基于平臺(tái)式設(shè)計(jì)的DASP-VI庫技術(shù)——對儀器制造業(yè)和測試技術(shù)界產(chǎn)生巨大影響，代表了我國在VI（Virtual Instrument）研發(fā)方面的最高水平。

變時(shí)基（VTB）傳遞函數(shù)（導(dǎo)納）測量分析方法——國際領(lǐng)先，完成了神舟飛船750噸移動(dòng)發(fā)射平臺(tái)、“長三捆”大型運(yùn)載火箭、航天員超重訓(xùn)練機(jī)模態(tài)實(shí)驗(yàn)等數(shù)十項(xiàng)國家重點(diǎn)項(xiàng)目。

高精度頻率、幅值、相位和阻尼測量技術(shù)——YSL方法高精度“變頻基”頻率計(jì)和幅值計(jì)，比國外常規(guī)方法提高精度100萬倍。

……

這些享譽(yù)全球的先進(jìn)技術(shù)均出自一人之手——中國“虛擬儀器之父”應(yīng)懷樵。作為世界一流科學(xué)家、著名振動(dòng)噪聲與信號(hào)處理專家，應(yīng)懷樵在我國率先提出“虛擬儀器”構(gòu)想、提出和實(shí)現(xiàn)“用軟件制造儀器”，“用軟硬件相結(jié)合”取代傳統(tǒng)的主要由硬件組成的模擬式儀器，他是當(dāng)之無愧的中國虛擬儀器的創(chuàng)始人和奠基者。

幾近耄耋的應(yīng)懷樵依然忙碌，擔(dān)任北京東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所名譽(yù)所長、科技委主任，北京應(yīng)用科學(xué)研究院副院長。

應(yīng)懷樵用五十多年的時(shí)光，印證了中國科學(xué)家潛心研究、堅(jiān)韌不拔、敢于創(chuàng)新、勇往直前的高貴品質(zhì)與珍貴氣質(zhì)。應(yīng)懷樵無論在多么艱苦的條件下、多么不利的健康狀況下，都沒有放棄對學(xué)術(shù)創(chuàng)新的追求、對夢想的追逐。

北京東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所名譽(yù)所長應(yīng)懷樵

勤勉奮進(jìn) 砥礪爭先

1941年，應(yīng)懷樵出生于在浙江紹興的書香門第，小學(xué)就讀在蔡元培任校長的學(xué)校，令他早早有了為國效力、為民效力的高遠(yuǎn)志向，從此也更加刻苦努力。

18歲的應(yīng)懷樵進(jìn)入浙江大學(xué)，攻讀工程物理系理論物理專業(yè)，因?yàn)閲野l(fā)展需要，他的班級(jí)被調(diào)整到數(shù)學(xué)力學(xué)系應(yīng)用力學(xué)專業(yè)流體力學(xué)專門化。5年后，他順利畢業(yè)，被分配到中國鐵道科學(xué)院，致力于高速列車風(fēng)洞課題研究，并到清華大學(xué)工程力學(xué)系流體力學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)，學(xué)習(xí)風(fēng)洞測試分析技術(shù)。

1965年，應(yīng)懷樵參與了我國在羅布泊的核試驗(yàn)基地原子彈和氫彈的核爆炸防護(hù)工程研究，學(xué)習(xí)原子彈爆炸測試技術(shù)，接觸了振動(dòng)噪聲和頻譜分析。此后，應(yīng)懷樵又學(xué)習(xí)了數(shù)字計(jì)算機(jī)和信號(hào)處理分析，專業(yè)涉及到振動(dòng)和頻譜分析。

頻繁的專業(yè)轉(zhuǎn)換，鑄造了應(yīng)懷樵更開闊的學(xué)術(shù)視野和更高效的科研方式。他在參加核爆炸防護(hù)工程課題——地下鐵道核爆炸振動(dòng)噪聲與動(dòng)力學(xué)測試分析時(shí)，遇到了一大難題，即地鐵道床的下沉殘余位移（0Hz）用硬件無法獲得時(shí)，便萌生了虛擬儀器的大膽構(gòu)想——“用數(shù)字算法和軟件取代硬件”。應(yīng)懷樵開始嘗試使用加速度數(shù)字積分取代硬件模擬積分，用離散傅里葉變換DFT取代硬件頻譜分析的方法，這是中國數(shù)字制造和虛擬儀器的早期萌芽，也是中國AI概念的早期萌芽。

然而，當(dāng)時(shí)只有計(jì)算尺和手搖計(jì)算機(jī)，研究結(jié)果與預(yù)計(jì)大相徑庭。1970年，到中科院計(jì)算所用109乙機(jī)和BCY語言完成計(jì)算，才取得了初步成功。3年之后，鐵建所引進(jìn)日本工業(yè)展覽會(huì)的ECC555小型計(jì)算機(jī)，應(yīng)懷樵開始嘗試用數(shù)字計(jì)算機(jī)的軟件數(shù)字積分和數(shù)字譜DFT分析取代傳統(tǒng)硬件模擬積分和硬件濾波的方法破解難題。

1975年鄧小平同志提出兩個(gè)“十”的核試驗(yàn)總結(jié)，即十次成功核試驗(yàn)和十年核爆炸總結(jié)，應(yīng)懷樵參加了總結(jié)組并提出，有方法可計(jì)算出位移和頻譜結(jié)果，領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)應(yīng)懷樵使用555計(jì)算機(jī)用于地鐵核試驗(yàn)計(jì)算，取得了數(shù)字積分，DFT頻譜分析和傳遞函數(shù)的計(jì)算成功。1978年1月，他的論文在昆明中國力學(xué)學(xué)會(huì)土巖爆破會(huì)議上發(fā)表。

1979年11月國防科委在浙江杭州召開核試驗(yàn)防護(hù)工程學(xué)術(shù)交流會(huì)7911會(huì)議(機(jī)密級(jí))，應(yīng)懷樵在會(huì)上總結(jié)提出使用算法和軟件取代硬件制造儀器的概念思路。這是虛擬儀器(VI)概念的正式提出，由于是機(jī)密級(jí)會(huì)議，不能宣傳報(bào)導(dǎo)，但曾在會(huì)上受到力學(xué)所所長鄭哲敏院士的表揚(yáng)，說應(yīng)懷樵做了一個(gè)很好的報(bào)告，同時(shí)受到清華大學(xué)副校長張維院士和同濟(jì)大學(xué)校長李國豪院士等三位專家的表揚(yáng)。虛擬儀器概念的提出，比美國NI公司提出的“軟件是儀器”概念整整早7年。同年《振動(dòng)測試和分析》一書出版，書中就有用算法和軟件代替儀器的振動(dòng)參量變換用計(jì)算機(jī)計(jì)算的成功實(shí)例內(nèi)容。

“所謂虛擬儀器，并非是傳統(tǒng)的儀器，它是指集數(shù)據(jù)采集和信號(hào)調(diào)理器、信號(hào)處理技術(shù)與PC機(jī)技術(shù)于一體的軟件為主制造儀器。”應(yīng)懷樵的解釋言簡意賅。

1980年，應(yīng)懷樵調(diào)入抗震研究室，3年的研究受困于沒有磁帶機(jī)和信號(hào)分析儀，他決心籌建中國東方研究所，研究中國的虛擬儀器。

多少年過去，應(yīng)懷樵依然對中國第一臺(tái)虛擬儀器成功應(yīng)用于杭州錢塘江大橋的火箭激勵(lì)模態(tài)試驗(yàn)的記憶猶新。

“對于鐵路橋梁，特別是像錢塘江大橋這樣的鐵路公路雙層大型橋梁，隨著他們使用年限的增長，以及火車提速等要求，怎樣檢測它們的性能參數(shù)成為一個(gè)越來越緊迫的任務(wù)，當(dāng)時(shí)我們采用的一種比較先進(jìn)的辦法就是實(shí)橋模態(tài)分析，通過模態(tài)實(shí)驗(yàn)和分析，可以得到橋梁各階模態(tài)的頻率、阻尼、振型、模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度。”應(yīng)懷樵說道。

杭州錢塘江大橋試驗(yàn)采用可測量的朝天噴的小型火箭作為激勵(lì)力，試驗(yàn)是在1988年9月16日晚至17日凌晨進(jìn)行，天氣晴好，現(xiàn)場風(fēng)速越小對試驗(yàn)越有利，公路交通完全停止，利用火車經(jīng)過間隙發(fā)射火箭，歷時(shí)10個(gè)小時(shí)，共發(fā)射了14枚小型火箭，每枚火箭產(chǎn)生大小為1噸，持續(xù)時(shí)間為100毫秒的方波形狀的推力，分為垂直激勵(lì)和水平激勵(lì)兩種方式，垂直激勵(lì)點(diǎn)選在跨中，水平激勵(lì)點(diǎn)選在四分之一跨的位置。

試驗(yàn)時(shí)，火箭發(fā)射前10分鐘，火箭發(fā)射時(shí)，必須間隔最近通過的一列火車5分鐘以上，以便使火車經(jīng)過引起的余振得到足夠的衰減。而這次試驗(yàn)也是中國首次采用小型火箭激振鐵路和公路兩用雙層大橋進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)分析，并取到了圓滿成功。試驗(yàn)的成功，為橋梁等大型土木結(jié)構(gòu)的模態(tài)試驗(yàn)開創(chuàng)了一種用小型火箭進(jìn)行激勵(lì)的新方法，也是中國虛擬儀器在大型工程上的首獲成功。

在實(shí)際應(yīng)用中，“虛擬儀器”省去了大量昂貴和笨重的硬件材料和人力物力、設(shè)備、廠房及能源，便于生產(chǎn)、攜帶，目前已廣泛應(yīng)用于國防軍工、航天航空等多個(gè)部門，參與完成了火箭、神舟飛船、港珠澳大橋、高鐵、地鐵及大型建筑和設(shè)備等上百項(xiàng)國家重大工程項(xiàng)目的測試，為促進(jìn)技術(shù)變革和推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)形成提供了基礎(chǔ)，具有極其重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

應(yīng)懷樵是真正用意志戰(zhàn)勝病魔的科學(xué)“狂人”，在經(jīng)歷了“5次中風(fēng)、4次心梗”的極限生命挑戰(zhàn)之后，他依然以超乎常人的堅(jiān)定信念執(zhí)著奮斗在我國科研第一線，為國家民族貢獻(xiàn)力量，為中國的“虛擬儀器”研究鞠躬盡瘁。

科技報(bào)國 追逐諾獎(jiǎng)

應(yīng)懷樵的科研探索之路是緊跟時(shí)代發(fā)展的，他始終瞄準(zhǔn)國際學(xué)術(shù)前沿，以領(lǐng)先國際的前瞻眼光與創(chuàng)新成果，為國家科學(xué)界貢獻(xiàn)自己的力量。

1983年，應(yīng)懷樵用身上僅有的300元錢籌建了中國東方研究所，1985年10月北京東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所(COINV)成立（簡稱“東方所”），著名科學(xué)家茅以升院士任首席顧問，著名力學(xué)家胡海昌院士任首任名譽(yù)所長，著名聲學(xué)家馬大猷院士，著名力學(xué)家鄭哲敏院士等20多名院士任顧問。

在東方所的成立大會(huì)上，侯朝煥院士擔(dān)任主持，胡海昌院士等眾多專家出席，應(yīng)懷樵提出了PC卡泰儀器(計(jì)算機(jī)采集測試分析儀)的設(shè)想和利用DASP（Data Acquisition & Signal Processing）達(dá)世普軟件把實(shí)驗(yàn)室拎著走的設(shè)想。最終，這些設(shè)想都變成的現(xiàn)實(shí)，中國虛擬儀器也走上了產(chǎn)業(yè)化之路。

1993年東方所的DASP和INV306智能采集系統(tǒng)參加加拿大多倫多的北京新技術(shù)展覽會(huì)榮獲表揚(yáng)名單第一名，第二名為北京大學(xué)王選院士的激光照排系統(tǒng)。

應(yīng)懷樵在東方所成立伊始便提出“勤奮、創(chuàng)新、堅(jiān)持、自強(qiáng)”的八字座右銘，完全自由地判斷與討論的“玻爾所”精神和“六要三不要”的處事準(zhǔn)則，并將其發(fā)展成為涵蓋精神追求、道德情操的“336”字法則及幸福六大原則的企業(yè)文化，加強(qiáng)東方所的文化凝聚力與執(zhí)行力。

東方所還加強(qiáng)了與全國重點(diǎn)高校合作，與清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)院力學(xué)研究所、中國鐵道科學(xué)院、天津大學(xué)、東北大學(xué)、浙江大學(xué)等高校和科研院所合作，聯(lián)合指導(dǎo)博士后、博士、碩士研究生30余名，為國家培養(yǎng)出大批專業(yè)急需人才，以及行業(yè)高端人才，東方所的研究團(tuán)隊(duì)也擴(kuò)大到近百人，擁有博士、碩士數(shù)十名，成為虛擬儀器領(lǐng)域一支重要力量。

截至目前，東方研究所的產(chǎn)品累計(jì)銷往2000多家用戶，打破了此類儀器長期依賴進(jìn)口的局面，打破了國外儀器的壟斷，提高了中華民族的話語權(quán)和學(xué)術(shù)地位，為國家節(jié)省外匯約數(shù)億美元。目前，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國防軍工、航天航空等許多部門，參與完成長三、長五、長七、神舟飛船發(fā)射平臺(tái)、原子核反應(yīng)堆、核潛艇、水電站、跨海大橋、高鐵、地鐵等上百項(xiàng)國家重大工程項(xiàng)目測試。

應(yīng)懷樵取得了諸多全球領(lǐng)先的科學(xué)成就，更是國內(nèi)外各大科技獎(jiǎng)項(xiàng)的“大滿貫”科學(xué)家，2001年獲得全國優(yōu)秀科技工作者榮譽(yù)稱號(hào)；2010年獲得了北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等。然而，應(yīng)懷樵從不掩飾自己對諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的渴望，從不掩飾對中國科學(xué)家獲得諾貝爾獎(jiǎng)的渴望。

“中國科學(xué)家理應(yīng)在高科技領(lǐng)域取得原創(chuàng)的重大突破，向諾貝爾獎(jiǎng)沖刺，走向世界，為國爭光這是我的科學(xué)夢想。我所做的一切都是為了讓我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國虛擬儀器登上國際領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)，并改變國人使用外國儀器的習(xí)慣；讓中國自主創(chuàng)新的信號(hào)處理與虛擬儀器技術(shù)走出國門，影響并改變世界。拿到諾貝爾獎(jiǎng)，這不僅是一個(gè)科學(xué)家的榮譽(yù)，更是中華民族屹立于世界民族之林的時(shí)代要求。中國本土太需要諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)了。”應(yīng)懷樵如是說。

2009年，應(yīng)懷樵預(yù)測發(fā)光二極管要得諾貝爾獎(jiǎng)，5年后成功獲獎(jiǎng)。應(yīng)懷樵希望自己能如赤崎勇一般，在85歲成功“沖頂”諾貝爾獎(jiǎng)，“只要我們堅(jiān)持不懈地努力并應(yīng)利用國家力量沖刺諾獎(jiǎng)，像日本一樣去斯德哥爾摩游說，因?yàn)闅W美不太了解中國，應(yīng)像主辦奧運(yùn)會(huì)一樣，動(dòng)用國家力量而取得金牌，我相信我國許多的科技成果與發(fā)明研究都會(huì)像日本一樣，諾獎(jiǎng)井噴。”相信應(yīng)懷樵的愿望終有一天會(huì)實(shí)現(xiàn)。

北京東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所名譽(yù)所長應(yīng)懷樵

再造革命 引領(lǐng)未來

未來已來，身為科學(xué)家，應(yīng)懷樵瞄準(zhǔn)國際前沿的戰(zhàn)略思考從未停止，他堅(jiān)信，中國人自主原創(chuàng)概念“用軟件制造一切”，定義一切，管理一切，與美國人提出的AI理念和思想“異曲同工、殊途同歸”。這是中華民族原始創(chuàng)新的重要理論概念，是中華民族對人類文明進(jìn)程中最杰出的貢獻(xiàn)之一，也是新中國本土的科學(xué)家提出的最重要的理論突破之一，將對科技界產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

應(yīng)懷樵曾有過一段很深刻的表述，“人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造的各種產(chǎn)品（一切）都是人類知識(shí)和智慧的結(jié)晶，而軟件又是人類智慧和知識(shí)的匯集處，將來人類的知識(shí)和智慧都匯入軟件中，這樣一來，軟件不就可以制造一切了嗎？關(guān)于‘軟件制造一切’，我認(rèn)為就像400年前英國哲學(xué)家培根提出的‘知識(shí)就是力量’一樣，這里‘軟件制造一切’等價(jià)于‘軟件趨向于無窮大（軟件→∞），但是并不等于無窮大（軟件≠∞）’。”超前的科技發(fā)展觀念，讓應(yīng)懷樵有了更多、更深刻、更先進(jìn)的系統(tǒng)理論和技術(shù)實(shí)踐。

早在2009年，應(yīng)懷樵就在桂林全國第三次虛擬儀器大會(huì)上提出，基于“互聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算+AI技術(shù)+嵌入式”軟硬件的“云智慧儀器”和“互聯(lián)網(wǎng)+測試”的云智慧測試時(shí)代的概念，現(xiàn)在已成為現(xiàn)實(shí)，被互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)反復(fù)提及。

2012年，應(yīng)懷樵在北京第十五屆國際科博會(huì)上提出“云智慧科技時(shí)代的第三次工業(yè)革命正在走來”——從“軟件制造儀器”到“軟件制造一切”的新概念并成為當(dāng)時(shí)科技領(lǐng)域最新潮流與熱點(diǎn)。“從2017年起中美兩國又站在人工智能和軟件制造一切的新時(shí)代起跑線上，”他提出第四次工業(yè)革命是一次智能革命，智能社會(huì)即將來臨，而“AI”和“軟件制造”已成為第四次工業(yè)革命的兩個(gè)核心發(fā)動(dòng)機(jī)。現(xiàn)在看來，他的觀點(diǎn)比業(yè)界至少提前了5年。

在應(yīng)懷樵看，“云智慧儀器”就是應(yīng)用大量的嵌入式軟件和嵌入式芯片系統(tǒng)，發(fā)展人腦工程的各種智慧的專家系統(tǒng)，將AI 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))、云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)高性能數(shù)采儀、智能傳感器等高端技術(shù)融合在一起，形成云智慧測試分析系統(tǒng)，并使之成為未來智慧機(jī)器人的核心。

東方所研制的云智慧儀器有兩大核心。第一核心是一個(gè)四線、六線、八線、十六線路(可級(jí)聯(lián)至1024路)的前端，使用互聯(lián)網(wǎng)和5G與Wi-Fi技術(shù)，可以進(jìn)行各種測試；第二核心包括FPGA、DSP、ARM三大嵌入系統(tǒng)，其中16G~64G內(nèi)存卡中蘊(yùn)涵大量軟件。通過芯片來做的云智慧儀器包括測試軟件，云上面也有軟件。云智慧測試可以嵌入電腦，嵌入芯片，將各種儀器如手機(jī)、筆記本等儀器連起來，形成一個(gè)全國各地都可以使用的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)在三亞、渤海和重慶測試，在北京控制，速度之快是以前不可想象的。如今云智慧測試儀器作為研究所將來發(fā)展的一個(gè)大方向，已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)，這是人類生產(chǎn)方式的一次革命，是人類認(rèn)知社會(huì)的一個(gè)質(zhì)的飛躍。

應(yīng)懷樵認(rèn)為，神話般的云智慧時(shí)代，它“無處不在”“無所不能”，凡是在有信息和管理的事件和事物過程中，云智慧都將產(chǎn)生決定性的作用，對全球智慧化產(chǎn)生關(guān)鍵性作用。其核心特征是制造業(yè)的“四化”：“數(shù)字化”“軟件化”“互聯(lián)化”“個(gè)性化”，最終達(dá)到“智能化（智慧化）”。

隨著云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，IT行業(yè)面臨著巨大的變革。“我們應(yīng)該建立‘云智慧科學(xué)中心’和‘云智慧故障診斷中心’，在此基礎(chǔ)上還可建立‘云智慧醫(yī)療中心’和‘云智慧教育中心’，來迎接嶄新的‘云式’智慧科技時(shí)代”應(yīng)懷樵表示。

現(xiàn)在，這一切，已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)！

正如香港文匯報(bào)2014年10月23日A24版《“軟件制造一切，重構(gòu)未來”再創(chuàng)新奇跡——東方所應(yīng)懷樵課題組軟件頻率精度實(shí)現(xiàn)“十的負(fù)十七次方”》一文中所闡述的：“軟件制造儀器將有助于節(jié)約地球資源、節(jié)省能源、材料消耗也可大幅度削減，這項(xiàng)發(fā)明雖然只有‘35歲’，已經(jīng)使人類受益匪淺。軟件制造一切、定義一切，重構(gòu)未來的云智慧科技將使21世紀(jì)進(jìn)入第三次工業(yè)革命的云智慧科技時(shí)代。它像2009年諾獎(jiǎng)得主高錕教授的‘光纖通信’引發(fā)了通信革命，像2014年諾獎(jiǎng)得主赤崎勇、中村修二的藍(lán)光LED引發(fā)第二次照明革命一樣，軟件制造儀器、讓軟件制造一切、定義一切，必將重構(gòu)全世界的未來，給人類帶來極大的福祉。軟件制造儀器發(fā)展將有多遠(yuǎn)還不得而知，但它年輕有為、前途無量，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是無法估量的。這或許是一段盛贊，站在未來，它可能只是一段如實(shí)的描述。