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    為建設科技強國貢獻青春力量

    字體:
    2022-11-13 08:58:18 來源:人民日報

      曾耀祥在工作。
      受訪者供圖

      劉釗在機房查看“神威·太湖之光”的運行情況。
      吳冰清攝

      雍海林在實驗室里等待數據結果。
      駱貝貝攝

      黨的二十大報告提出,加快建設國家戰略人才力量,努力培養造就更多大師、戰略科學家、一流科技領軍人才和創新團隊、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,努力成為國家事業發展的主力軍。本版推出“新征程上的青年工程師”系列,聚焦工程師隊伍中的年輕人。

      ——編 者

      國之重器,承載著中華民族偉大復興的中國夢,彰顯著中國的實力和底氣。當前,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,核心技術加快攻關,創新活力競相迸發。

      有這樣一群青年工程師,他們緊盯科技前沿,在國家重大項目中刻苦攻關、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年國家創新驅動發展的歷程。

      2018年,這位中國航天科技集團一院總體設計部十一室載荷與環境副主任設計師年滿30歲?!叭ⅰ边@一年,他改變了半個多世紀的“火箭彈性載荷設計方法”,讓火箭更輕、運載能力更強,“如果沒有國家鼓勵科技創新的氛圍,沒有航天系統讓年輕人挑大梁的環境,我們就沒法挑戰現有的設計‘規則’,做出真正的創新?!痹檎f。

      載荷參數是火箭設計的依據,通常情況下,先有載荷參數,再進行火箭設計。此前,曾耀祥所在團隊的“載荷設計”,一直是沿用20世紀60年代的方法。

      近幾年,我國火箭發射密度大、新型號數量多,尤其是接連立項的長征七號甲、長征八號等新型火箭,若是采用原有的“載荷設計方法”,火箭的運載能力達不到預期目標,“這個問題不解決,新型火箭就得改結構?!痹檎f?;鸺坏└慕Y構就意味著每個部段都得改,將增加很多試驗,研制經費隨之增多,更重要的是研制周期必然受到影響。

      如何在不更改火箭結構的基礎上,讓火箭“體重”更輕但運載能力更強,成為研制的難點。

      在一次項目討論會上,型號總師再次提出這個問題,希望各個系統各自尋找突破口。

      當時,現場陷入了片刻沉寂。畢竟火箭各個系統的設計已經經受了數十年的檢驗,不是說改就能改的。

      “我可以對‘載荷設計方法’做些優化?!痹榈囊痪湓挻蚱屏爽F場的沉寂。此后近半年的時間里,他每到周末,都紋絲不動坐在辦公桌前推導各種公式、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,他的腦子里依然在想著各種公式與算法。有時候突然有了靈感,他會加快步伐,越跑越快,希望趕緊回去繼續算下去。

      “‘載荷設計方法’就像一個‘黑匣子’,沒辦法提前驗證,必須完全正確,萬一錯了,火箭就會在空中解體?!痹樘寡?,這項任務用“萬無一失、一失萬無”來形容毫不為過。

      “要細化載荷設計規范,又要保證新的設計方法沒有問題,那就得弄清楚60多年前的設計思路、依據和原理?!痹橄氲搅恕拜d荷設計規范”的編寫者們。

      曾經的編寫者現如今都已經七八十歲,退休在家,得知曾耀祥的想法后,他們都很支持,但也提出了質疑。

      施鈞昭是“載荷設計規范”的編寫者之一,他也曾對曾耀祥的設計方法提出過質疑:“之前的方法很穩妥,你用新的方法提出的參數準確嗎?”趁著施老來單位開會的機會,曾耀祥將自己的推導模式驗證給他看。最后,施老認同了曾耀祥的設計方法。

      2018年8月24日,曾耀祥優化完成的“載荷設計方法”迎來了“大考”??傮w設計部的10余位相關專家組成的評審組,專題對曾耀祥的“載荷設計方法”進行評審。

      “新的‘載荷設計方法’理論依據充分,參數翔實準確?!笨傮w設計部副總師、評審組組長潘忠文說,“新的‘載荷設計方法’對火箭發展很有意義,按照這個方法計算,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構也能提升性能?!?/p>

      創新需要智慧,也需要勇氣??筛煽刹桓傻氖虑?,曾耀祥主動承擔,在枯燥繁重的工作中,這位年輕人卻做起創新先鋒,享受著探索的快樂。

      劉釗:

      讓算力改變世界

      一臺電腦、兩個顯示器,日復一日地設計和編寫代碼……乍一看,國家超級計算無錫中心研發部副主任、高級工程師劉釗的工作好像和普通程序員沒有區別,但實際上,他的工作電腦還連接著一個大家伙——“神威·太湖之光”超級計算機。借助“神威”的“威力”,他正帶領團隊進行著一項“風資源預測和風機選址”的應用項目,幫助一家能源龍頭企業解決關鍵難題:中國這么大,風機選在哪里合適?

      說到這項工作,還要先從劉釗每天打交道的超級計算機說起。

      2016年6月落戶于江蘇省無錫市濱湖區蠡園開發區的“神威·太湖之光”超級計算機,是國家超算布局的一個重要環節。和一臺只安裝一片CPU的家用計算機不同,“神威·太湖之光”非常龐大:由40個運算機柜和8個網絡機柜組成,內部安裝了40960個中國自主研發的眾核處理器,在運行時,將近1100萬個計算核心齊心協力完成復雜任務,它1分鐘的計算能力,相當于72億人同時用計算器不間斷計算32年。

      “跑”得這么快,“神威”能做什么?

      劉釗舉例說,小到產品的設計研發、大到氣象災害的應對,人類在真實世界中試錯的成本比較高,甚至全無這樣的機會,而借助超級算力,就可以“跑”進未來看看,幫助我們做出最佳決策。

      今年36歲的劉釗,2008年從北京理工大學計算機科學與技術系畢業。當時我國初步具備了研制高端超級計算機的能力,但放眼國際,我國的超算能力還處于中端水平,許多關鍵部件受制于人。攻讀計算機專業的劉釗逐漸明晰了自己的夢想:將知識和精力,投入中國的超級計算機事業中去。

      2015年,在國家超算無錫中心剛剛建立之時,劉釗被選為第一批技術骨干加入其中。

      “有了跑得快的硬件,還需要將硬核本領完全發揮出來的軟件?!眲⑨摻榻B,軟件開發初期面臨的最大難題,是這個系統已產生了超過200萬行代碼,而對于“神威”這樣的新型國產超算,國外經驗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多萬行代碼進行“翻譯”,重新設計和編寫,讓新代碼適用于國產超級計算機。

      200多萬行代碼,是行業的“天花板”級別,也是“神威·太湖之光”實力的體現。劉釗回憶,“翻譯”的關鍵期,大樓內部的軟硬件設施和應用設備開啟“機房優先”,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風扇降溫,早上8點后的樓面好像蒸籠一樣熱;到了寒冬,就靠著取暖器驅走嚴寒,燃燒起奮斗之火。

      7年來,劉釗和他的團隊以多維度并行及系統性優化的創新方法,高效支持了大氣模擬、海洋模擬、工業仿真等關鍵科學應用在國產超算系統上的運行,將“神威·太湖之光”超級計算機每秒十億億次的超強計算力,切實轉化成為基礎科研和工程創新的探索能力。

      2017年,對于劉釗來說是極具紀念意義的一年。那一年,“神威·太湖之光”相關應用項目獲得國際高性能計算應用領域最高獎“戈登·貝爾獎”及一項提名獎。其中,便有他參與的“地球系統模式”項目。

      “通過這個項目,可以‘前知五百年,后知五百年’!”劉釗介紹,將某地區氣象衛星、氣象臺等的零星歷史數據下載并嵌入系統,超級計算機就能通過大量復雜的比對和運算,把空白年份“填空”、將錯誤數據“糾偏”,既能推演自工業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趨向,從而細致地模擬出地球生態演變的過程。5年來,該項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。

      “風資源預測和風機選址”正是“地球系統模式”的一個重要應用方向?!斑^去沒有超級計算機的時候,只能依靠人力跋山涉水,運送設備到每一座山頭探測,不僅時間長、危險大,而且由于風力的不確定性,數據準確性還比較低?!眲⑨撟院赖卣f,他帶領團隊在中國地圖上劃分出10個網格,篩選出過去20年來年均風資源最為豐富的地區,再將這些網格進一步分解成一個個小網格,逐格比較、一一定位,經過多次試驗調試后,最終在甘肅、福建、云南等地確定了多處風場建設地址,幫助龍頭企業實現了發電效能的最大化、助力國家雙碳戰略目標實現。

      雍海林:

      追著“星星”奔跑

      上午10點,安徽合肥,中國科學院量子信息與量子科技創新研究院的一間辦公室中,討論聲一陣高過一陣?!靶l星軌道高度增加,對地面站建設提出了一些新要求”“日光條件下,光學跟蹤的信噪比計算還得再復核一下”“目前,技術上還存在不少難點”……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星地面站技術方案來。

      作為科大國盾量子技術股份有限公司的系統工程師,今年36歲的雍海林,與量子結緣已有14年。從學生時代在青海湖湖心島上開展自由空間量子實驗,到遠赴西藏阿里參與“墨子號”地面站建設,這位年輕的工程師始終扎根一線。

      2008年,還在中國科學技術大學讀研的雍海林,懷揣著對量子通信的好奇,成了學校量子物理與量子信息實驗部自由空間研究組的一員?!澳嵌螘r間,我們每年都往青海湖跑,短的有個把月,長則要待半年。在那兒研究量子糾纏分發和隱形傳態,得把‘墨子號’星地鏈路的科學實驗先在水平鏈路上做一遍?!庇汉A只貞?。

      湖心島山頂沒水,他就背著水桶,一點點從山下運上山;野外實驗遇到狂風暴雨,不顧豆大的雨點往臉上拍,雍海林和隊友牢牢扶住帳篷,避免里面的望遠鏡被雨淋壞;白天陽光強烈,光子信號容易淹沒在噪聲中,實驗總在晚上進行,他熬過一個又一個夜晚,全球首個上百公里的自由空間量子隱形傳態和量子糾纏分發也終于在2012年實現。

      “技術實現是工程師的事,要把科學家星地量子通信的夢想一點點變成現實?!?016年,雍海林奔赴海拔5100米的“墨子號”阿里站,擔任隱形傳態實驗站副主任設計師,參與量子隱形傳態實驗平臺建設及后續實驗。在阿里站的一年多時間里,除了需要克服高原反應和冰天雪地帶來的困難,雍海林還得解決地面站的技術難題。

      2016年8月16號,世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射升空。星地量子通信實驗得在地面和太空間傳輸光子,信息加載在單光子的偏振態上,這不僅要求瞄準精度,還意味著要實現偏振保持。不承想,衛星上天后,就遇到了偏振誤碼率超出預期的情況?!拔覀儙讉€站配合載荷團隊立即展開原因分析。針對偏振不佳,經過研判,發現是衛星進入太空后,受空間環境影響造成相位變化,必須通過聯合測試獲取變化規律,從而設法進行補償?!庇汉A终f。

      緊接著,研發裝置,反復調試。終于,經過半個月的努力,在零下20多攝氏度的一個夜晚,阿里站再次進行嘗試。在同事們的配合下,雍海林裹著厚棉襖,在室外手動調整補償裝置。天寒地凍里,他們抓住衛星過境的10多分鐘,成功獲取全部所需數據。等到下次衛星過境時,根據實測數據對地面設備進行補償,偏振誤碼率這才得以滿足科學實驗要求。

      如今,全球首個星地量子通信網絡已通過衛星地面站與“墨子號”量子科學實驗衛星相連,現已接入金融、電力、政務等行業多家用戶。

      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星地面站團隊?!耙荒甑筋^,能有100多天出差在外?!彼种割^細數,從第一代便攜式地面站樣機研發到量子微納衛星“濟南一號”的星地實驗,從漠河北極村到三亞天涯海角,團隊常在全國各地攻堅克難。

      “對我來說,夜空中最美麗最值得追逐的‘星星’,就是‘墨子號’量子科學實驗衛星?!庇汉A指嬖V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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