用水下機(jī)器人實(shí)現(xiàn)“河?！敝械奶剿?/h1>
2022-05-30 14:00:55周晴晴
科學(xué)中國(guó)人·下旬刊 2022年10期
周晴晴
“認(rèn)認(rèn)真真做人，踏踏實(shí)實(shí)做事。人生如是，科研亦然。”拂過(guò)曾經(jīng)的照片，黃浩乾看到自己學(xué)生時(shí)代青澀但熱情的面龐，由此發(fā)出感嘆。為增加社會(huì)閱歷、沉淀知識(shí)，出身理工科的他曾兼職多項(xiàng)工作，鍛煉自己抗壓抗挫能力的同時(shí)，也練就了沉穩(wěn)的心態(tài)，他將這份感悟一直埋藏于心底，也踐行于自身的追夢(mèng)之旅。
經(jīng)多年拼搏，黃浩乾逐漸從一位籍籍無(wú)名的學(xué)子成長(zhǎng)為河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院副教授，并且憑借水下機(jī)器人等水下自主載體及導(dǎo)航定位技術(shù)，相繼獲得江蘇省儀器儀表學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（排名第?一，2022年）、中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（排名第二，2021年）、中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（排名第二，2017年）、江蘇省高?？茖W(xué)技術(shù)研究成果獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)（排名第二，2021年）、中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（排名第三，2017年）及日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明獎(jiǎng)銅獎(jiǎng)（排名第二，2015年）等獎(jiǎng)項(xiàng)。蘊(yùn)含在成果背后的，是數(shù)年如一日的忙碌與艱辛。
熱情不熄，挑戰(zhàn)不止
天馬行空與腳踏實(shí)地，這樣看似“兩面”的性格在黃浩乾身上得到了平衡。原本在父母親友的建議下一心投身杏林的黃浩乾，卻在“誤打誤撞”中與自動(dòng)化專業(yè)結(jié)下了不解之緣——他于2003年被錄取至中國(guó)礦業(yè)大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)?！爱?dāng)時(shí)我沒(méi)有因?yàn)槠x規(guī)劃而苦惱，而是對(duì)這個(gè)專業(yè)充滿憧憬，既來(lái)之則安之，我有信心學(xué)好”，優(yōu)異的成績(jī)證明，他的努力和堅(jiān)持沒(méi)有白費(fèi)。
干一行愛(ài)一行，4年的本科學(xué)習(xí)不僅為黃浩乾打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，也激發(fā)了他深耕于此行業(yè)的熱忱。于是，在下決心投身科研的同時(shí)，他也堅(jiān)定了考研深造的目標(biāo)，而命運(yùn)卻又與他開(kāi)了個(gè)小小的玩笑。與理想院校和專業(yè)的又一次失之交臂讓他不免有些沮喪，但調(diào)整情緒的過(guò)程并沒(méi)有耽誤太多時(shí)間，因?yàn)樗庾R(shí)到，多學(xué)科、多維度的知識(shí)攝取或許會(huì)更有利于今后的科研發(fā)展。在一番深思熟慮之后，他決定挑戰(zhàn)自己，并主動(dòng)選擇調(diào)劑到南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程專業(yè)?！罢f(shuō)實(shí)話，這個(gè)專業(yè)跟我的本科專業(yè)跨度很大，本科的基礎(chǔ)都是偏弱電控制，碩士專業(yè)則更傾向機(jī)械。在這種情況下，我只能一邊做碩士課題研究，一邊跟機(jī)械類的本科生一起補(bǔ)修相關(guān)課程，每天都安排得滿滿當(dāng)當(dāng)。不過(guò)我非常感謝這段經(jīng)歷，因?yàn)楫厴I(yè)時(shí)我發(fā)現(xiàn)，在自動(dòng)控制領(lǐng)域，我是懂機(jī)械的；而在機(jī)械領(lǐng)域中，我又是懂自動(dòng)控制的。這兩方面的有機(jī)結(jié)合，正是當(dāng)時(shí)很熱門的‘機(jī)電一體化研究方向，這也為我日后博士階段的學(xué)習(xí)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)?！辈粌H如此，知識(shí)的全面融合也給了他較早帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展科研的機(jī)會(huì)。碩士畢業(yè)之際，他獨(dú)立設(shè)計(jì)出了水果采摘機(jī)械手并作為課題組的代表性成果，這對(duì)于一名初入科研的學(xué)生來(lái)講，無(wú)疑是值得驕傲的。
隨后，站在是否繼續(xù)進(jìn)行博士深造的人生路口，黃浩乾從未有過(guò)猶豫。即使周圍很多同學(xué)都已找到高薪工作，但他卻初心未改，甘愿再次歸零，毅然開(kāi)啟人生中第二次跨專業(yè)經(jīng)歷。他回憶道：“博士期間，我之所以選擇東南大學(xué)的儀器科學(xué)與技術(shù)專業(yè)進(jìn)行深造，是源于本科時(shí)期一門名叫‘傳感器技術(shù)的課程，當(dāng)時(shí)覺(jué)得研發(fā)這些精密儀器一定很有趣。不僅有機(jī)會(huì)深入研究，還能將我之前所學(xué)進(jìn)一步拓展?！?/p>
始于興趣，臻于挑戰(zhàn)。黃浩乾一路探索，一路成長(zhǎng)。早在碩士階段就已經(jīng)免修英語(yǔ)課的他，為了提高英語(yǔ)水平，以便高效閱讀國(guó)際期刊和與外國(guó)學(xué)者更好地交流，他又陸續(xù)參加了托福、上海高級(jí)口譯等英語(yǔ)考試。然而當(dāng)有機(jī)會(huì)出國(guó)深造時(shí)，他卻選擇放棄，只為留在國(guó)內(nèi)潛心埋首做好自己的研究，一步一個(gè)腳印地做深做精。
初心未失，拼搏來(lái)日
2017年下半年，黃浩乾正式加入河海大學(xué)，這也是他在科研上厚積薄發(fā)的開(kāi)始。
自我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)的發(fā)展戰(zhàn)略被提出，國(guó)家就高度重視海洋利用、資源開(kāi)發(fā)與持續(xù)發(fā)展，而河海大學(xué)被譽(yù)為“水利高層次創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的搖籃和水利科技創(chuàng)新的重要基地”，無(wú)論是以水利為特色的優(yōu)勢(shì)，還是從“河”向“海”的發(fā)展方向，都深深激勵(lì)著這位早早便將目光投向水下自主機(jī)器人探測(cè)的青年學(xué)者。于是，依托濃厚的學(xué)術(shù)氛圍和優(yōu)秀的科研平臺(tái)，黃浩乾在科研道路上走得更為迅速和穩(wěn)健。近年來(lái)，他陸續(xù)主持國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、軍工項(xiàng)目等國(guó)家及省部級(jí)科研項(xiàng)目十余項(xiàng)，作為核心成員承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等科研縱向項(xiàng)目近十項(xiàng)。
“水下機(jī)器人在開(kāi)發(fā)利用海洋中的作用不亞于火箭和航天飛機(jī)在探索宇宙空間中的作用，而且在水利水電等大國(guó)重器的安全監(jiān)測(cè)方面也起到重要作用?！秉S浩乾堅(jiān)定道，“但目前的導(dǎo)航方式仍無(wú)法滿足機(jī)器人在水下長(zhǎng)航時(shí)高精度導(dǎo)航與定位的要求，并且可靠性也仍舊存在明顯不足，這也是我們后續(xù)的努力目標(biāo)。”一個(gè)個(gè)科研項(xiàng)目仍在有序推進(jìn)，黃浩乾所在的團(tuán)隊(duì)將根據(jù)實(shí)際需求和難點(diǎn)展開(kāi)攻關(guān)，深入開(kāi)展復(fù)雜水下環(huán)境中基于慣性傳感器的自主載體高精度魯棒導(dǎo)航理論和方法的研究，一旦有所突破，其現(xiàn)實(shí)意義不可小覷。
為達(dá)成此目標(biāo)，黃浩乾曾親赴千島湖、長(zhǎng)江、臺(tái)灣海峽等地進(jìn)行大量實(shí)地實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行繁忙科研工作的同時(shí)，作為一名教師，他也深覺(jué)這些來(lái)自實(shí)際水下實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和過(guò)程應(yīng)共享給莘莘學(xué)子。于是，他聯(lián)合課題組中的幾名骨干，開(kāi)始聚力打造一門“復(fù)雜水下環(huán)境高精度導(dǎo)航虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”課程，意在將自己之前的科研成果通過(guò)教學(xué)形式呈現(xiàn)給學(xué)生，為我國(guó)海洋探測(cè)技術(shù)的發(fā)展盡微薄之力。如今，這一課程已獲批為江蘇省首批省級(jí)一流本科課程，但課程建設(shè)的初級(jí)階段就如同他的科研起步之路，籍籍無(wú)名且困難重重?！皣?yán)格來(lái)講這是一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有別于傳統(tǒng)的課程教學(xué)，它只能通過(guò)虛擬仿真展示實(shí)驗(yàn)原理。那么，如何將枯燥的實(shí)驗(yàn)原理和學(xué)生的興趣點(diǎn)相結(jié)合，這既是難點(diǎn)也是課程重點(diǎn)。在攻克的過(guò)程中，我始終有一個(gè)堅(jiān)定不移的想法：這些數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程很寶貴，如果能將其再現(xiàn)，必會(huì)使學(xué)生對(duì)水下載體的導(dǎo)航與定位等專業(yè)知識(shí)有深入細(xì)致的掌握，對(duì)教學(xué)相長(zhǎng)起到積極推動(dòng)作用?！彼?，即便與網(wǎng)站建設(shè)合作公司之間的往返路程要花上兩三個(gè)小時(shí)，他和課題組的學(xué)生們依舊堅(jiān)持每周2～3次前往研討虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)方案。臨近課程申報(bào)前夕，幾個(gè)人更是干脆就住在了公司里，累了就睡，醒了就接著干。這份恒心與堅(jiān)持才使得課程最終獲得廣泛認(rèn)可。
在教學(xué)方面，黃浩乾多次斬獲河海大學(xué)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文指導(dǎo)教師、河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)秀指導(dǎo)教師、教學(xué)成果獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)，但他“踏踏實(shí)實(shí)做人，認(rèn)認(rèn)真真做事”的初心仍未減分毫，他說(shuō)：“這也算是我給學(xué)生們做個(gè)榜樣吧?！倍鴮?duì)銘刻于心底的那片深藍(lán)，他也豪情滿懷：“一定會(huì)緊跟國(guó)家和學(xué)校的發(fā)展，盡我所能奮力拼搏，為水下機(jī)器人高精度導(dǎo)航與控制貢獻(xiàn)己力。在‘河海中實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人的探測(cè)夢(mèng)?！?/p>
（責(zé)編：關(guān)弋）
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干一行愛(ài)一行，4年的本科學(xué)習(xí)不僅為黃浩乾打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，也激發(fā)了他深耕于此行業(yè)的熱忱。于是，在下決心投身科研的同時(shí)，他也堅(jiān)定了考研深造的目標(biāo)，而命運(yùn)卻又與他開(kāi)了個(gè)小小的玩笑。與理想院校和專業(yè)的又一次失之交臂讓他不免有些沮喪，但調(diào)整情緒的過(guò)程并沒(méi)有耽誤太多時(shí)間，因?yàn)樗庾R(shí)到，多學(xué)科、多維度的知識(shí)攝取或許會(huì)更有利于今后的科研發(fā)展。在一番深思熟慮之后，他決定挑戰(zhàn)自己，并主動(dòng)選擇調(diào)劑到南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程專業(yè)?！罢f(shuō)實(shí)話，這個(gè)專業(yè)跟我的本科專業(yè)跨度很大，本科的基礎(chǔ)都是偏弱電控制，碩士專業(yè)則更傾向機(jī)械。在這種情況下，我只能一邊做碩士課題研究，一邊跟機(jī)械類的本科生一起補(bǔ)修相關(guān)課程，每天都安排得滿滿當(dāng)當(dāng)。不過(guò)我非常感謝這段經(jīng)歷，因?yàn)楫厴I(yè)時(shí)我發(fā)現(xiàn)，在自動(dòng)控制領(lǐng)域，我是懂機(jī)械的；而在機(jī)械領(lǐng)域中，我又是懂自動(dòng)控制的。這兩方面的有機(jī)結(jié)合，正是當(dāng)時(shí)很熱門的‘機(jī)電一體化研究方向，這也為我日后博士階段的學(xué)習(xí)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)?！辈粌H如此，知識(shí)的全面融合也給了他較早帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展科研的機(jī)會(huì)。碩士畢業(yè)之際，他獨(dú)立設(shè)計(jì)出了水果采摘機(jī)械手并作為課題組的代表性成果，這對(duì)于一名初入科研的學(xué)生來(lái)講，無(wú)疑是值得驕傲的。
隨后，站在是否繼續(xù)進(jìn)行博士深造的人生路口，黃浩乾從未有過(guò)猶豫。即使周圍很多同學(xué)都已找到高薪工作，但他卻初心未改，甘愿再次歸零，毅然開(kāi)啟人生中第二次跨專業(yè)經(jīng)歷。他回憶道：“博士期間，我之所以選擇東南大學(xué)的儀器科學(xué)與技術(shù)專業(yè)進(jìn)行深造，是源于本科時(shí)期一門名叫‘傳感器技術(shù)的課程，當(dāng)時(shí)覺(jué)得研發(fā)這些精密儀器一定很有趣。不僅有機(jī)會(huì)深入研究，還能將我之前所學(xué)進(jìn)一步拓展?！?/p>
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初心未失，拼搏來(lái)日
2017年下半年，黃浩乾正式加入河海大學(xué)，這也是他在科研上厚積薄發(fā)的開(kāi)始。
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“水下機(jī)器人在開(kāi)發(fā)利用海洋中的作用不亞于火箭和航天飛機(jī)在探索宇宙空間中的作用，而且在水利水電等大國(guó)重器的安全監(jiān)測(cè)方面也起到重要作用?！秉S浩乾堅(jiān)定道，“但目前的導(dǎo)航方式仍無(wú)法滿足機(jī)器人在水下長(zhǎng)航時(shí)高精度導(dǎo)航與定位的要求，并且可靠性也仍舊存在明顯不足，這也是我們后續(xù)的努力目標(biāo)。”一個(gè)個(gè)科研項(xiàng)目仍在有序推進(jìn)，黃浩乾所在的團(tuán)隊(duì)將根據(jù)實(shí)際需求和難點(diǎn)展開(kāi)攻關(guān)，深入開(kāi)展復(fù)雜水下環(huán)境中基于慣性傳感器的自主載體高精度魯棒導(dǎo)航理論和方法的研究，一旦有所突破，其現(xiàn)實(shí)意義不可小覷。
為達(dá)成此目標(biāo)，黃浩乾曾親赴千島湖、長(zhǎng)江、臺(tái)灣海峽等地進(jìn)行大量實(shí)地實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行繁忙科研工作的同時(shí)，作為一名教師，他也深覺(jué)這些來(lái)自實(shí)際水下實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和過(guò)程應(yīng)共享給莘莘學(xué)子。于是，他聯(lián)合課題組中的幾名骨干，開(kāi)始聚力打造一門“復(fù)雜水下環(huán)境高精度導(dǎo)航虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”課程，意在將自己之前的科研成果通過(guò)教學(xué)形式呈現(xiàn)給學(xué)生，為我國(guó)海洋探測(cè)技術(shù)的發(fā)展盡微薄之力。如今，這一課程已獲批為江蘇省首批省級(jí)一流本科課程，但課程建設(shè)的初級(jí)階段就如同他的科研起步之路，籍籍無(wú)名且困難重重?！皣?yán)格來(lái)講這是一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有別于傳統(tǒng)的課程教學(xué)，它只能通過(guò)虛擬仿真展示實(shí)驗(yàn)原理。那么，如何將枯燥的實(shí)驗(yàn)原理和學(xué)生的興趣點(diǎn)相結(jié)合，這既是難點(diǎn)也是課程重點(diǎn)。在攻克的過(guò)程中，我始終有一個(gè)堅(jiān)定不移的想法：這些數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程很寶貴，如果能將其再現(xiàn)，必會(huì)使學(xué)生對(duì)水下載體的導(dǎo)航與定位等專業(yè)知識(shí)有深入細(xì)致的掌握，對(duì)教學(xué)相長(zhǎng)起到積極推動(dòng)作用?！彼?，即便與網(wǎng)站建設(shè)合作公司之間的往返路程要花上兩三個(gè)小時(shí)，他和課題組的學(xué)生們依舊堅(jiān)持每周2～3次前往研討虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)方案。臨近課程申報(bào)前夕，幾個(gè)人更是干脆就住在了公司里，累了就睡，醒了就接著干。這份恒心與堅(jiān)持才使得課程最終獲得廣泛認(rèn)可。
在教學(xué)方面，黃浩乾多次斬獲河海大學(xué)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文指導(dǎo)教師、河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)秀指導(dǎo)教師、教學(xué)成果獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)，但他“踏踏實(shí)實(shí)做人，認(rèn)認(rèn)真真做事”的初心仍未減分毫，他說(shuō)：“這也算是我給學(xué)生們做個(gè)榜樣吧?！倍鴮?duì)銘刻于心底的那片深藍(lán)，他也豪情滿懷：“一定會(huì)緊跟國(guó)家和學(xué)校的發(fā)展，盡我所能奮力拼搏，為水下機(jī)器人高精度導(dǎo)航與控制貢獻(xiàn)己力。在‘河海中實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人的探測(cè)夢(mèng)?！?/p>
（責(zé)編：關(guān)弋）
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——《南水北調(diào)工程中的河海人》
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