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“玩”衛星的戰略科學家李德仁

2024-07-18 16:35:00 來源:環球人物網-《環球人物》雜志 作者:王秦怡 劉舒揚
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       6月24日上午,全國科技大會、國家科學技術獎勵大會和中國科學院第二十一次院士大會、中國工程院第十七次院士大會在北京人民大會堂隆重召開。2023年度國家最高科學技術獎由李德仁院士、薛其坤院士獲得。現場掌聲雷動,鏡頭掃過,層層疊疊的,是約3000張燦爛的笑臉。

自2000年度首屆頒發至今,國家最高科學技術獎已經走過二十多個年頭,授予37位科學家。它被稱為中國科技界“頂流”獎項,每位獲獎者都備受關注。

打動我們的是什么?是一位位不凡又生動的科學家們,是以愛國、創新、求實、奉獻、協同、育人為內核的科學家精神,是尊敬科學家、尊崇科學的社會共識。

今天,我們都知道,關鍵核心技術要不來、買不來、討不來,只有靠自己去掌握。科學家就像勇闖“無人區”、下好“先手棋”的科技探險者,傾盡一生去投入、探索、堅持。這個盛夏,《環球人物》記者與李德仁、薛其坤兩位國家最高科學技術獎獲得者聊了聊,看漫長的歲月里,他們披荊斬棘,在未知地帶找到一條新路。

采訪這天,武漢像一個大火爐,85歲的李德仁卻提前來到采訪地點——測繪遙感信息工程國家重點實驗室一樓展廳。繡著“武漢大學”字樣的襯衫,被他一絲不茍地扎進褲子。他指著襯衫,笑瞇瞇地對《環球人物》記者說,這是為領獎特意做的。

近期,他接受了太多采訪,秘書提醒《環球人物》記者注意控制時間,但李德仁神采奕奕,看著展廳里的遙感衛星模型,隨時拋出一個新的點,滔滔不絕地講下去。


李德仁在武漢接受《環球人物》記者采訪,旁邊是他的團隊主持研制的珞珈一號01星模型。(吳可涵/攝)

在采訪之外,獲獎后的李德仁,工作生活和平時毫無二致。他和團隊開會、看博士生的論文、與老伴散步……誠摯而熱烈地回到自己慣常的科研生活中。至于800萬元獎金,李德仁向媒體表示,把獎金全部捐出,500萬元交給武漢大學“王之卓創新人才獎學金”,300萬元交給武漢大學“朱裕璧醫學獎”——前者以他的恩師命名,后者以他的岳父命名。

讓“慧眼”和“大腦”上天

李德仁是測繪遙感學家。遙感是做什么的?有什么用?要回答這些問題,不妨從李德仁參與主持的高分辨率對地觀測系統重大專項(以下簡稱“高分專項”)說起。

21世紀初,世界上不少發達國家已經有了自己的高分辨率對地觀測衛星系統,而中國在苦苦追趕。2003年,李德仁牽頭聯合多位院士專家向國家提出建議:“要把中國的衛星分辨率從原來的5米、10米,提高到亞米級。”2006年,高分專項被列入《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》。2010年,高分專項全面啟動實施,李德仁擔任項目的副組長。

每到自己設計的遙感衛星發射的前一晚,李德仁常常難以入睡,因為擔心“設計的功能能不能實現”。從2013年4月首顆“高分一號”遙感衛星發射成功至今,高分專項已成功發射14顆衛星,每顆都具備獨特的觀測能力,涵蓋了光學、雷達、紅外、高光譜等多種技術類型。

一個例子可以說明它們的成功:2022年9月5日,四川瀘定發生地震,官方第一時間啟動民商衛星應急響應機制,調度高分三號01、02、03星等10余顆衛星對震區緊急觀測成像,災情研判工作在災后1小時內完成。“在震區上空掃一下,水系、道路、滑坡情況什么都清楚了。”李德仁說。


2008年7月,李德仁(左)考察四川汶川地震災區。(武漢大學供圖)

這是一個讓李德仁頗感自豪的結果——“衛星分辨率提高到了民用0.5米,遙感數據從太空傳到地面,時長從數小時縮短至8分鐘。”

“李院士是一位極具戰略眼光的大科學家”,這是李德仁身邊人的共識。立得空間董事長郭晟和李德仁團隊合作已久,他告訴《環球人物》記者:“李老師常常能洞察10年、20年以后的科技發展趨勢以及科技對我們的影響。比如,1999年那會還都是人扛著機器做測繪,李老師卻提出,德國已經開始在車上裝GPS慣導來做測繪,我們能不能也做設備?我們把這個關鍵技術問題解決了之后,他又說,還要有應用創新,二維地圖看不到真實的三維世界,能不能做街景?他還指出,以后自動駕駛會普及,移動測量的技術一定無處不在。現在10年過去,他的預言又一次得到了驗證。”

近些年,年過八旬的李德仁又提出一個令人稱奇的設想:“通信、導航、遙感,這三件事全世界的團隊都是分開做的,信息分離、服務滯后,有沒有可能實現一體化?”他腦海中通信、導航、遙感三種衛星一體化后的圖景是:把人工智能送上天,讓天上有觀測大地的“慧眼”(衛星)和“大腦”(人工智能)。每個人都可以發送請求,衛星把所需信息加工好,3至5分鐘就可以收到自己想要的信息。“現在人人玩微信,將來就是人人玩衛星了。”

這個“人人玩衛星”的場景也許不久就能實現。李德仁計劃在2030年前建成“東方慧眼”衛星星座,發射200多個系列衛星。它們將成為中國人發到天上去的“智慧的眼睛”,在太空中為你閃爍。


2017年3月,李德仁(一排左五)主持召開地球空間信息技術協同創新中心年度工作會議。圖為全體參會人員合照。(武漢大學供圖)

刻在心里的家訓

武漢大學的校園里,矗立著夏堅白院士的雕像。

67年前,18歲的李德仁從家鄉江蘇泰州考到了這里。原計劃報考數學力學系去研究火箭的他,卻被剛剛成立一年的武漢測量制圖學院(現武漢大學測繪學院)意外錄取,專業是航空攝影測量。

少年有些“氣憤”。時任校長夏堅白來給學生們講話,“5000年前,尼羅河每年都會發洪水,農民為了利用好土地就開始做測量。要了解地球上的自然活動、人類活動,首先都要做測量”。李德仁的心頓時定了下來。

他遇到了恩師王之卓。1934年,王之卓和夏堅白以及另外兩名同學陳永齡、董鐘林一起被選派去德國公費留學,攻讀測繪專業,他們4人就是我國現代測繪科學的開拓者和奠基人。


1998年12月,李德仁(右)為導師王之卓組織90大壽學術活動。(武漢大學供圖)

王之卓溫潤樸素,沒有一點架子。年輕的李德仁發現蘇聯教科書上有幾處錯誤,便寫了闡述文章托一名女同學轉給王之卓。那時王之卓與他并不相熟,卻痛快地邀請他去家中討論。師生促膝而談,直到晚上9點多。末了,王之卓讓李德仁跟著他做畢業設計。而那名替李德仁轉交文章的女同學,后來成為他的女朋友,再后來又成了他的妻子,她叫朱宜萱。

做畢業設計期間,李德仁發現,一位加拿大學者提出的公式并不完整,“那個公式推了三步以后,還有一步他沒推,我把第四步給推出來了”。王之卓很高興,指導李德仁寫了一篇論文,后來發表在《測繪學報》上。這是李德仁發表的首篇論文,稿費180元。李德仁把這筆錢存了定期,結婚時,他向妻子公開了這個“小秘密”。

1963年,因為種種原因,李德仁沒有繼續讀研。他被分配到國家測繪局,幾年后又被下放到石家莊水泥廠。“王先生說你出去工作,不要把你的專業丟了,有空還要繼續學。”這句話讓他得以在打榔頭、綁鋼筋、灌混凝土的間隙,堅持自學了高級矩陣、線性代數等復雜課程。

他甚至還搞了個新發明。在水泥廠當工人期間,李德仁和北京建材研究所合作,研制出一種新的硫鋁酸鹽水泥。在鋼材緊缺的情況下,它可以代替鋼管道運輸石油。改革開放后,這個發明獲得國家發明二等獎,“分到75塊錢獎金”。但在當時,不管是三班倒打水泥電線桿,還是做新發明,他都只有一個樸素的想法,“國家養了我,父母生了我,不管干什么工作,要把它干好”。

1978年,國家恢復研究生招生。朱宜萱回憶,一名大學同學寫信給她,說自己報考了測繪學院的研究生,王之卓教授請這名同學轉告李德仁:回母校應試碩士研究生吧!就這樣,39歲的李德仁重新考入王之卓的門下,并且每門課的成績都在85分以上。

不久,王之卓就鼓勵李德仁去聯邦德國留學,因為那里有前沿的遙感技術、具有前瞻性的科學家。在王之卓的引薦下,李德仁師從國際測繪遙感領域的領軍人物之一阿克曼教授。“當時航空測量遙感數據越來越大,阿克曼就問我要不要解決這個難題,要找一種方法區分數據中的偶然誤差、系統誤差和粗差,來保證精確度。”


1983年10月,李德仁(右)的博士生導師阿克曼教授訪問武漢測繪科技大學。(武漢大學供圖)

李德仁的回復是:“做!”

他每天從早上8點學習工作到晚上10點。不到兩年,他就解決了國際測量界的這一百年難題,其提出的選權迭代法被國際測量界譽為“李德仁方法”。而他據此寫就的德文博士論文,至今仍是斯圖加特大學論文最高分:1分+5星。


1985年2月,李德仁獲德國斯圖加特大學博士學位。(武漢大學供圖)

包括斯圖加特大學在內的多所國外大學,向李德仁伸出了橄欖枝,李德仁都沒答應。

他想到了恩師。1939年,王之卓學成歸國,有人問他為什么回國?他說:“回國跟回家一樣自然。”

他收到了妻子的來信。信中說:你是一頭牛,吃國家的草(糧食),一直到了45歲,你怎么不為國家為人民產點奶?你現在應當回來擠奶了,這是你作貢獻的時候。

他更記得刻在心里的家訓。曾祖父李貞發在清光緒年間寫了80字的李氏家訓,開頭第一句就是“愛我中華,興我家邦”,直到現在這幅字還掛在李德仁家中最顯眼的地方。

“科學沒有國界,科學家是有祖國的。”1985年,46歲的李德仁從容不迫地回到祖國,回到珞珈山下。

三代人,一個“圓”

故事總是那樣相像。

1996年,還在上高三的張過看到武漢測繪科技大學(2000年并入武漢大學)的報考指南,被“攝影”二字吸引,“以為是拿著相機咔嚓咔嚓拍照玩兒”。入學后,他才發現不是那么回事兒,心想“學這干嗎?”就在這時,李德仁來給同學們上課。后來,張過成了李德仁的博士生。

如今,已是武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室教授的張過早就記不清那堂課的具體內容,但聽完課的精神余震一直在持續,“兩個航測班,60人,沒出現一個轉學轉專業的,都覺得大有可為”。

這門課就是《測繪學概論》,被學生們稱為武漢大學“最奢侈的基礎課”,從上世紀90年代至今,李德仁、劉經南等院士“組團”為大一新生講授。

“很多學生不愿意報考測繪專業,覺得東跑西跑太苦。我們上課就是要把前沿的內容講給學生,讓他們知道這門學科的高度有多高。”李德仁最大的樂趣是當一名老師:“可以培養一代又一代的年輕人,這個力量大于我一個人的智慧和力量。”

還有龔健雅,現在的中國科學院院士、武漢大學宇航科學與技術研究院院長,當年是王之卓和李德仁聯合指導的博士生。1985年,他們決定派龔健雅去丹麥留學。龔健雅回憶:“我本是攝影測量的博士生,理應從事攝影測量方向的研究。但上世紀80年代末,地理信息系統(GIS)剛開始在中國興起,王先生和李老師認為這是一個重要的發展方向,希望我從事GIS研究。”

為了讓龔健雅進入這一前沿領域,李德仁頗費了一番心血。1985年,借在芬蘭參加學術會議的機會,他向丹麥的一名教授推薦龔健雅前往丹麥技術大學學習,并請其幫助申請丹麥政府獎學金。

留學快結束時,龔健雅收到了李德仁的來信:“我正在看歐洲杯足球賽,各國的球員都是回祖國參加比賽的,你也回國參加比賽吧。”

為了讓龔健雅更好地“比賽”,李德仁從別的課題中節省出經費,花5萬多元人民幣買了當時最好的微型計算機IBM0520和相關的軟件。龔健雅至今難忘:“為了開拓新的研究方向,李老師總是利用其他課題結余的經費購買設備和資料來支持我們。”

67年前夏堅白、王之卓院士投下的那顆石子,如今仍在激起漣漪。師生三代的故事,就像一個“圓”。

“能吃能睡能熬”

《環球人物》:您總說,“科學沒有國界,科學家有祖國”,是什么讓您生出了這樣的感慨?

李德仁:主要是和我的成長經歷有關。我的老師王之卓、我的岳父朱裕璧都是留學結束就回到了祖國;到了上世紀50年代,錢學森沖破阻力一定要回國……科技工作者是有為祖國作貢獻的傳統的。

也因為當時我們的經濟科技發展跟西方比有差距。在你意識到這個差距的時候,你不回來努力工作,就會覺得對不起你的祖國。

現在,自費出國的學生越來越多。一個中國人,到美國去,到歐洲去,可以當個好老師,也可以當個好教授,或者開公司、去上班,但不大可能在科研上做出大成果。我個人認為,你只有回到祖國做科研,才有可能登上科研的“珠穆朗瑪峰”。

《環球人物》:有人形容您是一位有著浪漫主義色彩的詩人,無論是您早年提出的“3S集成”,還是后來的“通導遙”一體,都和西方的細分思維有巨大的差異,是一種形象思維。您認同這個說法嗎?

李德仁:這是測繪遙感學科發展的兩個趨勢。一個趨勢是測繪遙感要往深里鉆,另一個趨勢是不同學科要交叉碰撞,來把它做得更大更深。作為一名科學家,要從社會的需要、科學進步的可能去思考這些問題。

舉個例子。非洲索馬里有海盜,為了保護中國船只安全航行,我們需要拍攝圖像。圖像拍到以后,原來是要等遙感衛星從非洲上空轉到中國的上空以后,信息才能傳下來;傳下來之后,再用計算機軟件處理;處理完了,再通過通信衛星傳上去。一系列操作下來,8個小時過去了。現在我們計劃把通信衛星、導航衛星、遙感衛星結合在一起,再把處理這個數據的方法——人工智能送到天上去,幾分鐘就可以將信息送到用戶手中,這是我從二零零幾年開始在世界上最早提出來的。

我們中國人不要由于過去落后,就習慣性地看外國人做什么咱們就跟著做什么。作為一名真正有志向的中國科學家,我們可以進行創新引領,“從0到1”。

《環球人物》:有人說“東方慧眼”是中國版“星鏈”計劃,您怎么看?

李德仁:我們原來說,中國做2G、3G是跟著走的,到了5G,中國是引領的。馬斯克的“星鏈”計劃,其實就是用低軌通信衛星來取代5G,計劃發射4.2萬顆通信衛星。

但“東方慧眼”不只是通信衛星,它是以智能遙感衛星為主,結合通信衛星和導航衛星提供實時服務的大系統。通信只是一個手段。比如你是一個農民,遙感衛星可以把你那片田里莊稼的長勢、施肥的情況拍下來,用人工智能分析后,把分析數據和結果通過通信衛星發到你的手機上。這跟“星鏈”計劃只做通信是兩回事。但2022年馬斯克又提出來一個“星盾”計劃,和“東方慧眼”相像。

《環球人物》:您的這種前瞻性更多來源于直覺,還是經驗?

李德仁:你自己專心按規律研究,你研究到那一步了,一定會發現新的問題和新的辦法。

《環球人物》:您對自己的定位,是做一名什么樣的科學家?

李德仁:我跟我的老師一樣,想要成為一名戰略科學家,站在科學的高度用辯證唯物主義、用哲學來指導科學研究。

《環球人物》:您跟夫人之間最吸引彼此的那一點是什么?

李德仁:我們的性格比較互補,我的數理化特別好,大腦思維好。她的小腦好,小腦好就表現在有運動天賦,她大學時在校羽毛球隊,她還是學校100米短跑紀錄的保持者。

她做事非常認真、非常嚴格,精益求精,所以后來我們就有分工了。我做的是測繪遙感,她做的是近景攝影測量。她對甘肅敦煌石窟,山西大同云岡石窟,河南龍門石窟,北京故宮、香山,湖北武當山和香港志蓮凈苑仿唐建筑等進行過數字化測量,我都支持她。

《環球人物》:您把獎金中的500萬元捐給“王之卓創新人才獎學金”,300萬元捐給“朱裕璧醫學獎”。朱裕璧是您的岳父,很多人覺得這太浪漫了,您夫人對此是什么反應?

李德仁:我跟夫人有一個原則,如果我得了獎,這個獎是獎給我個人,那我就能自己做主,把它捐出去。像湖北省科技突出貢獻獎,50萬元獎金,我都捐出去了。

朱裕璧是我的岳父,1934年從德國回來,是武漢大學醫學院的創始人。2006年是他去世20周年,我們夫婦就捐款成立了“朱裕璧醫學獎”。開始捐了20萬元,后來就一點一點地捐,前后捐了共110萬元。

這很正常、很自然,我和夫人的心意是相通的,都是覺得創新人才的培養需要有激勵機制,都沒有把物質看得太重,而國家對我們院士的待遇已經很好了。

《環球人物》:您現在一天的工作強度是怎樣的?

李德仁:如果工作需要我早上6點坐飛機,我就早點起床。如果沒有這樣的要求,我就7點半起床,8點吃完飯,在校園里散步一個小時,每天走1萬多步,9點開始工作。

我總結自己,能吃能睡能熬,吃什么都行,躺下來就睡,還能熬夜起得早。對環境的適應力很好,到美國去開會,時差10個小時,我沒感覺;爬山沒有高山反應,爬到5000米都沒事兒。(說這句話時,李德仁掏出手機,給《環球人物》記者看他不久前去高原的照片。照片里,他和朱宜萱穿著長長的藏袍,戴著寬檐氈帽,仰望著藍天白云——是妥妥的情侶“旅拍”照。)

我現在一般是晚上11點多睡覺。以前不是這樣,以前干得很晚,現在讓年輕人挑大梁,不包辦。不能像魯迅寫的小說那樣,九斤老太說兒子八斤孫六斤,一代不如一代。不允許學生超越自己,是錯誤的,是倚老賣老。要有胸懷,把前沿的、能創造價值的研究交給年輕人,讓年輕人一代一代地健康成長。


2024年6月24日,獲得國家最高科學技術獎后,李德仁與妻子朱宜萱合影。
 

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責任編輯:李佩藺
關鍵詞: 李德仁

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