劉禛 孟利錚
“獨創(chuàng)”“最早”“發(fā)明人”……西安電子科技大學電子工程學院教授杜蘭正在“雷達目標識別”研究領(lǐng)域穩(wěn)步前進。她的團隊獨創(chuàng)性地最早提出了高分辨雷達回波統(tǒng)計識別框架;她最早將貝葉斯統(tǒng)計學習方法應用于雷達目標識別;2014年,她以第二發(fā)明人獲得國防技術(shù)發(fā)明一等獎,2015年,又以第二發(fā)明人獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎;2017年2月,她榮獲第十三屆“中國青年女科學家獎”。
杜蘭人如其名,如空谷幽蘭,素凈淡雅。不管是為人師表,傳道授業(yè),還是作為科學家,埋頭實驗,亦或是接受采訪,談及科研成果,她總是一副溫柔舒雅的姿態(tài),舉止斯文,從容自然,讓人心生親近之意。
誰也不會想到,這位80后木蘭一樣的女子,正在從事著雷達信號領(lǐng)域最為困難的研究方向之一——雷達目標識別技術(shù),并且一做就是10余年。
從20世紀30年代起,用電磁波探測目標的雷達技術(shù)逐步被應用于防空。雷達最基本的功能,是對目標進行檢測、跟蹤、成像和識別,而在這四個基本功能中,識別功能是真正使雷達能夠判斷目標屬性、在戰(zhàn)時提升軍隊信息獲取能力的重要功能。早在20世紀80年代雷達目標識別就被美國列為國防關(guān)鍵技術(shù),受到美國等發(fā)達國家的高度重視。
據(jù)杜蘭介紹,從本科畢業(yè)設計時開始接觸雷達目標識別,知道這是非常重要的軍事技術(shù),但在后來長期研究中,她逐漸了解到雷達目標識別是一個很小眾的科研方向,在我國專門負責這塊領(lǐng)域的科研人員寥寥無幾。但是不可否認的是,雷達目標識別研究雖難,卻是當時非常重要的軍事技術(shù)。而讓雷達識別目標的過程更加智能,這在當時的中國,是最具挑戰(zhàn)性的研究方向,是一個不同學科間的“交叉地帶”。對于雷達智能化這一項目,她解釋道:“智能化的雷達和人工智能有些相似。不但能探測、跟蹤目標,還能進一步判斷目標的屬性。”
在師從保錚院士期間,杜蘭接觸到這一新興并充滿挑戰(zhàn)的領(lǐng)域?!半m然讀博期間取得了一些成績,但是,博士快畢業(yè)時更多的卻是危機感和瓶頸感,”杜蘭坦承,“我們在雷達信號處理方面的研究是有優(yōu)勢的,但在機器學習和模式識別方面還有很大欠缺。要想讓雷達目標識別研究更進一步,在結(jié)合雷達回波特性的基礎(chǔ)上,還需要具備最新的機器學習和模式識別方面的知識?!背鲇谶@個原因,2007年9月,她前往美國杜克大學進行博士后訪問學習。她所在的Lawrence Carin教授研究小組做的是基礎(chǔ)的貝葉斯統(tǒng)計機器學習研究。正是這段時間,杜蘭逐漸意識到讓雷達具有更好的“學習”乃至“思考決斷”的能力,才是讓雷達智能化的關(guān)鍵。
為了實現(xiàn)雷達智能化,杜蘭選擇“貝葉斯機器學習”這一陌生的領(lǐng)域作為自己博士后期間需要攻克的新難關(guān)。她最早將貝葉斯統(tǒng)計學習方法應用于雷達目標識別,重點解決了小樣本學習和噪聲穩(wěn)健兩個關(guān)鍵性的工程應用問題。
這是一個理論與實際反復磨合的過程。雷達目標識別不僅僅是理論問題,同時也涉及到系統(tǒng)工程問題。盡管有先進的理念作為支撐,在不同雷達平臺上應用過程中,理論和實際的結(jié)合衍生出了不同的新的問題?;貒?,杜蘭和她的團隊攻堅克難,經(jīng)過在設備上調(diào)試、數(shù)據(jù)處理、再調(diào)試、再改進等一系列反復而漫長的過程,最終在國內(nèi)首次將目標分類方法應用到了型號雷達系統(tǒng)中。這一成果為提升我國現(xiàn)有裝備的信息獲取能力作出了突出的貢獻,她也因此榮獲2015年國家技術(shù)發(fā)明二等獎。
十余載潛心鉆研,十余載領(lǐng)頭創(chuàng)新,杜蘭和她的科研團隊經(jīng)歷過無數(shù)失敗,遭受過嚴重挫折,更收獲了一個個喜人成果,實現(xiàn)了階段性成功。她們不僅在雷達目標識別方面取得突破,在貝葉斯方法理論研究、圖像處理、生物信號分析、智能交通管理等其他應用方面也備受關(guān)注。然而這位人淡如蘭的科研工作者,每每談到目前已經(jīng)取得的科研成果,總是目光清澈,虔誠謙恭。她微笑著說道:“談不上成就,只能說取得了一些進展,這要十分感謝保錚老師的指導和引領(lǐng)。保老師教會我最基本的科研方法,首先是物理概念,其次是數(shù)學算法,還有歸納總結(jié)的能力以及做科研的嚴謹作風。”
研究雷達目標識別技術(shù),時至今日仍然是一項十分艱苦的工作。相比于在實驗室的理論研究,杜蘭需要經(jīng)常去實驗場所從事與研究所合作的工程應用類項目。有些試驗場條件異常艱苦,曾被認為不適合女性參加,但杜蘭都樂于前往,從不說苦叫累。
“無論是在求學讀書的時候,還是工作以后,我都不曾因為自己是女性就對工作降低要求。其實女性與男性的智力水平在生物學意義上并不存在本質(zhì)差異,只是在科研領(lǐng)域,如果要做到和男性同行一樣好,女性就要付出更多。對我而言,雷達目標識別這個研究方向很重要,而我們現(xiàn)在還有很多問題沒有解決,做得還不夠好,所以,我不會放棄,也不覺得苦?!倍盘m堅定的說。
博士階段學會了基本的科研方法,博士后階段學會了如何把握理論前沿,回國工作以來,她在理論和應用相結(jié)合的研究中不斷成長。
對于杜蘭來說,每前進一步都是新的挑戰(zhàn),每一次成績的背后都是堅持的力量。最近初為人母的她,對事業(yè)和家庭的平衡有了新的感悟,身份角色的改變也讓她對人生有了新的理解。她在感激家人和同事給自己的支持與鼓勵的同時,也希望更多的人關(guān)注和理解女科研工作者,使她們可以更加堅定不移地追逐自己的科研夢想。