走進智能設計研究的春天
—— 記浙江工業大學機電工程學院博導、教授趙燕偉
發布時間:2010-05-24 15:12:33
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作者: 蘇 楠
她是男教師占絕對優勢的工科學院里驍勇善戰的一員女將,是中國可拓學研究中的佼佼者,國內將可拓學理論應用于概念設計研究的第一人。她主持國家自然科學基金項目、國家“863”計劃項目、省重大科技攻關和省基金項目等20余項,出版教材4部;在國內外發表論文100余篇,其中30余篇榮獲省自然科學優秀論文獎及被三大索引收錄;榮獲國家機械部科技進步二等獎、省科技進步二、三等獎多項;入選浙江省“新世紀151人才工程”計劃,獲浙江省高校中青年學科帶頭人重點資助、國家留學基金資助。她擔任中國人工智能學會理事、智能制造專委會副秘書長,可拓工程專委會理事、副秘書長,智能CAD專委會委員,教育工作委員會委員,中國機械工程學會高級會員,中國自動化學會制造技術專委會委員,民建浙江省婦委會副主任,浙江工業大學婦委會副主任等。
趙燕偉教授1959年生于河南鄭州,是機電工程專業博士,浙江省重點學科--機械制造及其自動化學科方向負責人,機電工程專業博士生導師,機械制造、計算機應用兩個專業的碩士生導師。在從教的20多年中,她為研究生、本科生多次講授《機械CAD基礎理論》、《人工智能與專家系統》、《現代數控技術》、《CAD/ CAM原理與應用》、《現代集成制造系統》、《現代設計方法》、《機械工程現代最優化技術》、《模塊化設計》、《可靠性工程》等眾多課程。2002年她入選浙江省“新世紀151人才工程”,2003年獲浙江省高校中青年學科帶頭人重點資助,擔任了中國人工智能學會理事、浙江工業大學女教職工委員會副主任、民建浙江省婦女委員會副主任。在趙教授的主要科研成果一欄中,只標明是近五年的,就有一頁紙了,其中第一個是國家自然科學基金資助的項目,叫“基于可拓學理論的智能化概念設計方法研究”。
提起趙老師主持的國家自然科學基金項目--基于可拓學理論的智能化概念設計方法研究,不能不提到可拓學的創立者--蔡文研究員。《廣東科技報》1757期頭版刊登了介紹蔡研究員的文章:1983年,幾載披閱、數易其稿的《可拓集合和不相容問題》發表在《科學探索學報》上,引起了包括美國諾貝爾獎得主西蒙教授,以及我國錢偉長教授等一大批知名學者的高度重視。當時仍是副教授的蔡文立刻在數學界聲名鵲起,同時也加快了他在國內積極推廣可拓學理論的步伐,并于1986年在廣東工業大學成立了全國第一個從事“物元分析(現稱:可拓學)”的研究室。從這個研究室1995年到2001年的簡報中可以看到,在發展的關鍵時期,趙燕偉老師和她率領的研究小組與蔡研究員、楊春燕副研究員等一批執著于可拓學研究的學者們在學術上的交流很頻繁,趙老師曾親自到廣東工大向蔡研究員取經。蔡研究員也發現了趙老師對可拓學天才般的悟性,多次援引她發表的論文,其學術價值博得同行一致好評。趙老師因此于2001年底當選中國人工智能學會理事、可拓工程專業委員會理事、教育工作委員會委員、智能CAD專業委員會委員、機械工程學會高級會員,并于2002年底當選該委員會的副秘書長。趙老師對可拓學的興趣越來越濃,為日后的應用打下了良好的基礎。
我們不妨費點筆墨,通過“曹沖稱象”這個小故事來簡單地介紹一下可拓學。不能把大象分成幾塊,而大象的重量又遠遠大于小秤的量程,這個不相容問題是解決該矛盾的關鍵所在。而曹沖的聰明之處就是看到了一堆石頭的重量與大象的重量相等,從而使稱象變成了稱石頭。用可拓學的觀點,曹沖就是應用了“物元變換”這一重要方法。
在現實生活中,可拓學在產品設計領域的應用十分廣泛,比如對人類化石的識別、對文物被盜的調查、光控玩具蟋蟀系列產品的開發等等。而概念設計是產品設計的第一步,也是關鍵的一步,但在國內將可拓學理論綜合概念設計加以研究的,趙燕偉還是第一人。
曾獲得1998年機械部、浙江省科技進步二等獎的趙老師用自己幾年來在可拓學理論方面的探索成果,以及自己在制造業信息化方面的專長優勢,于2002年向國家自然基金委員會提出了申請。委員會在肯定原計劃的同時,又提出了兩點新要求。整個申請過程似乎波瀾不驚,然而,當我翻開那厚厚的一本申報材料時,心頓時沉靜下來。1998年開始的前期預研申報得到了浙江省自然基金資助、兩次得到CAD&CG國家重點實驗室基金的資助及省教育廳的資助。接下來成功申報了兩個國家863CIMS主題項目,并于2002年參加了由ASME(美國機械工程師協會)主辦、在加拿大蒙特利爾召開的DETC/ CIE國際會議,借此機會向外國專家介紹由中國學者創立的可拓智能設計方法。浙工大的項目推薦委員會這樣評價趙老師:年富力強,基礎扎實,知識面廣,具有創新精神,有很強的獨立從事科研的能力和組織能力。
科學上沒有平坦的大道,只有不畏艱險,勇敢攀登的人才有希望達到光明的頂峰,趙老師走的就是一條前人未走之路。同時她也深知搞科研靠一個人“疊椅子”似的向上攀是不行的,因此,立項之后,她真誠地向浙工大的董紅召、王時銘、肖剛、金壽松、馬亞良等老師發出了邀請,自己的博士生導師張國賢教授也應邀加盟。這些老師各練一門武功,而在人工智能方面又有著很多的共同語言。張國賢教授遠在上海,來去不大方便,趙老師就通過電話、E-mail與之聯系。有一次,趙老師為一個模型想了好久,最后只好向她的老師請教。誰知張教授故意賣了個關子,說道:“我給你的博士論文寫了幾點注意,你還記得?”趙老師忽然覺得眼前一亮,連說:“想起來了!”師徒間的默契簡直可以用“心有靈犀一點通”來形容。
攻關是一個艱苦的過程。可拓學是一門全新的學科,而與抽象的概念設計聯系在一起,既沒有祖宗遺訓,又沒有西方的先例可循,對于這些熟悉機械和控制理論的老師來說,無疑是“雄關漫道真如鐵,而今邁步從頭越”。科研征途中出現的陰霾落在內心的陰影,杭州酷暑42度的高溫,疾病帶來的肉體折磨,要白手起家、重當“小學生”,被“剝奪”了雙休日、節假日以及和家人一起吃飯散步的權利--這些他們都默默地承受了。兩年下來,從沒有一個人叫“停”,從沒有一個人喊“累”。若當時有人留意一下機械樓二樓,就會明白個中艱辛,趙老師辦公室里的燈經常亮到深夜。多少次,她累得不自覺地睡在辦公桌上;多少次,她既要思考創新點,又要給年輕老師講可拓學;多少次,她只身南下,向蔡研究員虛心求教……
如今,該課題取得了豐碩的成果:在《IEEE Industrial Technology》、《ASME InternationalDesign Engineering Technology》、《中國工程科學》、《機械工程學報》、《軟件學報》、《臺灣大學學刊》等刊物上發表論文30余篇,其中20余篇榮獲省自然科學優秀論文獎,并被SCI、EI、ISTP三大索引收錄;專著《智能化概念設計的可拓方法與模型》也即將由科學出版社出版;2003年還榮獲省高校科技成果二等獎,2004年榮獲國家機械工業科技成果二等獎。該項目培養的五名碩士研究生中,一人獲全國大學生“挑戰杯”優秀獎,一人提前攻博,1人獲校優秀畢業研究生稱號,1人在全省學位論文評選中名列前茅。斗轉星移,春華秋實,這其中凝聚了趙老師多少的心血呀!
接下來為加快浙江省制造業和服務業信息化工作的進程,促進浙江省物流信息業的發展,趙老師再次請纓,成功申報了由浙江工業大學聯合賽邦軟件(寧波)有限公司共同開發的省“十五”服務業信息化重大工程,即省重大科技攻關項目--第三方物流智能信息協作平臺(預計投資280余萬元),又有魯建廈、李章維、應時彥、蔣麗等老師加盟。這樣,一支由多名教授、副教授、工程師組成的研發大軍正整裝待發。
在當前各個學科之間的撞擊愈加頻繁、邊緣學科層出不窮的情況下,個人很難在短時間內做到既通又精。因此,充分發揮多個老師的技術專長,跨學科研發使之整合成一個有機體非常必要,這正是趙老師這個團隊成功的重要原因之一。
在工科高校男老師仍然占絕大多數的情況下,一名女教師能干出一番天地來真是不容易。攻堅期間,正值她兒子復習高考的關鍵時期,可她忙得連和兒子吃頓飯都顧不上,更別說督促他學習了,“好在他還懂事。我總對他說,等媽媽忙完了,一定如何如何,可我自己清楚,哪兒有頭呀。這不,就連2003年國家留學基金批下來的去美國高級訪問的事,也因為機制申博的事拖了好久了。”一番話道出了所有“舍小家,顧大家”的母親們的心聲。“不過這次,我許愿了,高考結束后,不管結果如何,都要帶他去香港玩玩看看。”趙老師邊說邊開心地笑了,雖然她已不再年輕,但這一顆慈母心使得她看起來那么的優雅、從容。在她家書柜頂層上,可以看到一張“事業家庭兼顧型優秀女教師”獎狀,在獎狀背后,又有多少艱辛,多少淚水,多少遺憾?也許只有趙燕偉老師自己知道。
也正是由于她的辛勤付出,一株株幼苗才得以茁壯成長為參天大樹,國之棟梁。也許老師就是這樣,年復一年地把一片片的愛分給所有的學生,卻從不奢求烏鴉反哺、狐死首丘。但也有一些學生因此感動,畢業后以實際行動回報這片培養他們成才的土地,回報這份凝重厚實的師恩的。由趙燕偉老師和計時鳴老師共同指導的浙工大優秀碩士生陳勝勇在香港城市大學博士畢業后,響應母校召喚,回校任教,現任信息學院副教授、碩士生導師,正主持研究西班牙科技部“Juande la Cierva”資助計劃、國家自然科學基金等多個項目,為浙工大跨越式發展默默貢獻自己的力量。
面對采訪,趙燕偉老師反復說,她只是一名普通的教師,一名普通的民建會員。然而,趙老師既躬耕杏林,又積極參加民建組織的活動,比如參與組建婦女委員會,深入到女企業家、女律師、女教授中去宣傳“四自”(自尊、自信、自立、自強)精神,促膝談心等等,都為浙江民建在省內及浙工大的發展作出了自己的貢獻。
趙燕偉教授1959年生于河南鄭州,是機電工程專業博士,浙江省重點學科--機械制造及其自動化學科方向負責人,機電工程專業博士生導師,機械制造、計算機應用兩個專業的碩士生導師。在從教的20多年中,她為研究生、本科生多次講授《機械CAD基礎理論》、《人工智能與專家系統》、《現代數控技術》、《CAD/ CAM原理與應用》、《現代集成制造系統》、《現代設計方法》、《機械工程現代最優化技術》、《模塊化設計》、《可靠性工程》等眾多課程。2002年她入選浙江省“新世紀151人才工程”,2003年獲浙江省高校中青年學科帶頭人重點資助,擔任了中國人工智能學會理事、浙江工業大學女教職工委員會副主任、民建浙江省婦女委員會副主任。在趙教授的主要科研成果一欄中,只標明是近五年的,就有一頁紙了,其中第一個是國家自然科學基金資助的項目,叫“基于可拓學理論的智能化概念設計方法研究”。
提起趙老師主持的國家自然科學基金項目--基于可拓學理論的智能化概念設計方法研究,不能不提到可拓學的創立者--蔡文研究員。《廣東科技報》1757期頭版刊登了介紹蔡研究員的文章:1983年,幾載披閱、數易其稿的《可拓集合和不相容問題》發表在《科學探索學報》上,引起了包括美國諾貝爾獎得主西蒙教授,以及我國錢偉長教授等一大批知名學者的高度重視。當時仍是副教授的蔡文立刻在數學界聲名鵲起,同時也加快了他在國內積極推廣可拓學理論的步伐,并于1986年在廣東工業大學成立了全國第一個從事“物元分析(現稱:可拓學)”的研究室。從這個研究室1995年到2001年的簡報中可以看到,在發展的關鍵時期,趙燕偉老師和她率領的研究小組與蔡研究員、楊春燕副研究員等一批執著于可拓學研究的學者們在學術上的交流很頻繁,趙老師曾親自到廣東工大向蔡研究員取經。蔡研究員也發現了趙老師對可拓學天才般的悟性,多次援引她發表的論文,其學術價值博得同行一致好評。趙老師因此于2001年底當選中國人工智能學會理事、可拓工程專業委員會理事、教育工作委員會委員、智能CAD專業委員會委員、機械工程學會高級會員,并于2002年底當選該委員會的副秘書長。趙老師對可拓學的興趣越來越濃,為日后的應用打下了良好的基礎。
我們不妨費點筆墨,通過“曹沖稱象”這個小故事來簡單地介紹一下可拓學。不能把大象分成幾塊,而大象的重量又遠遠大于小秤的量程,這個不相容問題是解決該矛盾的關鍵所在。而曹沖的聰明之處就是看到了一堆石頭的重量與大象的重量相等,從而使稱象變成了稱石頭。用可拓學的觀點,曹沖就是應用了“物元變換”這一重要方法。
在現實生活中,可拓學在產品設計領域的應用十分廣泛,比如對人類化石的識別、對文物被盜的調查、光控玩具蟋蟀系列產品的開發等等。而概念設計是產品設計的第一步,也是關鍵的一步,但在國內將可拓學理論綜合概念設計加以研究的,趙燕偉還是第一人。
曾獲得1998年機械部、浙江省科技進步二等獎的趙老師用自己幾年來在可拓學理論方面的探索成果,以及自己在制造業信息化方面的專長優勢,于2002年向國家自然基金委員會提出了申請。委員會在肯定原計劃的同時,又提出了兩點新要求。整個申請過程似乎波瀾不驚,然而,當我翻開那厚厚的一本申報材料時,心頓時沉靜下來。1998年開始的前期預研申報得到了浙江省自然基金資助、兩次得到CAD&CG國家重點實驗室基金的資助及省教育廳的資助。接下來成功申報了兩個國家863CIMS主題項目,并于2002年參加了由ASME(美國機械工程師協會)主辦、在加拿大蒙特利爾召開的DETC/ CIE國際會議,借此機會向外國專家介紹由中國學者創立的可拓智能設計方法。浙工大的項目推薦委員會這樣評價趙老師:年富力強,基礎扎實,知識面廣,具有創新精神,有很強的獨立從事科研的能力和組織能力。
科學上沒有平坦的大道,只有不畏艱險,勇敢攀登的人才有希望達到光明的頂峰,趙老師走的就是一條前人未走之路。同時她也深知搞科研靠一個人“疊椅子”似的向上攀是不行的,因此,立項之后,她真誠地向浙工大的董紅召、王時銘、肖剛、金壽松、馬亞良等老師發出了邀請,自己的博士生導師張國賢教授也應邀加盟。這些老師各練一門武功,而在人工智能方面又有著很多的共同語言。張國賢教授遠在上海,來去不大方便,趙老師就通過電話、E-mail與之聯系。有一次,趙老師為一個模型想了好久,最后只好向她的老師請教。誰知張教授故意賣了個關子,說道:“我給你的博士論文寫了幾點注意,你還記得?”趙老師忽然覺得眼前一亮,連說:“想起來了!”師徒間的默契簡直可以用“心有靈犀一點通”來形容。
攻關是一個艱苦的過程。可拓學是一門全新的學科,而與抽象的概念設計聯系在一起,既沒有祖宗遺訓,又沒有西方的先例可循,對于這些熟悉機械和控制理論的老師來說,無疑是“雄關漫道真如鐵,而今邁步從頭越”。科研征途中出現的陰霾落在內心的陰影,杭州酷暑42度的高溫,疾病帶來的肉體折磨,要白手起家、重當“小學生”,被“剝奪”了雙休日、節假日以及和家人一起吃飯散步的權利--這些他們都默默地承受了。兩年下來,從沒有一個人叫“停”,從沒有一個人喊“累”。若當時有人留意一下機械樓二樓,就會明白個中艱辛,趙老師辦公室里的燈經常亮到深夜。多少次,她累得不自覺地睡在辦公桌上;多少次,她既要思考創新點,又要給年輕老師講可拓學;多少次,她只身南下,向蔡研究員虛心求教……
如今,該課題取得了豐碩的成果:在《IEEE Industrial Technology》、《ASME InternationalDesign Engineering Technology》、《中國工程科學》、《機械工程學報》、《軟件學報》、《臺灣大學學刊》等刊物上發表論文30余篇,其中20余篇榮獲省自然科學優秀論文獎,并被SCI、EI、ISTP三大索引收錄;專著《智能化概念設計的可拓方法與模型》也即將由科學出版社出版;2003年還榮獲省高校科技成果二等獎,2004年榮獲國家機械工業科技成果二等獎。該項目培養的五名碩士研究生中,一人獲全國大學生“挑戰杯”優秀獎,一人提前攻博,1人獲校優秀畢業研究生稱號,1人在全省學位論文評選中名列前茅。斗轉星移,春華秋實,這其中凝聚了趙老師多少的心血呀!
接下來為加快浙江省制造業和服務業信息化工作的進程,促進浙江省物流信息業的發展,趙老師再次請纓,成功申報了由浙江工業大學聯合賽邦軟件(寧波)有限公司共同開發的省“十五”服務業信息化重大工程,即省重大科技攻關項目--第三方物流智能信息協作平臺(預計投資280余萬元),又有魯建廈、李章維、應時彥、蔣麗等老師加盟。這樣,一支由多名教授、副教授、工程師組成的研發大軍正整裝待發。
在當前各個學科之間的撞擊愈加頻繁、邊緣學科層出不窮的情況下,個人很難在短時間內做到既通又精。因此,充分發揮多個老師的技術專長,跨學科研發使之整合成一個有機體非常必要,這正是趙老師這個團隊成功的重要原因之一。
在工科高校男老師仍然占絕大多數的情況下,一名女教師能干出一番天地來真是不容易。攻堅期間,正值她兒子復習高考的關鍵時期,可她忙得連和兒子吃頓飯都顧不上,更別說督促他學習了,“好在他還懂事。我總對他說,等媽媽忙完了,一定如何如何,可我自己清楚,哪兒有頭呀。這不,就連2003年國家留學基金批下來的去美國高級訪問的事,也因為機制申博的事拖了好久了。”一番話道出了所有“舍小家,顧大家”的母親們的心聲。“不過這次,我許愿了,高考結束后,不管結果如何,都要帶他去香港玩玩看看。”趙老師邊說邊開心地笑了,雖然她已不再年輕,但這一顆慈母心使得她看起來那么的優雅、從容。在她家書柜頂層上,可以看到一張“事業家庭兼顧型優秀女教師”獎狀,在獎狀背后,又有多少艱辛,多少淚水,多少遺憾?也許只有趙燕偉老師自己知道。
也正是由于她的辛勤付出,一株株幼苗才得以茁壯成長為參天大樹,國之棟梁。也許老師就是這樣,年復一年地把一片片的愛分給所有的學生,卻從不奢求烏鴉反哺、狐死首丘。但也有一些學生因此感動,畢業后以實際行動回報這片培養他們成才的土地,回報這份凝重厚實的師恩的。由趙燕偉老師和計時鳴老師共同指導的浙工大優秀碩士生陳勝勇在香港城市大學博士畢業后,響應母校召喚,回校任教,現任信息學院副教授、碩士生導師,正主持研究西班牙科技部“Juande la Cierva”資助計劃、國家自然科學基金等多個項目,為浙工大跨越式發展默默貢獻自己的力量。
面對采訪,趙燕偉老師反復說,她只是一名普通的教師,一名普通的民建會員。然而,趙老師既躬耕杏林,又積極參加民建組織的活動,比如參與組建婦女委員會,深入到女企業家、女律師、女教授中去宣傳“四自”(自尊、自信、自立、自強)精神,促膝談心等等,都為浙江民建在省內及浙工大的發展作出了自己的貢獻。