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“中海”扬帆远 踔厉更前“行”|记电子科大杨中海教授

日期: 来源:电子科技大学收集编辑:电子科技大学

深秋的成都略带寒意,清水河校区的银杏渐黄,正慢慢铺开一年中最美的画卷。78岁的杨中海教授习惯性地像平常一样到办公室,准备和同事和自己的弟子们探讨学术,从来没把自己看成该享受天伦之乐的退休老人。我们和杨中海教授就相约在电子科学与工程学院321室。透过窗外,两颗银杏树金黄的叶子在风中微微摇曳,无声地述说着杨中海教授那些鎏金的岁月和桃李满天下的故事......

立志国防 不羡清北慕成电

天府之国,人杰地灵,文翁石室,历史悠久。杨中海就出生在这样一个有着厚重历史文化底蕴的成都平原。而他的求学之路便是对勤奋和天赋的最好诠释,他高中就读于石室中学,当时的石室中学是四川最好的中学。他从小就刻苦努力,成绩一直名列前茅,但他却从不自傲,他深知再好的天赋如果没有勤奋的努力注定不能走远。身在石室中学的他从小就立志科技报国,成为一名科学家,所以他学习异常刻苦,凭他的成绩“清北”可期,但在他的心中,却早已有了明确的目标,那就是成都电讯工程学院。虽然1958年的“大跃进”、“人民公社”运动席卷全国,高一的杨中海在学校晚上也要推“板板车”拉东西,劳动很晚才能结束,但是这些都在杨中海的发愤图强中变成一种学习的砥砺,高三他成功进入了石室中学的“火箭班”。在“火箭班”杨中海的成绩一直很好,因此报考时班主任就建议他填报北京大学,这可是许许多多学子的梦想,但杨中海不为所动,对原子核物理、电子器件设计与制造的兴趣和爱好,为国防事业奉献青春和理想的信念,让他毫不犹豫地把成都电讯工程学院填为第一志愿。

17岁的少年带着保家卫国的信念踏入成电。那时成电的校园还在建设中,一下雨便一片泥泞,裤脚和鞋子都是泥巴,在学校也吃不饱饭,但是这些阻挡不住杨中海求学的热情。在大学,老师不会像高中老师那样时刻监督,但他没有丝毫放松对自己的约束和对学习的自律,积极地参与课题讨论和实验操作。杨中海说:“只有踏踏实实地学好技术本领,才能为国家建设做贡献”。

十年凯里 天道酬勤考研梦

时代的洪流滚滚向前。1966年,杨中海顺利完成本科学业。那个年代,国家急需人才,而年轻的学子们也渴望早点建功立业,考研还不流行,也没有像现在这么普遍,而且考研还需要老师动员优秀的学子谈话,学子们也会站出来让祖国挑选。说到这里,杨中海教授提到了他的毕业设计指导老师——张其劭老师,说起张老师,杨教授充满了深深的敬意,言语间流露出深深的怀念。正是在张老师的指导下,杨中海顺利地完成了《磁控管老练台》的毕业设计。在杨中海的记忆里,张老师是一位特别严谨的老师,第一次认识张老师的时候是在他的指导下做实验,张老师一直说:“快,快,要提高效率。”让杨中海钦佩的不仅是张老师的学术,更是慎思笃行的科研精神。张老师的谈话开阔了杨中海的眼界,使他认识到继续深造的重要性,和参加考研的其他学生一起静下心来开始备战考研。杨中海制定了严格的学习计划并有条不紊地进行,周末在学习之余就和同学散散步,顺便看一场电影放松心情。杨中海回忆道:“当时学校五系仅有两位老师有资格招收研究生,分别是系主任沈庆垓教授和研究室主任刘盛纲教授,我选择报考的是电子束管专业的研究生。”经过近一年的紧张备战,杨中海满怀信心地去参加考试,但在备考期间,“文化大革命”已经在全国、全校开展,打乱了学校的教学秩序,学校停课,考试之后杨中海的研究生录取也不了了之。

孟子曰:“天降降大任于斯人也,必先苦其心志,劳其筋骨,空乏其身,行拂乱其所为,所以动心忍性,曾益其所不能。”杨中海没有在失去深造的机会中纠结和消沉,而是尽量寻觅着继续搞科研的机会。1968年,经过一番思考,他看到贵州凯里的771厂是搞“行波管”研究生产的工厂,他便向组织申请到千里之外、在大山深处的贵州凯里771厂去参加三线建设。

愿望很美好,现实很骨感。凯里比想象中更艰苦,但所有的艰苦都挡不住那一颗搞行波管科研的强烈信念。杨中海刚到凯里的时候,没宿舍只能住在木工房,吃饭没有蔬菜,只有黄豆和粉条,到了冬天气候更是恶劣,房檐上结很长的冰,地面上也结着厚厚的冰,必须在脚上绑上一小段槽钢才能行走。但这样艰苦的环境丝毫没有动摇杨中海扎根山区,开展行波管技术研究的决心。为了尽快建好工厂,他们自己参加基建劳动,包括建造房屋、水电气安装以及安装实验需要的各种设备。解决完这些基础设施,杨中海他们就开始解决生产设备,一切都迎难而上。“没有设备怎么办,那我们就自己造设备。”杨教授如是说。杨中海在凯里一干就是十年,好在771厂作为军管的一个工厂没有受到“文化大革命”的冲击,相对于外界简直就是搞科研的“一方净土”。在这里,杨中海不仅得到了实践锻炼,也磨砺了更加顽强的意志品格。最开始他担任排气班的班长,带领同事们研制了一台行波管排气装置,得到了083系统的表扬。在三线建设中完成了“行波管”技术上从理论到实践的探索,获得了宝贵的经验,为他以后的科研之路打下了坚实的基础。

“文化大革命”结束后,1978年,杨中海按捺不住激动的心情报名参加研究生考试。杨中海清晰地记得那天考试的情景:“那天倾盆大雨,厂里专门派卡车把我们几个参加考试的人送到城里的考试点。”在杨教授的记忆里从来没有下过那么大的雨,而那大雨好像冲刷了他所有的坎坷,去迎接一个光明的未来。十年的实验操作和积累早已把那些理论知识烂熟于心,杨中海在考场上奋笔疾书,用实力书写着答卷,最终也收到了成电迟来了十年的录取通知书!

再次回到成电的杨中海,像是鱼儿回到了大海一般。杨中海师承刘盛纲院士,提到刘院士时,杨教授感慨道:“刘院士是一个极富创新精神、治学严谨、待人和蔼可亲的老师,是一个能让人被他身上的学识、魅力和远见所折服的学术大家,并且学识渊博,研究领域十分宽广。”刘院士从分析力学、相对论电动力学、相对论电子学等基础课程亲自上课教学,让他们自己推导这些理论,加深理解,同时也为之后的学习打下基础。全国首届博士只招302个博士,而杨中海就是其中之一, 他继续在刘院士的门下顺利攻读了博士学位。在刘院士的熏陶下,杨中海始终秉承着对学术的敬畏,在科研领域深耕,从硕士学习回旋管动力学理论到博士学习一类新型的准光腔回旋管,杨中海当时首先提出了一个斜旋转轴对称准光腔模型,进而对准光腔模型进行了理论分析和实验研究。在此基础上提出一类特殊准光腔回旋管,进行了理论分析和设计。因为毕业答辩没有来得及测试,他便在答辩之后对准光腔回旋管进行了测试,最终验证了理论。在读完两年半博士之后,杨中海开始留校工作,一边教学,一边从事科研工作。


成都电讯工程学院举行首批博士学位授予大会(1985年)

龙游中海 电子真空征帆疾

1986年,杨中海来到加州大学洛杉矶分校作访问学者,学习国外先进的经验和技术。访学期间,杨中海更加深入地学习了高功率回旋管、等离子体粒子模拟这些系统性的知识。

回国以后,杨中海深感国内发展真空电子学的重要性,作为国家的重要战略方向,更需要长期地投入时间和资金,为国家培养出更多的人才。因此杨中海先是给学校的研究生开设了等离子体粒子模拟这门课程,帮助学生认识和了解正处于学术前沿的知识。随着这门学科的发展和新的需求,他一步步提出申报等离子体学的硕士点、博士点,结合学院当时已有其他两个相关博士点,他又继续申报了物理学一级学科博士学位授予点,这也极大地促进了学校物理学学科的发展。也正是在杨中海的推动下,学校的等离子体物理学科得以发展,许多有关粒子模拟的科研项目也得以立项并且被攻克,其中包括国家自然科学基金、863计划等多个重点项目。1998年,为了表彰杨中海对学科发展和学术研究做出的巨大贡献,他被四川省人民政府评为首届四川省学术和技术带头人,后来又被国家人事部评为国家级中青年有突出贡献专家。学成归来的杨中海就如潜龙出渊,携带着从大洋归来的海风,在真空电子学领域征帆鼓荡,帮助国家解决了这个领域的燃眉之急,逐步追上了国外的发展步伐!

随着采访的进行,杨中海教授向我们提到一件令他印象深刻的事,七十年代在凯里的时候,他接到了一个关于双模行波管的科研项目,要求行波管的电子枪在两个模式下工作。按照传统的方法做,需要用电解槽来进行实验模拟,精度不是很高。因此杨中海买了关于计算机编程方面的书,中午回去午休的时候就翻着看,学习编程语言,这也使得他一开始对行波管小信号理论的计算获得了成功,而由于当时计算机都是大型设备,并且是单用户操作,使用时需要提前申请并安排时间段,稍微超时就会影响后面的用机人员,所以每次使用时间都很紧张。“细节决定成败”,杨中海教授讲完这件事后这样教导我们,他也希望我们能重视起学习道路上碰到的各种细节,积累起来,也许哪一天就会帮到自己,这也是科研工作者应该有的工作态度。

潜心科研的杨中海教授

计算仿真 “行”者初心代代传

1994年,杨中海正式创建理论与模拟实验室,也即今天的计算机仿真技术团队。他带领团队研发出了行波管CAD的第一个工作站版本,全名叫行波管仿真设计软件(TWTCAD),这个版本主要用来模拟仿真一维二维的行波管物理模型,在当时处于国内领先的地位,获得了国防科技进步二等奖。2001年,杨中海感觉到工作站版本已经跟不上计算机技术的快速发展,在推广应用上更是有一定的局限性。于是他带领团队转而在微机上开发仿真软件,同时研发出了国内第一套具有完全自主知识产权的全三维仿真的专用CAD软件。这套软件也迅速地应用到了国内研发行波管的多个研究所及工厂,如中电12所、中科院电子所等,极大地提升了国内微波功率器件的自主研发能力,提高了行波管的性能,缩短了行波管的研发周期。在推广使用期间,杨中海也不停收集软件使用过程中遇到的问题和其它反馈,在不断的优化更新中,这款CAD软件最终更新为微波管模拟器套装(MTSS),它突破了高效率超宽带系列关键技术,解决了长期制约相关产业发展的瓶颈问题,并且在许多国家重大工程项目和相关产业做出了巨大贡献。这款软件不仅帮助杨中海完成了高效率超宽带行波管关键技术应用上的突破,也因此获得了国家科学技术进步奖二等奖,在人民大会堂领到了属于他的这份沉甸甸的荣誉证书。

杨中海教授荣获2014年度国家科学技术奖

积土成塔,厚积薄发。在漫漫的科研征途上,杨中海取得了一系列具有标志性的科研成果。他先后提出了一种新型准光腔及特殊准光腔回旋管,成功地完成了理论剖析,首次研制出二次谐波(4mm)和基波的准光腔回旋管实验样管。在导师刘盛纲院士的指导下,首次用积分变换的方法建立了具有任意纵向场分布的单腔电子回旋脉塞动力学理论等,新型准光学谐振腔在电子学与工程中的应用获自然科学四等奖,卫星通信和电子对抗用高效率宽带行波管关键技术及应用获省部级科学技术进步一等奖,宽带大效率行波管CAD软件包研究获国防科学技术二等奖。

杨中海教授的获奖证书

为了更好地服务社会,他先后担任了工信部电子科技委委员、学校科技委主任、国家自然科学基金学科评审组成员、成都市侨联主席、四川省政协委员、中国电子学会理事、四川省物理学会副理事长,《电子科技大学学报》编委会副主任、《真空电子技术》杂志编委,兼任了中电科十二所兼职研究员。他还在中国科学、科学通报、物理学报、光学学报、电子学报、电子科学学刊、IEEE、Int.J.Electronics、Physics Letters、J.Appl.Phys.、Optical Engineering、Optics Communication等刊物和国内外重要学术会议上发表了200多篇学术论文,主持和参加编写著作三本,100多次被Sci和Ei等数据库收录及被引用,极大地提升了我国在该学科领域的分量。在教学工作中,他先后为博士生和硕士生开设、主讲过六门课程。一共培养博士生十多名,硕士生三十余名,在这其中共有四名硕士获得学校“优秀硕士论文”奖,徐立获得四川省优秀博士论文奖,这也是对杨教授教书育人最好的褒奖和肯定。

如今杨中海教授虽然已经退休,但由他主持研发的CAD软件仍然在国内相关研究所和工厂应用着,始终随着技术的进步在更新换代。从刘院士推荐杨中海教授访学,支持他发展真空电子学,到杨中海教授的学生担起计算机仿真模拟的重任,如今的团队在李斌教授的引领下构建出拥有完全自主知识产权的CAD及CAE工业软件体系,在黄桃教授的带领下不忘初心,为工业软件的国产化和推广应用砥砺前行,而团队中其他杨老师的学生,作为团队的顶尖人才,也承担了包括国家重大专项、预研、自然科学基金、重点实验基金等多个科研项目。直到今天,杨中海当年立项的一个等离子体粒子模拟科研方向还在他的学生金晓林研究员那里被持续研究。老一辈把所学毫无保留的交给下一代,下一代也为这个技术注入新的活力并发扬光大,这是成电精神的一代代传承,也是成电人报效祖国最为真挚的方式。

 计算机模拟仿真技术团队

作为团队的创始人,谈到团队这么多年来的发展时,杨中海教授笑着向我们说:“我学生里面一共有五对结为夫妻,团队的氛围特别好,我也经常带他们到各个研究所去参观学习或是组织丰富的活动一起娱乐,用现在的话说就是团建”。听到杨中海教授的话,我们忍不住想象,这是一个怎样和谐融洽的团队,就像一个大家庭一样。

幸运的是,采访完杨中海教授后,我们刚好碰到了他的学生徐立老师。徐立老师在知道我们刚刚采访完杨教授后,他热情地向我们介绍起了他们团队在杨老师的带领下如何发展,如何做到全国顶尖,让我们对杨教授的认识更加深刻。谈到杨教授怎样培育学生时,他显得有些腼腆,他说道:“正是杨老师一路上对我的关心和照护,我才能有今天的成就。杨老师平时对我们特别好,不遗余力地提携后人,才有了我们团队的今天,但是他又十分淡泊名利,这也让我一直都十分敬佩他”。

杨教授和他的学生徐立老师

在李星老师的协助下,我们又采访到杨老师的学生廖莉老师和胡玉禄老师。为了确保杨教授科研上一些细节的准确性,廖莉老师专门打电话咨询了其他老师,比如团队早期研发的软件具体名称行波管仿真设计软件(TWTCAD)以及后来更新换代后的新名称微波管模拟器套装(MTSS),等等。同时,廖莉老师还找出了她很早之前做科研记录时的笔记本,对照着笔记详细地向我们介绍了杨教授从科研立项、软件开发、项目获奖、到应用实践过程中发生的事,还提到了杨教授的其它几个重大科研项目。期间谈到项目立项时,廖莉老师很自豪地说道:“因为杨老师研究项目的重要性,当时我们团队使用的计算机是全校性能最好的”。从廖莉老师不时流露出的神情,我们看到了她发自内心的对杨教授的尊重和敬佩。在胡玉禄老师的眼里,杨教授为人谦和,不仅在科研上指导他,对他循循善诱,在生活中也诸多照顾,让人如沐春风,这也是他认为他们团队传承至今仍在创造辉煌的重要原因。胡玉禄老师在采访时专门向我们提到一个词,叫“国家大局”,他语重心长地告诉我们:“杨老师有颗赤诚的爱国心,十分看重国家大局,他的科研项目基本都是围绕国家的五年计划和战略发展方向进行的,能切实有效的解决国家亟待的燃眉之急”。弟子们的感受让我们深刻地深刻体会到了团队中浓浓的师生情,看到了团队中一以贯之的优秀风尚和传统,而正是杨中海教授赋予了这个团队充满活力的灵魂。

“自强不息,越战越勇;精益求精,尽善尽美。”杨中海教授在采访快结束时这样寄语成电的芸芸学子。这十六个字也提炼凝结出了他的一生,他希望我们成电的学生遇到困难不要裹足不前,要努力去战胜克服它;不论是科研还是生活,都要以高标准要求自己,做到最好。

文字:成电拾光工作室 郝伊宁 苏晓蓉

指导老师:邓长江


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