從2007年博士后出站來到北京交通大學,到2017年獲得國家杰出青年科學基金項目資助。
艾渤
十年間,軌道交通控制與安全國家重點實驗室副主任艾渤瞄準高速鐵路場景下電波傳播與無線信道建模這一領域,刻苦攻關,取得了一系列基礎性創新研究成果,為高速鐵路列車控制信號的可靠傳輸,為高速鐵路移動通信網絡優化運營奠定了堅實的理論基礎。
求索有路勤為徑
這位杰青獲得者的成長史,可以說是一部“壞小孩逆襲記”:出生于書香門第,父親是西北大學物理系研究生,母親畢業于中國醫科大學(北京協和醫科大學前身)。艾渤三歲時就能讀英文書信,中學時期卻叛逆,辜負嚴父厚望,高考勉強被武警部隊院校錄取。
然而,正是那幾年軍旅生涯徹底改變了艾渤的人生,為他烙上永不褪色的軍人特質。1999年,在軍隊磨礪了6年、曾經歷1998年抗洪救災生死考驗的艾渤考上西安電子科技大學攻讀研究生,開始了信息可靠傳輸方向的研究。
“每天早晨就像聽到軍號吹響一樣,他六點就起床工作了。”在團隊帶頭人、軌道交通控制與安全國家重點實驗室通信方向首席教授鐘章隊眼中,艾渤這位來到團隊迅速成長為中堅力量的年輕人最大的特質是勤奮。“他一進團隊,就表現出了不同的氣質,進入狀態特別容易,做事不用特別動員。”
且看艾渤十年來的成績單:發表SCI期刊論文130余篇,其中IEEE期刊論文82篇;4篇論文成為ESI高被引論文,其中1篇為ESI熱點論文;指導的研究生有7篇論文獲得國際會議論文獎項;主持國家自然科學基金杰出、國家“863”計劃課題等28項,獲得省部級科技獎勵7項。
僅用了不到五年時間,4項關于鐵路場景無線信道測量準則、信道模型以及智能網的研究成果就被寫入國家鐵路局中華人民共和國行業標準/規范中;被國際電聯ITU、國際標準組織3GPP、IEEE標準組織、歐洲科學技術組織COST采納提案16項。
這些成績的背后,是艾渤全身心投入科研的無數個日夜。 “很多夜晚常常是凌晨兩點睡覺,五六點鐘又起來繼續工作,另外就是追求高效。”而且對智能手機和微博、微信等電子設備與社交軟件,艾渤一直都不感興趣,“我的時間太少,不夠娛樂”。直到2015年3月份,因為要去美國斯坦福大學高訪,為了便于和國內通信聯系,才讓博士生幫他開通了微信。
說到艾渤,曾與他并肩作戰的同事還提到一個字——靜。基礎理論研究工作與工程項目不同,前者要靜得下來,“十年磨一劍”,要耐得住一時半會兒不出成果的寂寞。在這方面,艾渤顯示出與平時演講或作報告時慷慨激昂截然相反的一面,一旦需要思考一個問題或投入到一項工作,他可以在一種狀態中持續很長時間。有位同事回憶與艾渤去上海參加會議的經歷時,印象最深的是,從晚上7點到第二天早上7點,他始終靜靜地一人伏案工作,仿佛凝固在那里。
創新無涯苦作舟
“高移動速度下的傳輸究竟可以支持多高的傳輸速率?這個問題至今沒有人給出過答案。”十年前,艾渤剛來到北京交通大學時,鐘章隊把“高速移動復雜場景的無線信道理論與方法研究”這個方向交到他手中。
“列車高速移動會引起信道的非平穩性”是國際國內專家都急于解決的難題,無線傳播信道特性決定無線通信系統性能。對于傳輸列車控制信號的專用移動通信系統,其無線信道特性是專用移動通信網規劃與優化、可靠傳輸關鍵技術性能評估、確保列車安全運營的重要基礎,因此被列入《一萬個科學難題》(軌道交通卷)。
哪個國家的專家先攻克這一難題,無疑就會為自己祖國軌道交通事業發展贏得先機。面對挑戰,艾渤骨子里軍人般的榮譽感和使命感油然而生。
為尋求答案,艾渤作為隊長,帶領6名博士生長途跋涉,力求拿到高架橋、隧道、路塹、橫跨橋等高速鐵路復雜場景寶貴的第一手研究數據。
2009年鄭西高鐵試運行前夕,團隊進行實地場強測量,列車從起點到終點往返一直運行,時速一度要保持在380千米左右,早上6點上火車,等到下車時已是晚上7點。2010年夏天,艾渤帶領5個博士研究生用11天時間跨越9個城市,走訪全國三個鐵道勘查設計院,調研范圍覆蓋5條高速鐵路、行程超過5000千米。
有些實驗必須等軌道交通停運后才可以實施。于是,他們晝伏夜出,深夜進入工程現場,完成布線、測試工作,在第一班列車開始工作之前退回駐地。
工作之苦常常被發現之喜替代。方興未艾的中國高鐵建設和城市軌道交通建設成為科研工作者的沃土,有著其他國家相關領域沒有的優勢,正是基于勤于挖掘這些寶藏,獲得寶貴的數據,艾渤和團隊在國際上首先提出了將高速鐵路場景分為16類的建議。大量的實踐研究讓艾渤在教學中如魚得水,學生們喜歡聽他講課,因為可以知道學習的理論能有什么樣的實際用處。
十年艱辛終回報
十年來,他和團隊成員通力合作,在相關領域取得了許多突破性進展。如提出高速移動復雜場景無線信道測量準則與方法;發現新的傳播現象和信道特征;提出符合信道非平穩特征的方向性信道建模方法、低復雜度基于簡化的射線跟蹤和一致性散射理論的信道建模方法,以及擴展Hata模型和多楔繞射模型混合信道建模方法;提出路塹散射體有效區概念以及基于幾何的隨機散射體建模方法,適合于高速移動場景多天線信道建模,豐富了現有信道建模理論。他們還研發了具有豐富高速鐵路材質庫的三維射線跟蹤工具箱;建立了高精度的傳播預測模型庫。
他們還提出具有快速捕獲、高估計精度、很好跟蹤能力的同步以及信道估計方案和算法,研究成果為高速移動場景數據可靠傳輸奠定了理論基礎,并入選北京市自然科學基金“十二五”優秀基礎研究成果匯編,還獲得了2015年教育部高等學校科學研究優秀成果獎(自然科學獎)二等獎,以及浙江省科學技術獎二等獎。
盡管碩果累累,艾渤卻依舊保持著自己一貫的作風:對己嚴格自律,對學術問題錙銖必較,對學生親切平和,他常常請學生吃飯唱歌,把項目安排說成“我們一起合作研究這個吧”。不自覺地用軍營內的兄弟情、戰友情感染和激勵學生,讓漫漫科研長路變得不那么冷淡無情、枯燥無味。
應該說,經過十年不懈追求和趕超,我國高速鐵路通信理論研究已達到國際先進水平。目前關于第5代移動通信系統(5G)的研究如火如荼,艾渤及其團隊抓住這個機遇,和中國移動研究院成立了5G聯創中心;并共同發起了高速鐵路5G關鍵技術及解決方案的白皮書。科研無止境,在軌道交通控制與安全領域耕耘,艾渤和他的同伴們還有很長的路要走,還將有更多的驚喜呈現給世人。