應(yīng)懷樵：關(guān)于虛擬儀器的諾貝爾獎情懷

◎文/李雪

“上世紀(jì)60年代，實驗室用火車?yán)摺?973年應(yīng)懷樵開始自行嘗試用數(shù)字計算機(jī)的軟件數(shù)字積分取代傳統(tǒng)硬件模擬積分的方法解決上述難題，1979年獲得成功。同年，作者提出‘軟件制造儀器’的概念，與7年后NI公司‘軟件是儀器’的概念不謀而合！”

這是出現(xiàn)在美國NI公司GSDzone—LabVIEW圖形化設(shè)計門戶網(wǎng)站論壇上的一段評論。他們口中那位“虛擬儀器最早的構(gòu)建者”、“中國虛擬儀器之父”、北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所名譽所長應(yīng)懷樵教授卻沒有太多時間去回憶，他的半生都在不斷往前趕。

創(chuàng)新技術(shù)，世界領(lǐng)先

1985年，隨著東方振動和噪聲技術(shù)研究所的成立，應(yīng)懷樵正式將“DASP虛擬儀器庫——振動噪聲、模態(tài)分析移動試驗室技術(shù)”立題研究，力求實現(xiàn)“把試驗室拎著走”的目標(biāo)。之后的20年，他與清華、北大、中科院聲學(xué)所、中科院力學(xué)所、中國鐵道科學(xué)院等十多個單位合作，終于研發(fā)完成了DASP虛擬儀器庫——振動噪聲、模態(tài)分析移動試驗室軟件系統(tǒng)和INV系列數(shù)據(jù)采集儀的研制。據(jù)介紹，該項目包含100多項信號處理新技術(shù)，其中20多項國內(nèi)首創(chuàng)、國際領(lǐng)先的重大創(chuàng)新成果和重大技術(shù)突破，特別是十大世界性技術(shù)難題的突破，極大地提升了我國在虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域的科研水平。

一是基于平臺式設(shè)計的Ⅵ庫技術(shù)。用軟件制造儀器，軟硬件結(jié)合取代傳統(tǒng)儀器，這一具有里程碑式劃時代意義的新路線對儀器制造業(yè)和測試技術(shù)界產(chǎn)生巨大影響，代表了我國在VI研發(fā)方面的最高水平。

二是變時基(VTB)傳遞函數(shù)（導(dǎo)納）測量分析方法，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，獲國家發(fā)明專利。已完成神舟飛船750噸移動發(fā)射平臺、“長三捆”大型運載火箭、航天員超重訓(xùn)練機(jī)模態(tài)實驗等數(shù)十項國家重點項目，效果優(yōu)良。

三是高精度頻率、幅值、相位和阻尼測量技術(shù)。東方所原創(chuàng)的高精度頻率計和幅值計，比國外常規(guī)方法提高精度100萬倍，具有重大國際影響力。

四是超低頻信號快速測量技術(shù)，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

五是原創(chuàng)倒熵熵、倒熵富、倒富熵三種倒熵譜分析方法，達(dá)到倒譜分析的國際領(lǐng)先水平。

六是FFT/DFT分析方法，成為目前頻譜細(xì)化主要方法之一，達(dá)到國際領(lǐng)先。

七是振動全息AVD“一入五出”實時測試分析創(chuàng)新技術(shù)，原創(chuàng)性地提出了全程微積分方法，實現(xiàn)AVD“一入五出”振動全息實時動態(tài)連續(xù)測量，達(dá)到國際領(lǐng)先。

八是自動化模態(tài)分析方法。一般人員通過簡單操作即可獲得專家級的模態(tài)分析結(jié)果。

九是24位“雙核”變幅基A/D高精度超量程160dB數(shù)采儀技術(shù)達(dá)到國內(nèi)首創(chuàng)，國際領(lǐng)先。

十是突破傳遞函數(shù)的測試及實時控制和反演關(guān)鍵技術(shù),為提高儀器測量精度和范圍開辟新途徑。此技術(shù)是一項世界難題，可極大擴(kuò)展儀器的頻率測試范圍，提高測試精度，極具國際競爭力。

“該系統(tǒng)功能強(qiáng)大，技術(shù)創(chuàng)新多，測試精度高，效率高，效果好，體積小，重量輕，便于攜帶，應(yīng)用范圍廣，主要技術(shù)指標(biāo)居國內(nèi)領(lǐng)先水平，達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分技術(shù)如變時基、變頻基、倒熵譜、精熵譜、擬小波等技術(shù)指標(biāo)居國際領(lǐng)先水平。”對此，中國振動工程學(xué)會振動與噪聲控制分會的專家們一致給予了這樣的評價。

科技報國，孜孜以求

1994年1月，在北京郵電大學(xué)學(xué)術(shù)交流大會報告會的講臺上，應(yīng)懷樵突發(fā)腦出血送往醫(yī)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(fā)腦血栓；2004，突發(fā)心梗阻……

十幾年中，應(yīng)懷樵在“閻王殿”轉(zhuǎn)了七個圈，直到現(xiàn)在，也沒有徹底康復(fù)。盡管如此，他還是充分利用時間，身體一有好轉(zhuǎn)就開始工作。手腳不聽使喚，他就用大腦思考問題，籌劃研究所發(fā)展；腿腳不好，他就拄著拐杖到所里辦公，敦促和指導(dǎo)年輕人積極進(jìn)取，并提出了東方所企業(yè)文化、精神追求、道德情操、成功法則十八條等?！吧幌?，奮斗不止，讓INV系統(tǒng)走進(jìn)每一個實驗室，讓DASP(達(dá)世普)軟件運行在每一個實驗平臺上，這是我的理想，也是東方所年輕后生們一直奮斗的目標(biāo)！”應(yīng)懷樵如此表示。

目前，東方所研發(fā)的DASP虛擬儀器產(chǎn)品能取代高性能的頻譜分析儀及高性能動態(tài)信號分析儀，在國內(nèi)(包括香港、澳門)已經(jīng)有2000多家用戶。1988年錢塘江大橋模態(tài)試驗、1995年長三捆運載火箭全箭模態(tài)試驗、1996年“神舟”號載人飛船移動發(fā)射平臺模態(tài)試驗、2004年航天員超重訓(xùn)練設(shè)備臂架系統(tǒng)模態(tài)分析、2008年北京奧運會場館鳥巢的動態(tài)測試……幾乎在每個時代的重大工程中，都有著該系列產(chǎn)品的影子，多年來，參與完成了上百項國家重大工程項目的測試，累計經(jīng)濟(jì)效益超過2億元。可以說，該系列技術(shù)的出現(xiàn)，打破了此類儀器長期依賴進(jìn)口的局面，為國家節(jié)省了數(shù)億美元外匯。按照我國2007年儀器產(chǎn)值和以軟件取代50%硬件的費用來計算，該成果一旦推廣，將產(chǎn)生1000億元/年的巨大價值。

2007年，在第二屆全國虛擬儀器學(xué)術(shù)交流大會上，專家們充分肯定了東方所在虛擬儀器領(lǐng)域上的突出地位和卓越貢獻(xiàn)，應(yīng)懷樵更被業(yè)內(nèi)外人士廣泛地稱為“中國虛擬儀器之父”和中國虛擬儀器的創(chuàng)始人和奠基者。中國科學(xué)報、科技日報、光明日報、人民日報、香港大公報、文匯報、新華網(wǎng)、人民網(wǎng)、央視網(wǎng)和鳳凰網(wǎng)等媒體均有大幅報道。港媒《創(chuàng)新中國》甚至認(rèn)為，該成果“可與‘光纖之父’諾獎得主高錕教授的‘光纖通信’的成果相提并論，被認(rèn)為是可以問鼎諾貝爾物理獎的具有世界性重大意義的成果，是中華民族繼古代四大發(fā)明之后，對人類文明有重要意義和深遠(yuǎn)影響的現(xiàn)代發(fā)明之一”。

總有一些坐標(biāo)振奮人心。在中國本土科技界，應(yīng)懷樵被評論界譽為“距離諾獎最近的中國人之一”。追求諾獎，原就是中國夢，作為一位科技工作者，有此情懷也很自然?，F(xiàn)在，他正致力于第五代儀器“云智慧儀器”的研發(fā)，力圖用原始創(chuàng)新之花探索一條攀登諾獎的成功途徑。

科技報國的強(qiáng)烈責(zé)任感使應(yīng)懷樵教授在古稀之年仍在創(chuàng)新的道路上孜孜以求。在提出“軟件制造儀器”30年之后的2009年，他再次原創(chuàng)性地提出了“云智慧儀器”的概念。2012年5月24日，在北京國際科技博覽會“2012中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”上，應(yīng)懷樵作了《云智慧時代的第三次工業(yè)革命正在走來——從“軟件制造儀器”到“軟件制造一切”》的主題報告，并提議國家盡快開展相關(guān)研究，搶占世界科學(xué)的高峰。

他認(rèn)為，第三次工業(yè)革命應(yīng)等于“新能源＋互聯(lián)網(wǎng)＋軟件制造＋云計算”，簡稱“云智慧”時代。“云智慧技術(shù)是‘軟件制造’與互聯(lián)網(wǎng)及云計算的緊密結(jié)合，是第三次工業(yè)革命和制造業(yè)革命浪潮的先驅(qū)，亦是它的核心發(fā)動機(jī)?！?/p>