脚下是现实%2C心上是理想——记北京理工大学光电学院教授胡摇.pdf

创新之路56 科学中国人 2023年9月脚下是现实，心上是理想记北京理工大学光电学院教授胡摇黄雪霜 李明丽如果单从思维方式来看，胡摇不太像是科学家，倒更像个哲学家。“这个时代让我们拥有无数种可能，也带给我们数不尽的迷茫。如何在现实与理想之间取得平衡，找到自己真正的方向，也许是很多人摸索一生的问题。”在她看来，只有找到这种平衡，才能驱散心间的迷雾，望见远航的灯塔，这对科技工作者而言，尤为重要。山重水复疑无路，柳暗花明又一村2008年，胡摇自清华大学精密仪器与机械学系毕业，获光学工程博士学位，并任教于北京理工大学光电学院。随着阅历和身份的变化，胡摇当时主要从事的非球面抗振干涉仪研究也日益深入，逐渐取得了一些成果。据了解，在惯性约束聚变、高分对地观测等国家重大工程中，包括非球面和自由曲面在内的高性能复杂表面光学元件至关重要，而光学元件加工和光学系统装调精度则由光学测量精度直接决定。因此，复杂表面高精度干涉测量是光学测量领域的国际难题和竞争焦点。在众多复杂表面测量的方法，如坐标法、刀口法、哈特曼法和干涉法中，干涉法由于具有精度高、测量速度快的优点，成为复杂表面高精度终检的主流方法。复杂表面高精度干涉测量的关键是生成与被测面相同的高精度参考面，但目前复杂表面实物标准尚属空白；且传统干涉法受环境振动影响，对测试环境的要求极高。胡摇在郝群教授、朱秋东副教授的团队中，围绕物理模型和计算机仿真构成的虚拟干涉仪展开研究，探索虚拟标准面以实现对复杂表面的“以虚测实”；此外，针对瞬态抗振干涉技术，研究了基于随机移相干涉的主被动结合的抗振干涉算法，实现了“瞬态精测”。随着科研的深入，初入职场的青涩褪去，彼时，胡摇也在现实责任和理想研究中摇摆，她是否应继续深耕这一领域？胡摇坦言：“我是一个思想上不安定的人，对很多新鲜的、有挑战的事物都怀有强烈的好奇，长久从事单一的研究令我很苦恼。干涉仪对我而言，是一种现实责任，是我必须做的研究。”她不是那种惊才绝艳，能够在极短的时间内掌握全新学科知识的人，也不是那种我行我素，全然游离于世俗之外的人。领导的信赖、面向国家重大需求的任务、自身的责任和短板这些现实因素桎梏着胡摇，使她难以完全抽身向新的领域发起挑战。在随后的几年里，她试图延续博士期间的研究，探寻光栅多自由度传感器的应用，也曾经尝试将新兴的光频梳光源与从小向往的天文学联系起来，但由胡摇2023年9月 科学中国人 57于缺乏适当的应用支持最终都无疾而终。直到2014年，胡摇作为访问学者前往美国加州大学伯克利分校交流学习。面对这一难得的改变契机，她下定决心选择一个全新的方向。这一选择没有重大的需求导向，没有沉重的使命驱使，就只是因为单纯的好奇。她慎重地查阅存在合作机会的导师资料并与他们进一步交谈，幸运地与一位电子和计算机系的教授一拍即合：“劳拉沃勒（Laura Waller）的研究方向跟干涉仪研究有一个共通点两个研究的被测对象都是光场的多维属性，尤其是相位。也就是说，虽然我们用的技术手段不一样，但是目的一样，而且他们是算法特别强，我这边则是系统构建能力比较强，双方正好互补。”在加州大学伯克利分校的一年内，胡摇掌握了新的知识与技能，也找到了理想与现实的平衡点：“虽然本质上我是想探索一个全新的领域，已经做好了取舍的准备，但却很幸运地将此前的研究领域进一步拓展开来。”干涉仪主要面向超精密光学加工检测需求，研究加工误差与光场之间的关系，解决非球面和自由曲面检测难题；计算成像则面向生物医学等领域穿组织、穿雾成像的需求，研究光场和机器学习相结合的穿透散射介质成像系统和方法。两类学科技术的交叉融合，为胡摇带去了极大惊喜新的道路碰撞而生。“访学回来以后，我们开始利用形变器件、新型液晶器件发展智能化补偿器，结合深度学习实现瞬态干涉图解算，基于虚拟干涉仪发展智能化装调方法和非球面参数误差测量方法，这些新型技术手段给较为传统的光学检测领域注入了新的活力。我把我自己的研究方向称为智能干涉仪。”上述研究工作，无一不涉及光学干涉及偏振原理、计算机仿真建模、最优化设计、图像处理、深度学习、测量与误差评定等技术交叉融合，处处充满了全新挑战，也隐藏着无限可能这正是胡摇所期待和热爱的。寓教于乐，寓教于心承担和参与4门课程的教学工作；承担以学生为中心、翻转课堂、信息化等相关的教研教改项目4项；参与编辑出版教材3部，发表教学论文12篇；协助指导已毕业博士生5名，指导已毕业硕士生9名；指导学生获全国大学生光电设计竞赛等奖项从参加工作开始，胡摇便将大量精力放在了教学工作上，因为与学生共同成长是她选择在高校任教的初衷。胡摇所在的光学精密仪器课群研究型教学团队共有10人，其中女性有8人，曾获国家及北京市“巾帼”团队荣誉。团队中的女性科研工作者面向国家重大战略需求，积极承担国家及国防重大重点科研项目；瞄准国际科技前沿，在世界舞台展示女性科技工作者的风采；面向教书育人本职工作，出色地完成教学任务。在胡摇的成长道路上，团队里的女性前辈、同事或多或少都给予过她坚持的勇气，为她指引过前进的方向，她们既是朋友，也是榜样。团队带头人郝群教授长期以身作则工作在科研和教学第一线，为团队研究和教学的发展指明方向；痴迷于教学的周雅副教授从国内外先进教学法中汲取营养，并致力于完善以学生为中心的教学实践。“我受博士导师曾理江老师的影响非常大，她对研究的认真、对学生的关心教会我，在科研工作中，女性并不比男性差。”胡摇希望，自己带领的学生也能像她一样从优秀前辈的身上汲取奋进的力量，勇敢打破无形的“玻璃天花板”。自信，是胡摇及其团队一直强调的关键。在他们看来，老师的自信要建立在教学创新与科研建树的基础上，学生的自信则要建立在独立能力与实践能力上。“要帮助学生建立真正的自信只有一种办法，就是让他自己摔倒，自己爬起来，别人扶着他走是没有用的。”因此，无论在研究型教学还是研究生指导过程中，胡摇都尽量保证学生能够自主选择感兴趣的研究课题。比如在“光电测控系统专项实验”这一门研究型实验课及同名慕课中，没有固定的实验指导书、没有既定的实验方案、没有规定的时间安排一切都由学生自己说了算。“面对这样的情况，学生往往有两种反应，一种怀抱着极大热情去不断尝试，另一种是茫然无措。”胡摇说，团队创新教学方式，寓教于乐的终极目的，就是想让所有的学生都像第一类学生那样，能够自主做一件事并乐在其中，不畏失败。因为经历过理想与现实的艰难平衡，所以胡摇更能理解年轻学生成长道路上的思想斗争，故而也十分注重寓教于心。“新一代的学生大多要解决这样几个问题什么是我真正想要的，什么是外界要求我的？如果我不想回应外界的要求，我应该怎么处理？”光学精密仪器课群研究型教学团队的成员总会在课后与学生面对面平等交流，他们像朋友一样探讨学习问题，谈论理想追求，解决思想层面的困惑。老师们不想使学生沉浸于虚无缥缈的理想国度，也不忍学生因现实而平息一腔热血，唯愿帮助学生找到自己的平衡之道，使学生得以一边脚踏实地面向现实需求，一边勇敢追逐天际的纯粹梦想。他们是这样想的，也是这样做的。科