随机激励的耗散的哈密顿系统理论”,荣获国家自然科学奖二等奖。

  志存高远迈开追逐梦想的脚步

  1938年的金秋时节,朱位秋出生于义亭镇陇头朱村,其祖母企盼他长大后像金秋的田野一样硕果累累,于是起名“位秋”。在他7岁那年,母亲染上疫病离去,父亲常外出做鱼苗生意,他是在祖母的关爱下读完了陇头朱小学。1951年春,朱位秋考入义乌中学。由于朱位秋勤奋好学,成绩名列全年级的前列,提前半年毕业,并以优异成绩于1953年秋考入杭州高级中学。

  所有成功者的人生经验里,最重要的成分就是他一往无前的抱负和理想。回忆起自己当年立下的目标,朱位秋说他的梦想也是伴随着年龄的增长而改变。但有一点是必须恪守的:我们要为远大的抱负和理想而活着!陇头朱村靠近浙赣铁路,进入小学后,他憧憬长大后能当一名火车司机;进入初中后,全国正兴起建设热潮,需要大量工程技术人员,于是他的目标瞄准了工程师;1956年,新中国提出了“向科学进军”的口号,朱位秋胸中萌生了当一位科学家的美好理想。

  在朱位秋看来,一个人的命运只要同集体的命运连在一起,把人民和国家的位置放在个人之上,才不会迷失方向。在杭州高级中学期间,朱位秋心怀理想,刻苦学习,到毕业时,每门功课都得了5分(全优),并以优异的成绩考入了华东航空学院(现为西北工业大学)。1958年秋,西北工业大学新办工程力学班,在全校抽调60名优秀生去工程力学班学习,朱位秋名列其中。在大学期间,朱位秋喜欢与种种难题结缘,钻研难题的热情越来越强烈,他的学习成绩也越来越好,头两年名列全班第一名。1961年他如愿考上了我国力学与航空界老前辈季文美教授的研究生,从事非线性振动研究。

  二战后喷气飞机日渐风行,喷气飞机向后排出的气流与周围空气摩擦所产生的旋涡,带来了巨大的压力,甚至会造成喷气飞机的尾喷管破裂。如何消除这种剧烈的空气振动所带来的影响,探寻其背后的随机振动原理?在这样的背景下,随机振动理论应运而生。

  “读研究生期间,几乎天天泡在图书馆里,当时能够看到的专业文献我都看完了。”在读研究生期间,怀着对随机振动理论的极大关注,朱位秋开始了这方面的自学,并为以后对随机振动的研究打下了很好的基础知识。

  1964年,朱位秋在西工大书店偶然发现了一本英文版《机械系统的随机振动》。这一次偶然,对他其后长达半个世纪的漫漫学术路产生了重大影响,并将朱位秋引入了国际应用力学的前沿领域,也促成了他与该书作者克兰德尔教授的合作。

  随机振动学科奠基人克兰德尔教授,身兼美国国家科学院、国家工程院和艺术与科学学院3个院士头衔。改革开放后,朱位秋开始与克兰德尔教授通信,并受到这位学术权威的邀请。1981年2月,他以访问学者的身份来到美国威斯康星大学工程力学系,半年后转到麻省理工学院(MIT)机械系,师从克兰德尔教授,在声学与振动实验室工作,真正开始了攻坚随机振动难题、冲击这座理论高峰的壮举。

  勇于创新创立哈密顿理论体系

  随机振动是自然界、工程及社会中普遍存在的现象。诸如地震、台风引发建筑物的振动,道路不平、海浪迫使车船的振动,传输电路中负载的变化带来的波动,生物机体中生物电流的振动,经济、金融市场的随机振荡等等,可说随机振动无处不在,难以预测。面对这一难题,科学家们奉献毕生的精力寻找计算、预测的方法。经过多年的努力,科学家们用概率与统计的方法得到近似解,但计算十分繁杂。面对悬于科学家心头的难题,朱位秋毫不犹豫地选择攻坚。

  提起当年在麻省理工学院期间的学习,朱位秋感慨良多。当年,在美访问的中国学者大都生活拮据。工作中,两个纸箱搭块木板就成了他熬更守夜的工作台;在生活上,一碗牛奶泡饭就成了他最喜欢的食物。

  在麻省理工学院期间,克兰德尔教授交给朱位秋一个难题:研究宽带随机激励下方板的随机振动。成千上万个模态,大量的重频,分布不规则,长期以来,导师克兰德尔都采用模态叠加的办法,十分繁琐,他和他的合作者们也一直没有找到更好的解决办法,于是让朱位秋试试看。让导师没想到的是,朱位秋只用了两个多月,就引入数论的方法非常巧妙地解决了随机振动难题,推导了一个非常简洁的渐近估计公式,把得出的结果与计算机模拟的结果对比,相当准确!

  朱位秋交出的超乎想象的漂亮答卷折服了骄傲的美国教授,克兰德尔对朱位秋的看法彻底改变了,他盛赞这个来自落后的中国的年轻学者是“世界一流的研究者”。因为在当时,朱位秋不过是美国麻省理工学院一个年轻的访问科学家,他在浙大力学系的职称是讲师。他的创新使科学家们告别了传统方法在解决一类随机振动难题时的繁复计算。

  1982年,美国《应用力学杂志》准备出版创刊50周年纪念专集,邀请国际权威人士撰写纪念文章。克兰德尔受邀,他请朱位秋承担这一重任。朱位秋博览世界同行论文,仅用3个月就起草了《随机振动:近期进展评述》一文,以克兰德尔与朱位秋名义发表。这篇文章使朱位秋赢得国际声誉。“我后来知道,不少年轻人就是因为读了此文,才决心进入随机振动这一领域的。”朱位秋告诉记者。

  1984年7月,在朱位秋结束访问MIT(麻省理工学院)后,克兰德尔教授特地给浙大力学系写信,信中是对朱位秋在他的指导下学习和工作一年零九个月的学术评价,称道:“这位杰出的年轻人显然是头等的学者,并有潜在能力成为一位带头的教授与科学研究者。”

  执着追求盯着一个方向不断开掘

  1989年10月至1992年6月,朱位秋再次受聘去美国从事研究。经过无数个日日夜夜的苦思冥想和演绎推导,终于首创性地提出将非线性随机动力学的研究从拉格朗日体系转到哈密顿体系,将非线性随机动力学系统表示成随机激励的耗散的哈密顿系统。按相应哈密顿系统的可积性与共振性,将系统分成不可积、可积非共振、可积共振、部分可积非共振、部分可积共振五类,在国际上首次提出与发展了随机激励的耗散的哈密顿系统理论。

  随机振动理论起自人们研究喷气式飞机向后排出的气流带来的剧烈结构振动,随后拓展到更多的领域,如大风、地震对建筑的影响,等等。前沿难题不断涌现,但朱位秋就乐意与难题打交道。

  在常人看来,求方程的解不外乎就是一个公式一个公式“按部就班”地推演下去,但有时这样并不一定就能得出最快速和最简洁的解。朱位秋跳出了原有的解题思路,大胆运用新的研究体系,得出了随机动力学统一方程的5种解,解决了传统方法难以解决的“非线性随机系统动力学”这一难题,并建立起了独有的“随机激励的耗散的哈密顿系统理论”。运用新的研究体系,朱位秋教授还解决了“方板的宽带随机振动响应”、“求非线性随机动力学系统能量非等分精确平稳解”、“发展非线性随机最优控制理论方法”等难题。

  理想不会抛弃苦心追求的人,而创新又源于长期不懈的钻研。“执着追求,勇于创新”即是朱位秋从事科学研究和成为顶尖人才的真实写照。在浙大工作超过40年,朱位秋一直盯准非线性随机动力学与控制这一个方向不断开掘。从着手开展随机振动领域的研究工作,到最终建立“非线性随机动力学的哈密顿理论体系”,他用了整整20年。提出“非线性随机控制理论”的一系列理论方法,他领导团队又用了十余年,到2015年才算相对圆满地完成研究。

  朱位秋说:“跟在别人后面修修补补,做不出属于自己的东西。要想取得理论上的突破,不仅要有方法上的修修补补,还要有学术思想和研究体系上的重大改变。”同时,他还常用“执着追求,勇于创新”这8个字来勉励年轻学者攀登科学的险峰,“我建议人们追求有限的目标,不要什么都想尝试,浅尝辄止,而是要盯准一个方向,最多两个方向,执着追求。所以我不会换来换去,因为一个人的精力、时间是有限的,广而不精反而做不出原始创新的成果,很难做深做透。”

  情系故土转化成果就想到家乡

  自1953年从义乌中学毕业后走出家乡,到2003年当选中国科学院院士,这些年来,朱位秋潜心科研、不懈追求,不断攀登学术和事业高峰。但无论走得多远,在他的心中始终牵挂着家乡。他充满励志色彩的追逐梦想之旅,其实是一条满怀感恩之情的回家之路。

  对于家乡义乌,朱位秋无论是在国内还是在国外,都非常关心,每逢新闻里有义乌的消息时,他都会认真观看、阅读,并积极宣传、推广义乌。为了让更多的院士了解义乌,到义乌考察,朱位秋十分支持义乌院士专家工作站的工作。在前些年,市科协实施“院士专家智汇集聚工程”,邀请了多名院士专家来为义乌企业转型升级提供智力服务,朱位秋院士名列其中。他表示要把随机动力学的理论扩展应用到各个领域,为家乡企业解决遇到的技术难题。

  2014年9月,我市举办“院士专家义乌行”活动。朱位秋团队是八个受邀院士专家团队之一,一个下午,就有10多家企业单位请朱位秋去指导。

  2015年,我市黑白矿山机械有限公司与院士朱位秋、余永富等签约,共同研发世界一流的矿山破碎生产设备。该项目先后攻克了9项相关技术难题,开创了“粗破机型破碎细料”的先河。该项目研发成功后,已经在浙江的诸暨、嵊州、丽水、义乌以及江苏南通、吉林、内蒙古、江西的大余等省市和地区推广应用。

  2016年3月,市科协负责人在杭州走访朱位秋,提出要在陇头朱村建立院士文化礼堂、协助邀请更多“两院”院士到义乌指导工作等事项,朱位秋表示全力支持。他说,今后要进一步发挥自身专业特长和桥梁纽带作用,努力帮助家乡引进技术、人才和项目,帮助家乡开展科技协同创新,以科技创新驱动家乡产业发展升级,以实际行动助力家乡经济社会发展。

  在今年6月举行的乡村振兴院士专家义乌行暨2018中国森山文化节活动中,朱位秋与来自中国科学院、中国工程院的20多名院士一起参加了国家重点研发计划重点专项“铁皮石斛大健康产品研发”项目的启动仪式。在铁皮石斛大健康产品深入研发高峰论坛上,朱位秋等院士就围绕铁皮石斛功效如何更好为民服务、铁皮石斛产品研发方向拓展、铁皮石斛基础研究加强等问题进行了探讨,现场分享了中国铁皮石斛产业的最新研究成果,为铁皮石斛产业做大做强献计献策。

  对于青年学生,朱位秋更是给予了真切地鼓励和关怀。2014年9月30日,朱位秋来到了宾王中学,参加以“科教兴国与爱同行”为主题的义乌市科普作家协会30周年总结颁奖晚会,给在座的孩子们讲科学梦,给义乌的科普工作者打气鼓劲。“现在成绩优秀、刻苦努力的人非常多,这只是成为科学家的必要条件,而不是充分条件。除了努力,还要懂得抓住机遇。”朱位秋说,他很高兴看到家乡义乌有着浓厚的科普氛围。

  2015年春节期间,一年一届的梅麓奖学金颁奖发布会在义亭镇陇头朱村举行。在会上,大家最爱听的就是朱位秋勤奋好学,不畏艰难,最后成功创立非线性随机动力学与控制的哈密顿理论体系,成为中国科学院院士的奋斗故事。朱位秋寄语年轻人,要成为一名科学家,最主要的是兴趣,发自内心的喜欢。其次,一定要有咬定青山不放松的精神,要耐得住寂寞,不管外界如何变化,依然全身心投入自己喜欢的研究中去。

  “当初,在选择研究方向时,我就喜欢研究最新最难的东西,我做的研究都是没有人做的。我想的事,我做的东西是别人做不了的,这样才能体现我的价值。”也正因此,朱位秋才有了现在的非线性随机动力学与控制的哈密顿理论体系。

  2017年9月,朱位秋来到春晗学校,接受担任该校名誉校长的聘书。在该校航空航天展览馆,朱位秋鼓励学校要继续做好做强航空航天特色;在该校航空航天知识图书馆,朱位秋希望有更多学生走进航空航天图书馆,引导学生走进航空航天,了解航空航天,喜欢航空航天。此后,朱位秋还与该校1300余位师生进行了现场交流。

  回顾自己60多年前艰苦的中学学习生活,他强调初中的学习是创业、求知的基础,作为一名初中生要有创新意识,在学习生活中要有目标和计划,指出对于目标要坚持不懈,不放弃、不被外界所左右,要执着地走下去。做前人没做过的事,勇于进取、敢于创新。他还勉励全体同学,树立远大志向,珍惜时间,把握机会,认真学习,为国家民族伟大复兴努力学习!

  2017年12月23日,义乌中学迎来了建校90周年纪念大会。朱位秋在大会上发表讲话,并衷心希望母校以建校90周年为新的起点,奋发有为、再接再厉,不断深化教育改革,丰富校园文化内涵,培养出更多德才兼备的人才,提高办学水平,努力跻身全国中学第一方阵。

  “我是喝家乡的水长大的,是家乡的水土养育了我,我对家乡充满感恩之情。”每当谈及家乡,朱位秋便抑制不住内心的深情。虽然已经进入耄耋之年,但对于一个真正有所追求的人来说,生命的每个时刻都应该是年轻的。他的回家之路,才刚刚起步……

 

  
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编辑: 程雄
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