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学术研讨>>学者传真

程耿东:“力”的学以致用

吴琳 吕东光  2019年04月08日08:40  来源:光明日报

【学人小传】

程耿东,1941年生于江苏苏州,1964年北京大学数力系毕业,1968年大连工学院研究生毕业,1973年起在大连理工大学任教,1978年至1980年赴丹麦访问,1980年10月获丹麦技术大学博士学位,1995年当选为中国科学院院士,1999年及2000年分别获丹麦阿尔堡大学及比利时列日大学的名誉博士,2011年被选举为俄罗斯科学院外籍院士。长期从事工程力学、计算力学和结构优化设计研究。20世纪70年代参与完成了水塔支架的标准设计及汽轮机基础强振分析程序,被多家设计院所采用。提出了结构灵敏度分析的半解析法,为很多结构优化程序采用。在结构拓扑优化研究中指出奇异最优解可行域的正确形状,并提出求解奇异最优解的松弛算法,被认为在该研究领域具有里程碑意义。近年来,他带领团队结合国家需求,在?#25945;?#39046;域多种运载器的轻量化设计?#30830;?#21521;开展工作。著有论文200多篇、著作5部、译著2部,曾两次获国家自然科学二等奖。

【求索】

冬日的大连,海风刮人?#25104;?#20284;柳条抽打,阵阵发?#30784;?#23601;在这样的天气里,大连理工大学1号实验楼前,总能看到一位白发老人步履轻快、单肩挎着公务包走进楼内,他就是大连理工大学原校长程耿东院士。

“我是?#20197;?#30340;,赶上了改革开放的好时代”

程耿东有一个很多人羡慕的“标签?#34180;?#20182;是改革开放后我国首批派出的访问学者中第一位获得博士学位之人。这件事留传至今,在大连理工大学已不是一条“信息?#20445;?#32780;是一则“故事?#34180;?/p>

1964年,程耿东从北京大学毕业后来到大连理工大学(时为大连工学院)读研究生,1968年研究生毕业后去北大荒军垦农场劳动一年,之后又在沈阳八十八中学当了三年半教师。

程耿东的才华,早就因其优异的研究生考试成绩闯入了大连理工大学第二任校长钱令希院士的视野。钱令希经常写信给程耿东以鼓励和关?#24120;?#20182;出差和开会到沈阳,也要来中学看看程耿东,叮嘱他业余时间钻研学问,不要荒废专业知识。

1973年,我国高等学校科研和教学开始?#25351;矗?#38065;令希抓住国?#20197;?#35768;为科技专家配备助手的短暂机会,把程耿东和林家浩两位力学基础扎实的学生从外地调回了大连理工大学。

“发展科学事业就要有人才。”在这样的坚定信念支撑下,钱令希顶住压力,汇集、保护了包括程耿东在内的一批人才。

?#21512;?#27605;至,群星璀璨。沐浴着改革开放的春风,在钱令希“力学要服务国民经济发展建设”的感召下,大连理工大学大力开拓计算力学事业,强调将力学与工程相结合,在用计算力学解决重大工程关键结构的力学分析问题上,发挥了重要作用,奠定了大连理工大学计算力学在国内的领先地位,并在国际上产生影响。而这段经历也为程耿东日后投身服务国家重大需求打下了基础。

1978年,对当时37岁的程耿东来说,他迎来了人生的第二个“春天?#34180;?#22269;家选拔人才,除了?#25351;?#39640;考以外,还有一项措施就是首?#38382;敵型?#36807;考试选拔公派出国人员。

接到参加英语考试的通知时,程耿东正在机房里算题,他“像做?#25105;?#26679;不敢相信?#34180;?978年6月通过留学英语考?#38498;螅?#20182;成功入选,于1978年年底以访问学者的身份被派往丹麦技术大学固体力学系学习深造。

回?#26031;?#24448;,程耿东说:“我是?#20197;?#30340;,赶上了改革开放的好时代,搭上了改革开放后出国留学的首辆列车,一方面学到了很多知?#21486;?#21478;一方面也改变了命运。”而这则“故事”已成为大连理工大学重视人才、爱惜人才的一段“美谈?#20445;?#20316;为立德树人、人才培养的“佳话”代代流传。

“我是个经常会有不同想法的人”

临行前钱令希的深切嘱?#26657;?#22269;家力学事业对人才的急切渴望,使程耿东倍加珍惜这?#25991;?#24471;的学习机会。他一到丹麦就发奋读书,时间精确到分?#32622;?#31186;,不到两个月,眼睛就累得红肿发?#20303;?/p>

“从骨子里说,我是个思想不安分、经常会有不同想法的人。”程耿东说。在丹麦技术大学期间,他的博士论文题目最初是导师奥洛霍夫教授给确定的。但随着研究深入,程耿东产生了新的想法,基于这一想法也取得了新的研究结果,只是这一研究成果与导师的预期完全相?#30784;?/p>

也就是说,程耿东“反弹琵琶?#20445;?#25512;翻了导师的思想。

令程耿东敬佩的是,奥洛霍夫对这名颠覆了他思想的学生非但没有生厌,反而非常高兴地让程耿东作为第一完成人发表论文,把自己的名字署在了程耿东的后面。“第一完成人对我来说很重要。丹麦博士论文的研究工作,是我后来当选院士、获得国家自然科学二等奖的主要工作。”

奥洛霍夫和程耿东同岁,他们至今保持着友好交往。2015年,这位令人敬仰的导师写信,建议程耿东竞选国际结构和多学科优化协会主席,结果程耿东成功当选。

1988年,丹麦学者Bendsoe及美国学者Kikuchi提出了结构拓扑优化的均匀化方法,开创了结构拓扑优化的新方向。在这一新方法?#26657;?#24456;多基本思想和方法跟程耿东当年博士论文的研究内容有着密切联系。

程耿东的博士论文被认为是结构拓扑优化领域的先导?#28020;?#24320;创性工作,引领了近30年结构拓扑优化的发展,影响深远。

从1979年4月正式注册攻读博士学位开始,程耿东仅用一年半时间就通过了五门课程的考试,完成了博士论文,获得了博士学位,成为改革开放后国家派出留学人员中第一个获得博士学位之人。

当年在丹麦的中国留学生非常少,程耿东有很多机会和丹麦社会接触,但面对良好的学术环?#22330;?#20248;越的生活条件,他“没有一闪念有不想回来的想法?#20445;?#32780;且这?#20013;?#24565;很坚定,从未动摇。问其原因,程耿东表示,国家经济正在全面复苏,现代化事业需要人才,这一直激励着他发奋学习、报效祖国。

回国后,程耿东在原有的研究基础上继续探索,在他担任副校长的十年间,为保持科研工作的?#20013;院?#21019;造性,大连理工大学校领导支持他每年都抽出一?#38382;?#38388;去丹麦,继续与那里的科学家进行密切的科研合作。

程耿东的学术研究一?#21271;?#25345;着旺盛的上升势头,多项研究工作受到国际同行的广泛认可。他对实心弹?#21592;?#26495;的研究被称为近代布局优化的先驱。他提出半解析法灵敏度分析法,运用此理论开发的软件,在机车车辆和航空?#25945;?#39046;域得到?#26031;?#27867;应用。

从20世纪90年代起,程耿东历经十年探索,解决了结构拓扑优化设计中一?#21271;?#22256;扰的“奇异解”难题,被认为具有里程碑意义。

由于程耿东在结构优化领域的先导性工作和开创性?#27605;祝?995年当选中国科学院院士。1992年、2006年两次荣获国家自然科学二等奖。1999年及2000年分别接受了丹麦阿尔堡大学和比利时列日大学授予的名誉博士学位。2011年被选举为俄罗斯科学院外籍院士,2015年当选国际结构和多学科优化协会主席。

“制度枷锁被打破,人的活力被激发”

2018年12月18日,收看完庆祝改革开放40周年大会后,程耿东难?#20013;?#20013;的激动:“改革开放40年来,制度枷锁被打破,人的活力被激发,?#19994;?#36861;求在祖国日新月异的发展中得到了实现。我真心?#34892;?#25913;革开放,改革开放提供的大环境使我们有了发挥自己才干的机会,我们这一代生逢其时。”

有人形容程耿东是“力拔山河?#34180;?#20182;曾参与多项国家重要装备的研制,带领团队通过结构优化设计给“长征?#34987;?#31661;减重645公斤,提升了运载效率,降低了发射成本。

在火箭关键部位的结构设计上,程耿东又是一枚“定海神针?#20445;?#29305;别是火箭集中力扩散的共性问题,即在关键传力部位的设计上,如何把助推火箭几十吨、上百吨的巨大推力通过传力点,传递给“大火箭?#34180;?/p>

集中力扩散的共性问题,不只是在助推火箭与主火箭的连结处,在?#25945;?#32467;构的其他部分,也都存在这样的情况,即把一个很大的集中力合理分布到其他层面上,使其均匀受力,否则就是灾?#30740;院?#26524;。

由于火箭壁壳很薄,4个助推火箭与芯级联结捆绑的传力点周围空间有限,火箭点火后,如何保证能把巨大推力通过传力点在有限的空间中迅速扩散?#22870;?#22721;壳上。这考验着程耿东和他的团队。

在程耿东的指导下,团队终于?#19994;?#20102;问题的症结所在,在于集中力扩散拓扑优化设计的列式上。随着对这一问题认识?#31995;?#28548;清,程耿东又指导科研人员逐一解决了优化列式模型建构、高效求解算法建立及拓扑优化结果的后处理等“卡脖子”问题。

从提出拓扑优化研究思路,到给出设计概念,到结合具体工程的设计完善,到形成真正的结构产品,再到1比1原尺寸的大型现场实验,“争夺高新技术制高点?#20445;?#25171;造国之重器,程耿东不仅?#27605;?#20102;自己的智慧,而?#19968;?#24102;出了大连理工大学力学系一支以李刚、王博、亢战为代表的年轻团队。

面对每一项攻关,这个肯于吃苦、甘于奉献的集体少则3个月多达1年驻扎在研发基地,摸爬滚打。

“科研人员唯有不断创新,才能在改革开放大舞台上做好大文章”

由于长期管理学校与企业、科研院所的合作,程耿东逐渐认识到,在很多情况下,工厂有了一个问题,高校就去解决一个问题,一旦问题解决,合作关系也就结束了。高校教师与企业的对接关系不稳定,解决企业的问题零散,形成不了创新链条。

程耿东建议,建立校企稳定的合作机制,保证学校科技力量给企业长期“输血?#20445;?#25552;升企业核心竞争力,实现国家创新驱动发展。为此,他进一?#25945;?#20986;,企业技术人员驻校合作,校企无缝对接。

后来,大连理工大学成立了沈鼓—大工研究院,后续发展成辽宁重大装备制造协同创新中心沈鼓研究院,在全国高校校企合作模式上趟出了一条新路。从2005年运行至今,这套机制依然稳定地发挥着作用。

新的校企合作模式,激发了企业的科技创新活力。在程耿东?#20013;?#25968;年的关心指导下,大连理工大学力学系在压缩机叶轮破坏原因、全新叶轮应力分析规范制订?#30830;?#38754;发挥了重要作用,显著提升了国内压缩机行业的叶轮可靠性设计水平。力学、机械、材?#31995;?#23398;科多方发力,集中攻关,为沈阳鼓风机集团成为我国重大装备制造的领军企业,为我国开发西气东输管线压缩机等重大产品提供了强力支撑。

不仅如此,大连理工大学力学系与航空?#25945;?#19968;院一部科研院所合作,形成以“结构优化”专业建设为合作主线,以双方院士、总工程师组成的专家委员会,以学部、研究部组成的管理委员会,以力学系、研究室组成的技术委员会三级管理体制,实?#33267;?#32852;合技术攻关、联合人才培养、联合承担国家重大项目进行科学研究的合作新机制。

通过承担国家重大立项课题开展研发合作,不仅一批青年教师在这一过程中得到了锻?#21486;?#21516;时?#25165;?#20859;了170余名博士硕士研究生。这批人才毕业后,近半数进入航空?#25945;?#21333;位。

?#28304;耍?#31243;耿东说:“创新是改革开放的生命,实践发展永无止?#24120;?#35299;放思想永无止?#22330;?#31185;研人员唯有不断创新,才能在中国大踏步赶上时代、引领时代发展中发挥作用,才能在改革开放大舞台上做好大文章。”

?#30333;?#31185;研的境界就是躺在被窝里都会笑”

程耿东常跟他的学生说:?#30333;?#31185;研的境界就是躺在被窝里都会笑。其实,做科研就是捅破一层窗户纸,关键问题的基本思想可能很朴素,只不过没有被人认?#21486;?#20320;认识到了,豁然开朗,就会很开心。”

程耿东特别注重学生创新能力的培养。他告诫自己的学生,做研究工作首先要“刻意创新?#20445;?#20320;要把创新放在自己研究的最重要位置,经常问自?#28023;?#25105;是不是只做了个作业?还是我只不过重复了别人的东西?还是我有什么与别人不同的观点?”

“第二是追求完美。很多创新是在不断完善过程中形成的。”程耿东要求他的学生在形成基本的创新思想后,从理论、方法、软件实现及可能的应用等多个方面审视、丰富和完善自己的研究。

如今已是“长江学者”的郭旭教授在跟随程耿东攻克“奇异解”的过程中深受启?#24076;骸?#31243;老师做科研力求完美,‘奇异解’的新发现就是在他不断完善原有科研成果的过程中实现的。他精益求精,不会轻易放过任?#25105;?#20010;问题,让我感到搞科学研究也要发扬工匠精神。”

程耿东随和,平易近人,即便当了校长,开会出差或到学校基层了解情况,也常是单枪匹马。在大连理工大学的校园里,经常能看到他身穿便装、肩挎书包,在学生?#31243;?#21507;饭,晚上从办公室出来,钻进小卖铺买夜宵。

程耿东的学生王博教授刚当老师时,为激发学生的求学志向和学习兴趣,想请老师帮忙上一节课,“没想到程老师爽快地答应了,他上一次课的效果顶我上无数次课。”

如今,70多岁的程耿东还在给?#31350;?#29983;讲授“力学导论?#34180;?/p>

“一流大学的教师仅上好?#20301;?#19981;?#26657;?#31185;研是提升教学水平的手段”

1995年11月8日,程耿东被任命为大连理工大学校长。一走上岗位,他就提出?#30333;?#37325;知?#21486;?#23562;重人才,人才为本”的主张,把工作重点放在改善教师生活和工作条件、提高教师队伍质?#21487;稀?/p>

程耿东不爱讲什么大道理,但他善于发现问题,也在一个接一个地解决问题。

当年,大连理工大学的教师住宿条件十分困?#36873;?#31243;耿东晚上10点左右从学校回家,发现住宅楼周围一圈是亮的,中间则是黑的。经调查发现,楼四周房子位置和采光不好的住户都是教师和技术人?#20445;?#22240;为按那时的标准,他们往往被分配到这样的房源。

这一发现让程耿东很有?#20889;ィ?#19968;方面,他想办法集资盖房,缓解建房资金的严重不足,加快了住房建设速度。另一方面,他下大力气解决住房分配中的不合理做法,把教师,特别是青年教师放在优?#20219;?#32622;。

这一措施,程耿东一抓到底,“我要求有关职能部门在提出具体的计分方案时,给出分配结果预测,这样就保证青年教师优秀人才能分到住房。”经过多方工作,一批中青年教师较早地解决了住房问题,改革深得人心。

程耿东说:“教师的研究工作带有一定的保密性,我提出要尽快改变很多教师挤在一个大办公?#19994;?#24037;作状况。?#34180;?#36825;样的想法现在看来很简单,但在二十世纪八九十年代,我和整个班子东奔西走,争取方方面面支持,才得到了较好解决。”

“‘摸着石头过河’,以前的办法现在可能不适用了,但那?#27604;?#23454;起到了激励作用。”程耿东较早启动了学校一系列的政策调整,包括住房、岗位津贴和职称评聘,并向中青年教师倾?#34180;?#37027;几年当?#26657;?#19968;批拔尖人才在大连理工大学涌现出来。

作为校长,程耿东亲自坐镇,实?#23567;傲教?#33151;走路?#20445;?#19968;方面花大气力引进高层?#38382;?#36164;,一方面努力加强已有教师培养。这些办法和政策一经推出,立即收到成效。大连理工大学很快聘请了177位兼职教授、7位海外学者特聘教授,并约请8位两院院士每年短期来校指导教学和科研工作。

教学与科研的关系,一直是中国大学?#33268;?#30340;热点。程耿东始终坚持:“一流大学的教师仅上好?#20301;?#19981;?#26657;?#31185;研是提升教学水平的手段。大学,就是要有大师级的教师,没有一流的教师,难以培养出一流的学生。?#34180;?#22823;学要让教师能够静下心来坐住冷板凳,给教师搞研究、做学问创造一个良好的软环?#22330;!?/p>

我国的高等教育自1978年开始?#25351;矗?#21040;“211”等重点建设工程大规模启动,其间爬坡过坎,困难和问题频出。那段岁月,程耿东每天忙碌至深夜,甚至躺在?#37319;希?#36824;在想着学校的工作。国家实施“211”工程、“985”工程建设重点高校时,大连理工大学领?#21450;?#23376;齐心合力,跨入两个工程建设高校行列,学科建设、人才培养和基础设施建设均取得长足进步。

“‘211’工程建设时期,学校办学条件好了起来,首先就争取到资金盖起图书馆。由于学校多年没有新建筑,图书馆的建设引起了很大关注,学校伯川图书馆正面中间位置至今悬?#19994;?#19968;幅抽象画,寓意是‘知识大爆炸’。从这点可看出,教职员工关注学校发展的积极性非常高。”程耿东说。

回忆起这些往事,程耿东非常感慨:?#20843;?#30528;国家加大投入,一幢幢新楼拔地而起。改革开放给我国高等教育创造了前所未有的大好环?#24120;?#20174;?#19994;?#26657;长到从岗位上退下来再到现在,我国高等教育的?#38382;?#26159;一天比一天好。”

“在一些重要领域,我们一定要掌?#23637;?#38190;、核心技术”

作为第九届、第十届全国人大代表,程耿东积极建言献策,关注中国大学如何助力国家振兴。“由于国家计委和发改委曾经分别批准过一批国家重点实验室,不同的管理体制造成了国家重点实验?#19994;?#36816;行经费长期得不到解决,给它们的发展带来很多困?#36873;!?#31243;耿东曾经多次发起或参与,建议国家有关部门给国家重点实验室投入稳定的运行和研发资金。这一建议最终被采纳并一直?#26377;?#25191;?#23567;?/p>

程耿东希望政府对技术科学给予重视。“技术科学的基本思想是钱学森提出来的,中科院技术科学部也一直在组织人员研讨技术科学的定位和发展方向。技术科学是联结纯基础学科和工程科学的桥?#28023;?#26159;解决现实生产问题、实现技术创新突破、生产更新换代必然涉及的应用基础科学,其研究成果往往在工程技术领域起到原始创新的关键作用。”

以程耿东为代表的一批院士,以高度的责任心和使命?#26657;?#24076;望国家加强技术科学的建设。2009年5月25日,他组织完成了由路甬祥签名、上报国务院的院士咨询报告——《高度重视技术科学对建设创新型国?#19994;?#37325;要作用》,得到中央领导的高度重视。

在此基础上,作为“973计划”的顾问组专家,程耿东联合杨卫院士、白以龙院士等一同建议,希望科技部在“973计划”中对力学等一批技术科学给以更多支持,这一建议得到了科技部响应,并最后和制造领域的钟掘院士等一批专家,推动了将制造与工程领域列入“973计划”之?#23567;?#25454;悉,“973计划”支?#33267;?40余项在制造与工程领域的重大研究项目。

“其实,任?#25105;?#39033;技术都不可能完整地掌握在一个国家手里,世界经济的发展呈现出的趋势是,一个完备的产业链是世界性的、全球化的。但是,在一些重要领域,我们一定要掌?#23637;?#38190;、核心技术。”程耿东说。

“正因如此,中国高校就应该更加开放,加大同对方‘掰手腕’的实力和底气。传统科技优势国家不是铁板一块,只要我们坚持?#20013;?#24615;的创新,我们的吸附力就会自然提升。”从改革开放至今,经过几代人?#26377;?#22859;斗,大连理工大学进入了一流大学建设A类高校,程耿东?#32769;?#22320;说:“改革开放的伟大成就给学校发展带来翻天覆地的变化,希望学校继续奋斗,实现新的腾飞。”

(作者:本报驻大连记者站记者 吴琳;吕东光,系大连理工大学?#28548;?#23459;传部新闻中心记者。)

(责编?#26680;?#29245;、闫妍)


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