人民日報(bào):為建設(shè)科技強(qiáng)國貢獻(xiàn)青春力量
黨的二十大報(bào)告提出,加快建設(shè)國家戰(zhàn)略人才力量,努力培養(yǎng)造就更多大師、戰(zhàn)略科學(xué)家、一流科技領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、青年科技人才、卓越工程師、大國工匠、高技能人才。
新征程上,青年人有更為廣闊的奮斗天地,他們敢想敢拼、善作善為,努力成為國家事業(yè)發(fā)展的主力軍。本版推出“新征程上的青年工程師”系列,聚焦工程師隊(duì)伍中的年輕人。
——編 者
國之重器,承載著中華民族偉大復(fù)興的中國夢,彰顯著中國的實(shí)力和底氣。當(dāng)前,新一輪科技革命浪潮奔涌,放眼中華大地,國之重器砥柱中流,核心技術(shù)加快攻關(guān),創(chuàng)新活力競相迸發(fā)。
有這樣一群青年工程師,他們緊盯科技前沿,在國家重大項(xiàng)目中刻苦攻關(guān)、施展才華,以青春力量賦能國之重器。近日,記者走近3位青年工程師,一起來聽聽他們的故事。
曾耀祥:
勇做創(chuàng)新先鋒
曾耀祥從事科研工作11年了,這位青年工程師的成長軌跡幾乎完美契合了過去10年國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的歷程。
2018年,這位中國航天科技集團(tuán)一院總體設(shè)計(jì)部十一室載荷與環(huán)境副主任設(shè)計(jì)師年滿30歲?!叭ⅰ边@一年,他改變了半個(gè)多世紀(jì)的“火箭彈性載荷設(shè)計(jì)方法”,讓火箭更輕、運(yùn)載能力更強(qiáng),“如果沒有國家鼓勵(lì)科技創(chuàng)新的氛圍,沒有航天系統(tǒng)讓年輕人挑大梁的環(huán)境,我們就沒法挑戰(zhàn)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)‘規(guī)則’,做出真正的創(chuàng)新?!痹檎f。
載荷參數(shù)是火箭設(shè)計(jì)的依據(jù),通常情況下,先有載荷參數(shù),再進(jìn)行火箭設(shè)計(jì)。此前,曾耀祥所在團(tuán)隊(duì)的“載荷設(shè)計(jì)”,一直是沿用20世紀(jì)60年代的方法。
近幾年,我國火箭發(fā)射密度大、新型號數(shù)量多,尤其是接連立項(xiàng)的長征七號甲、長征八號等新型火箭,若是采用原有的“載荷設(shè)計(jì)方法”,火箭的運(yùn)載能力達(dá)不到預(yù)期目標(biāo),“這個(gè)問題不解決,新型火箭就得改結(jié)構(gòu)?!痹檎f?;鸺坏└慕Y(jié)構(gòu)就意味著每個(gè)部段都得改,將增加很多試驗(yàn),研制經(jīng)費(fèi)隨之增多,更重要的是研制周期必然受到影響。
如何在不更改火箭結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,讓火箭“體重”更輕但運(yùn)載能力更強(qiáng),成為研制的難點(diǎn)。
在一次項(xiàng)目討論會上,型號總師再次提出這個(gè)問題,希望各個(gè)系統(tǒng)各自尋找突破口。
當(dāng)時(shí),現(xiàn)場陷入了片刻沉寂。畢竟火箭各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)經(jīng)受了數(shù)十年的檢驗(yàn),不是說改就能改的。
“我可以對‘載荷設(shè)計(jì)方法’做些優(yōu)化。”曾耀祥的一句話打破了現(xiàn)場的沉寂。此后近半年的時(shí)間里,他每到周末,都紋絲不動(dòng)坐在辦公桌前推導(dǎo)各種公式、算法,一張張草稿紙上寫滿了密密麻麻、別人一看就會覺得枯燥無味的公式。
有時(shí)候坐得太久,脖子和腰都有些僵硬了,曾耀祥就去外面跑步、散步,但身體在放松的同時(shí),他的腦子里依然在想著各種公式與算法。有時(shí)候突然有了靈感,他會加快步伐,越跑越快,希望趕緊回去繼續(xù)算下去。
“‘載荷設(shè)計(jì)方法’就像一個(gè)‘黑匣子’,沒辦法提前驗(yàn)證,必須完全正確,萬一錯(cuò)了,火箭就會在空中解體?!痹樘寡?,這項(xiàng)任務(wù)用“萬無一失、一失萬無”來形容毫不為過。
“要細(xì)化載荷設(shè)計(jì)規(guī)范,又要保證新的設(shè)計(jì)方法沒有問題,那就得弄清楚60多年前的設(shè)計(jì)思路、依據(jù)和原理?!痹橄氲搅恕拜d荷設(shè)計(jì)規(guī)范”的編寫者們。
曾經(jīng)的編寫者現(xiàn)如今都已經(jīng)七八十歲,退休在家,得知曾耀祥的想法后,他們都很支持,但也提出了質(zhì)疑。
施鈞昭是“載荷設(shè)計(jì)規(guī)范”的編寫者之一,他也曾對曾耀祥的設(shè)計(jì)方法提出過質(zhì)疑:“之前的方法很穩(wěn)妥,你用新的方法提出的參數(shù)準(zhǔn)確嗎?”趁著施老來單位開會的機(jī)會,曾耀祥將自己的推導(dǎo)模式驗(yàn)證給他看。最后,施老認(rèn)同了曾耀祥的設(shè)計(jì)方法。
2018年8月24日,曾耀祥優(yōu)化完成的“載荷設(shè)計(jì)方法”迎來了“大考”??傮w設(shè)計(jì)部的10余位相關(guān)專家組成的評審組,專題對曾耀祥的“載荷設(shè)計(jì)方法”進(jìn)行評審。
“新的‘載荷設(shè)計(jì)方法’理論依據(jù)充分,參數(shù)翔實(shí)準(zhǔn)確。”總體設(shè)計(jì)部副總師、評審組組長潘忠文說,“新的‘載荷設(shè)計(jì)方法’對火箭發(fā)展很有意義,按照這個(gè)方法計(jì)算,大型火箭載荷基本可降低15%左右,而且,我們一些新型火箭不用改結(jié)構(gòu)也能提升性能?!?/p>
創(chuàng)新需要智慧,也需要勇氣。可干可不干的事情,曾耀祥主動(dòng)承擔(dān),在枯燥繁重的工作中,這位年輕人卻做起創(chuàng)新先鋒,享受著探索的快樂。
劉釗:
讓算力改變世界
一臺電腦、兩個(gè)顯示器,日復(fù)一日地設(shè)計(jì)和編寫代碼……乍一看,國家超級計(jì)算無錫中心研發(fā)部副主任、高級工程師劉釗的工作好像和普通程序員沒有區(qū)別,但實(shí)際上,他的工作電腦還連接著一個(gè)大家伙——“神威·太湖之光”超級計(jì)算機(jī)。借助“神威”的“威力”,他正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行著一項(xiàng)“風(fēng)資源預(yù)測和風(fēng)機(jī)選址”的應(yīng)用項(xiàng)目,幫助一家能源龍頭企業(yè)解決關(guān)鍵難題:中國這么大,風(fēng)機(jī)選在哪里合適?
說到這項(xiàng)工作,還要先從劉釗每天打交道的超級計(jì)算機(jī)說起。
2016年6月落戶于江蘇省無錫市濱湖區(qū)蠡園開發(fā)區(qū)的“神威·太湖之光”超級計(jì)算機(jī),是國家超算布局的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。和一臺只安裝一片CPU的家用計(jì)算機(jī)不同,“神威·太湖之光”非常龐大:由40個(gè)運(yùn)算機(jī)柜和8個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜組成,內(nèi)部安裝了40960個(gè)中國自主研發(fā)的眾核處理器,在運(yùn)行時(shí),將近1100萬個(gè)計(jì)算核心齊心協(xié)力完成復(fù)雜任務(wù),它1分鐘的計(jì)算能力,相當(dāng)于72億人同時(shí)用計(jì)算器不間斷計(jì)算32年。
“跑”得這么快,“神威”能做什么?
劉釗舉例說,小到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)、大到氣象災(zāi)害的應(yīng)對,人類在真實(shí)世界中試錯(cuò)的成本比較高,甚至全無這樣的機(jī)會,而借助超級算力,就可以“跑”進(jìn)未來看看,幫助我們做出最佳決策。
今年36歲的劉釗,2008年從北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系畢業(yè)。當(dāng)時(shí)我國初步具備了研制高端超級計(jì)算機(jī)的能力,但放眼國際,我國的超算能力還處于中端水平,許多關(guān)鍵部件受制于人。攻讀計(jì)算機(jī)專業(yè)的劉釗逐漸明晰了自己的夢想:將知識和精力,投入中國的超級計(jì)算機(jī)事業(yè)中去。
2015年,在國家超算無錫中心剛剛建立之時(shí),劉釗被選為第一批技術(shù)骨干加入其中。
“有了跑得快的硬件,還需要將硬核本領(lǐng)完全發(fā)揮出來的軟件。”劉釗介紹,軟件開發(fā)初期面臨的最大難題,是這個(gè)系統(tǒng)已產(chǎn)生了超過200萬行代碼,而對于“神威”這樣的新型國產(chǎn)超算,國外經(jīng)驗(yàn)和編程模式都無法匹配。要解決“水土不服”的問題,就要先對200多萬行代碼進(jìn)行“翻譯”,重新設(shè)計(jì)和編寫,讓新代碼適用于國產(chǎn)超級計(jì)算機(jī)。
200多萬行代碼,是行業(yè)的“天花板”級別,也是“神威·太湖之光”實(shí)力的體現(xiàn)。劉釗回憶,“翻譯”的關(guān)鍵期,大樓內(nèi)部的軟硬件設(shè)施和應(yīng)用設(shè)備開啟“機(jī)房優(yōu)先”,這群平均年齡只有28歲的青年工程師,夏天靠幾臺大型工業(yè)風(fēng)扇降溫,早上8點(diǎn)后的樓面好像蒸籠一樣熱;到了寒冬,就靠著取暖器驅(qū)走嚴(yán)寒,燃燒起奮斗之火。
7年來,劉釗和他的團(tuán)隊(duì)以多維度并行及系統(tǒng)性優(yōu)化的創(chuàng)新方法,高效支持了大氣模擬、海洋模擬、工業(yè)仿真等關(guān)鍵科學(xué)應(yīng)用在國產(chǎn)超算系統(tǒng)上的運(yùn)行,將“神威·太湖之光”超級計(jì)算機(jī)每秒十億億次的超強(qiáng)計(jì)算力,切實(shí)轉(zhuǎn)化成為基礎(chǔ)科研和工程創(chuàng)新的探索能力。
2017年,對于劉釗來說是極具紀(jì)念意義的一年。那一年,“神威·太湖之光”相關(guān)應(yīng)用項(xiàng)目獲得國際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)“戈登·貝爾獎(jiǎng)”及一項(xiàng)提名獎(jiǎng)。其中,便有他參與的“地球系統(tǒng)模式”項(xiàng)目。
“通過這個(gè)項(xiàng)目,可以‘前知五百年,后知五百年’!”劉釗介紹,將某地區(qū)氣象衛(wèi)星、氣象臺等的零星歷史數(shù)據(jù)下載并嵌入系統(tǒng),超級計(jì)算機(jī)就能通過大量復(fù)雜的比對和運(yùn)算,把空白年份“填空”、將錯(cuò)誤數(shù)據(jù)“糾偏”,既能推演自工業(yè)革命開始地球氣候的巨大變化,也能向未來推演幾百年后大氣演變、海洋演變等自然生態(tài)趨向,從而細(xì)致地模擬出地球生態(tài)演變的過程。5年來,該項(xiàng)目的模擬精度已從一座城市的氣候變化,精確到了街道級的氣候模擬。
“風(fēng)資源預(yù)測和風(fēng)機(jī)選址”正是“地球系統(tǒng)模式”的一個(gè)重要應(yīng)用方向?!斑^去沒有超級計(jì)算機(jī)的時(shí)候,只能依靠人力跋山涉水,運(yùn)送設(shè)備到每一座山頭探測,不僅時(shí)間長、危險(xiǎn)大,而且由于風(fēng)力的不確定性,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性還比較低。”劉釗自豪地說,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在中國地圖上劃分出10個(gè)網(wǎng)格,篩選出過去20年來年均風(fēng)資源最為豐富的地區(qū),再將這些網(wǎng)格進(jìn)一步分解成一個(gè)個(gè)小網(wǎng)格,逐格比較、一一定位,經(jīng)過多次試驗(yàn)調(diào)試后,最終在甘肅、福建、云南等地確定了多處風(fēng)場建設(shè)地址,幫助龍頭企業(yè)實(shí)現(xiàn)了發(fā)電效能的最大化、助力國家雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
雍海林:
追著“星星”奔跑
上午10點(diǎn),安徽合肥,中國科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院的一間辦公室中,討論聲一陣高過一陣?!靶l(wèi)星軌道高度增加,對地面站建設(shè)提出了一些新要求”“日光條件下,光學(xué)跟蹤的信噪比計(jì)算還得再復(fù)核一下”“目前,技術(shù)上還存在不少難點(diǎn)”……趁著大伙都在,難得沒有出差,雍海林和同事們你一言我一語,商量起中高軌量子衛(wèi)星地面站技術(shù)方案來。
作為科大國盾量子技術(shù)股份有限公司的系統(tǒng)工程師,今年36歲的雍海林,與量子結(jié)緣已有14年。從學(xué)生時(shí)代在青海湖湖心島上開展自由空間量子實(shí)驗(yàn),到遠(yuǎn)赴西藏阿里參與“墨子號”地面站建設(shè),這位年輕的工程師始終扎根一線。
2008年,還在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)讀研的雍海林,懷揣著對量子通信的好奇,成了學(xué)校量子物理與量子信息實(shí)驗(yàn)部自由空間研究組的一員?!澳嵌螘r(shí)間,我們每年都往青海湖跑,短的有個(gè)把月,長則要待半年。在那兒研究量子糾纏分發(fā)和隱形傳態(tài),得把‘墨子號’星地鏈路的科學(xué)實(shí)驗(yàn)先在水平鏈路上做一遍。”雍海林回憶。
湖心島山頂沒水,他就背著水桶,一點(diǎn)點(diǎn)從山下運(yùn)上山;野外實(shí)驗(yàn)遇到狂風(fēng)暴雨,不顧豆大的雨點(diǎn)往臉上拍,雍海林和隊(duì)友牢牢扶住帳篷,避免里面的望遠(yuǎn)鏡被雨淋壞;白天陽光強(qiáng)烈,光子信號容易淹沒在噪聲中,實(shí)驗(yàn)總在晚上進(jìn)行,他熬過一個(gè)又一個(gè)夜晚,全球首個(gè)上百公里的自由空間量子隱形傳態(tài)和量子糾纏分發(fā)也終于在2012年實(shí)現(xiàn)。
“技術(shù)實(shí)現(xiàn)是工程師的事,要把科學(xué)家星地量子通信的夢想一點(diǎn)點(diǎn)變成現(xiàn)實(shí)?!?016年,雍海林奔赴海拔5100米的“墨子號”阿里站,擔(dān)任隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)站副主任設(shè)計(jì)師,參與量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)及后續(xù)實(shí)驗(yàn)。在阿里站的一年多時(shí)間里,除了需要克服高原反應(yīng)和冰天雪地帶來的困難,雍海林還得解決地面站的技術(shù)難題。
2016年8月16號,世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空。星地量子通信實(shí)驗(yàn)得在地面和太空間傳輸光子,信息加載在單光子的偏振態(tài)上,這不僅要求瞄準(zhǔn)精度,還意味著要實(shí)現(xiàn)偏振保持。不承想,衛(wèi)星上天后,就遇到了偏振誤碼率超出預(yù)期的情況。“我們幾個(gè)站配合載荷團(tuán)隊(duì)立即展開原因分析。針對偏振不佳,經(jīng)過研判,發(fā)現(xiàn)是衛(wèi)星進(jìn)入太空后,受空間環(huán)境影響造成相位變化,必須通過聯(lián)合測試獲取變化規(guī)律,從而設(shè)法進(jìn)行補(bǔ)償。”雍海林說。
緊接著,研發(fā)裝置,反復(fù)調(diào)試。終于,經(jīng)過半個(gè)月的努力,在零下20多攝氏度的一個(gè)夜晚,阿里站再次進(jìn)行嘗試。在同事們的配合下,雍海林裹著厚棉襖,在室外手動(dòng)調(diào)整補(bǔ)償裝置。天寒地凍里,他們抓住衛(wèi)星過境的10多分鐘,成功獲取全部所需數(shù)據(jù)。等到下次衛(wèi)星過境時(shí),根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)對地面設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償,偏振誤碼率這才得以滿足科學(xué)實(shí)驗(yàn)要求。
如今,全球首個(gè)星地量子通信網(wǎng)絡(luò)已通過衛(wèi)星地面站與“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星相連,現(xiàn)已接入金融、電力、政務(wù)等行業(yè)多家用戶。
熱衷于在廣袤大地上追逐“星星”,2018年,博士后出站后,雍海林加入了國盾量子衛(wèi)星地面站團(tuán)隊(duì)?!耙荒甑筋^,能有100多天出差在外。”他掰著手指頭細(xì)數(shù),從第一代便攜式地面站樣機(jī)研發(fā)到量子微納衛(wèi)星“濟(jì)南一號”的星地實(shí)驗(yàn),從漠河北極村到三亞天涯海角,團(tuán)隊(duì)常在全國各地攻堅(jiān)克難。
“對我來說,夜空中最美麗最值得追逐的‘星星’,就是‘墨子號’量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。”雍海林告訴記者,“這些年,我總是天南海北奔走,披星戴月,追著‘星星’奔跑,把青春揮灑在祖國的大好河山之間,成就感滿滿!”
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