北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所名譽(yù)所長應(yīng)懷樵

人類社會正在進(jìn)入以數(shù)字化生產(chǎn)力為主要標(biāo)志的新階段，智能數(shù)字時代正在到來，應(yīng)及時建立國家級和世界級別的數(shù)字治理和監(jiān)管工作機(jī)構(gòu)與團(tuán)隊，造福人民。

使命：第四次工業(yè)革命的中國新引擎

中共中央關(guān)于“十四五”規(guī)劃的建議指出，加快數(shù)字化發(fā)展。發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，推進(jìn)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，打造具有國際競爭力的數(shù)字產(chǎn)業(yè)集群。特別強(qiáng)調(diào)積極參與數(shù)字領(lǐng)域國際規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)制定。

可以說，中央決策層準(zhǔn)確掌握了當(dāng)前形勢的關(guān)鍵，并作出了影響深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略部署。當(dāng)前，全球經(jīng)濟(jì)越來越呈現(xiàn)數(shù)字化特征，人類社會正在進(jìn)入以數(shù)字化生產(chǎn)力為主要標(biāo)志的新階段。習(xí)近平總書記高度重視數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展，多次做出重要指示，強(qiáng)調(diào)要大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，培育新增長點(diǎn)，形成新動能。

隨著我國改革開放的深入，以及第四次工業(yè)革命和數(shù)字經(jīng)濟(jì)、智能世界AI+的迅猛發(fā)展，國內(nèi)外出現(xiàn)了數(shù)字化、云計算、云智慧、大數(shù)據(jù)、數(shù)字制造、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字治理、數(shù)字時代、軟件制造一切、“互聯(lián)網(wǎng)+”、區(qū)塊鏈、5G、新基建、智能制造等眾多新名詞新概念，它們以其獨(dú)特的形式和生產(chǎn)力影響著世界經(jīng)濟(jì)。

作為一名扎根祖國、奮斗了半個多世紀(jì)的中國科學(xué)家，我見證了偉大祖國科學(xué)技術(shù)的日新月異與突飛猛進(jìn)。自然科學(xué)理論概念從“軟件制造儀器SMI”到“軟件制造一切SME”的漸進(jìn)式自主原始創(chuàng)新發(fā)展，也就是智能數(shù)字制造，它開創(chuàng)了中國數(shù)字制造、數(shù)字經(jīng)濟(jì)以及數(shù)字時代的先河，促進(jìn)了北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所(以下簡稱“東方所”)以及相關(guān)信號處理專家的成長。

眺望我國“十四五”以及2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，我們有理由相信，SME必將繼往開來、持續(xù)推動我國和世界的數(shù)字制造、數(shù)字經(jīng)濟(jì)以及智能數(shù)字時代的到來，成為第四次工業(yè)革命的中國引擎。曾有專家指出：“理論概念的創(chuàng)新是科學(xué)殿堂上的圣杯，是極其重要的?！被仡檹腟MI到SME漸進(jìn)式發(fā)展的相關(guān)大事及里程碑事件，將有助于我們以全球化戰(zhàn)略眼光，對當(dāng)前數(shù)字制造，數(shù)字經(jīng)濟(jì)和智能制造以及數(shù)字管理、治理的發(fā)展作出超前研判與政策建議。

見證：從SMI到SME發(fā)展自主原創(chuàng)

1965年10月，我從中國鐵道科學(xué)院高速列車風(fēng)洞課題組調(diào)入國防課題組，進(jìn)行地下鐵道在核爆炸原子彈、氫彈作用下的振動、噪聲、壓力和應(yīng)變等動力學(xué)參量的安全性與可靠性研究。在遇到零赫茲的地鐵下沉殘余位移、沒有儀器可用于測量的難題時，經(jīng)過反復(fù)思考，忽然想到用數(shù)字積分取代硬件的模擬積分，并用離散傅里葉變換DFT取代頻譜分析儀的方法思路。這是數(shù)字算法和軟件計算取代硬件儀器的測量方法的萌芽，也是中國數(shù)字制造，中國式VI和AI思路的自主原始創(chuàng)新概念的誕生。

這個新概念的誕生，得益于我早年就讀浙江大學(xué)時學(xué)習(xí)的理論物理和數(shù)學(xué)力學(xué)等相關(guān)知識。以及在清華大學(xué)工程力學(xué)系學(xué)習(xí)的風(fēng)洞測試和數(shù)據(jù)處理，這些早期的科學(xué)訓(xùn)練與知識儲備在此次研究中發(fā)揮了基礎(chǔ)效用。

此后，我利用工余時間專注探索數(shù)字分析處理計算方法，包括對波形分析，頻譜分析和隨機(jī)信號處理。在計算方面，開始用手搖計算機(jī)和計算尺計算，但效果都不太理想，直到1967年~1969年開始學(xué)習(xí)數(shù)字計算機(jī)，情況才有所好轉(zhuǎn)。1970年到中科院計算所學(xué)習(xí)時，取得了初步成功。

1978年1月，在云南昆明，中國力學(xué)學(xué)會主持召開全國第一次土巖爆破學(xué)術(shù)會議。我在會議報告中發(fā)表論文《地下結(jié)構(gòu)爆炸振動加速度的測試和分析》，文中給出了數(shù)字算法和軟件取代硬件的成功案例，使用數(shù)字電子計算機(jī)進(jìn)行計算分析，由軟件取代了硬件測量的結(jié)果，給出了無法用常規(guī)儀器測量的地鐵結(jié)構(gòu)的下沉(0Hz)殘余位移和用DFT離散傅里葉變換進(jìn)行的地鐵震動信號的頻譜分析結(jié)果，這是我國數(shù)字化、數(shù)字制造分析早期成功的里程碑，也是中國式數(shù)字制造和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的國內(nèi)外VI和AI發(fā)展史的重要節(jié)點(diǎn)。

“中國導(dǎo)彈之父”錢學(xué)森在會議論文集《土巖爆破文集》前言中寫道，“這些成果只是科技進(jìn)步中的一小步驟，卻關(guān)系如何高速度把我國建設(shè)成為社會主義現(xiàn)代強(qiáng)國的深遠(yuǎn)歷史意義?！?/p>

1979年，國防科委在杭州召開核試驗(yàn)防護(hù)工程學(xué)術(shù)交流會。我發(fā)表了論文《頻譜分析在抗爆結(jié)構(gòu)動力學(xué)參量分析中的應(yīng)用》，它是在全國第一次土巖爆破學(xué)術(shù)會議基礎(chǔ)上補(bǔ)充傳函計算和壓力、應(yīng)變等分析和計算公式等內(nèi)容外，我還在大會報告膠片中，提出使用算法和軟件可取代硬件制造儀器的概念思路。

這是虛擬儀器核心概念的正式提出。在會上，我受到我國爆炸力學(xué)的奠基人和開拓者之一、著名力學(xué)家鄭哲敏院士的表揚(yáng)，同時受到時任清華大學(xué)副校長張維院士和時任同濟(jì)大學(xué)校長李國豪院士等三位專家的關(guān)注和支持。會后，張維專門找到我討論這種方法的誤差和可靠性，并建議回京后做補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)研究。后來，經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)計算，誤差被控制在5%~10%以內(nèi)，具備使用價值。

2009年11月，在桂林召開的全國第三次虛擬儀器大會上，我提出了“云智慧儀器=互聯(lián)網(wǎng)+云計算+大數(shù)據(jù)+虛擬儀器VI+人腦工程+嵌入式軟硬件”“云智慧測試時代=互聯(lián)網(wǎng)+云計算+大數(shù)據(jù)+測試”的新概念，并將其轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實(shí)。

回顧自主創(chuàng)新之路，我以為科學(xué)沒有國界，但是，科學(xué)家是有國家的，因此，科學(xué)家的生命輝煌與創(chuàng)新激情，一定要與國家民族的命運(yùn)以及人類的福祉相結(jié)合，只有這樣，才能給我們帶來不竭的奮斗與創(chuàng)新激情，同時，科學(xué)家的生命價值就在于創(chuàng)造，所以，一定要勇于站立在科學(xué)圣殿歷史巨人的肩膀上繼續(xù)朝前跨出關(guān)鍵性一步，敢于邁出新步伐，只有這樣，才能接力奮進(jìn)，續(xù)寫祖國與人類科技文明的新時代輝煌。

攀登：中國數(shù)字制造VI和AI發(fā)展新輝煌

1959年9月，我考入浙江大學(xué)工程物理系理論物理專業(yè)。3年后，因國家發(fā)展需要，全班轉(zhuǎn)入數(shù)學(xué)力學(xué)系應(yīng)用力學(xué)專業(yè)進(jìn)行流體力學(xué)專門化學(xué)習(xí)。我的畢業(yè)論文為《風(fēng)洞的空氣動力學(xué)研究》。1964年畢業(yè)后，我分配到中國鐵道科學(xué)院機(jī)輛所高速列車風(fēng)洞課題組工作。

從1964年~1973年，我曾到清華大學(xué)工程力學(xué)系流體力學(xué)專業(yè)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí);調(diào)入鐵建所國防課題組，研究地下鐵道在核爆炸原子彈和氫彈作用下的振動噪聲及壓力、應(yīng)變等動力學(xué)參量的安全性、可靠性;在我國第一顆氫彈試驗(yàn)成功時，親臨羅布泊試驗(yàn)場測得地鐵道床振動加速度波形數(shù)據(jù)，圓滿完成任務(wù);到中科院計算所學(xué)習(xí)，用BCY語言展開數(shù)字積分的計算，取得了初步成果;在鐵建所進(jìn)口日本自動化工業(yè)展覽會的ECC555小型計算機(jī)上，用FortronⅣ語言進(jìn)行了數(shù)字積分和DFT的頻譜分析計算，取得較好成績。

1975年，我有幸參加了核試驗(yàn)總結(jié)組，向領(lǐng)導(dǎo)提出自己有計算地鐵殘余位移和頻譜分析計算的方法。領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)一段時間把ECC555計算機(jī)歸本人計算為主，數(shù)字制造、軟件制造技術(shù)，用數(shù)字積分DFT分析和壓力、應(yīng)變、振動的傳函計算由此取得顯著進(jìn)展和成功。

1978年3月，在全國科學(xué)大會上，我負(fù)責(zé)完成的CZ-S測震傳感器、CZ-F測震放大器以及參與的核效應(yīng)設(shè)計參數(shù)(包括震動加速度，速度、位移與壓力的五個振動計算公式)，獲三項(xiàng)全國科學(xué)大會獎。前兩項(xiàng)包括創(chuàng)新的電動、電感兩用式新型拾震傳感器，全部集成電路的微積分放大器，硬件組成新型傳統(tǒng)儀器;第三項(xiàng)包括部分?jǐn)?shù)字制造、計算分析結(jié)果的公式內(nèi)容。

1979年11月，在杭州國防科委全國核試驗(yàn)防護(hù)工程學(xué)術(shù)交流會上，我提出軟件制造儀器的創(chuàng)新理念。同年11月，由我編著的《振動測試和分析》一書，由中國鐵道出版社發(fā)行，書中有參量變換計算的數(shù)據(jù)、圖表，后公開發(fā)表。

20世紀(jì)80年代，我調(diào)入抗震研究室，先后擔(dān)任課題組副組長和組長，研究鐵道工程抗震試驗(yàn)及測試分析問題。在此期間，編著了《CZ測振儀與測振技術(shù)》，由中國鐵道出版社出版發(fā)行，該書是全國科學(xué)大會得獎的兩項(xiàng)成果。此外，還編著了《波形和頻譜分析與隨機(jī)數(shù)據(jù)處理》一書，后來發(fā)表。曾在《宇航計測技術(shù)》署名發(fā)表《信號處理技術(shù)與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識別和模態(tài)分析》，在《力學(xué)學(xué)報》署名發(fā)表《最大熵法新倒頻譜——倒熵譜研究》，這是對數(shù)字算法的自主創(chuàng)新研究。在《固體力學(xué)學(xué)報》署名發(fā)表《快速傅里葉變換窗函數(shù)最大信息量修正的研究》，文中提出了Y-1，Y-2和可變指數(shù)窗等三種新窗函數(shù)。

由于受到使用磁帶機(jī)和信號分析儀的困擾，我于1983年1月發(fā)起籌建中國震動技術(shù)咨詢部，得到胡海昌院士和時任全國政協(xié)副主席、中國科協(xié)副主席茅以升院士的支持和幫助。同年9月1日，在向中國科協(xié)咨詢中心申請時，已有48個單位，69位專家教授參加。

1984年6月，中國科協(xié)正式批準(zhǔn)中國科協(xié)咨詢中心振動技術(shù)咨詢部成立。8月31日，在北京西苑飯店召開成立大會，有106人參加大會，清華大學(xué)力學(xué)系教授杜慶華任理事長，我擔(dān)任總經(jīng)理，茅以升任首席顧問，胡海昌、馬大猷、鄭哲敏、王仁等院士任顧問，辦公地點(diǎn)設(shè)在北京安外小黃莊中國建筑科學(xué)研究院工程抗震所。

東方所于1985年4月獲批準(zhǔn)成立，隸屬中國科協(xié)咨詢中心，同年10月11日在北京大都飯店召開成立大會。胡海昌、侯朝煥等45位專家教授出席會議，胡海昌任名譽(yù)所長，侯朝煥任副所長，并主持會議，我擔(dān)任東方所所長并做工作報告，提出研究DASP軟件和虛擬儀器PC卡泰以及“把實(shí)驗(yàn)室拎著走”的設(shè)想，辦公地點(diǎn)設(shè)在長城無線電廠內(nèi)。

東方所的上級單位，于1986年4月變更為國家科委人才中心。同年10月，中國振動工程學(xué)會由國家科委批準(zhǔn)成立。中國振動學(xué)會籌委會常委會，于1987年2月12日~14日由東方所主持承辦，為學(xué)會正式成立奠定基礎(chǔ)。1987年5月，中國振動學(xué)會在南京航空航天大學(xué)召開成立大會，胡海昌任理事長，我擔(dān)任副秘書長兼咨詢委員會主任。

1988年3月，東方所再次變更上級主管單位，由北京市科委批準(zhǔn)成立北京自然應(yīng)用科學(xué)研究院，東方所隸屬北京應(yīng)用科學(xué)研究院和北京市科委領(lǐng)導(dǎo)，我擔(dān)任副院長兼院學(xué)委會常務(wù)副主任。

1988年9月16日~17日，我主持和組織了我國第一次用小型火箭激振錢塘大橋模態(tài)試驗(yàn)，INV-306智能數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)用于大型工程試驗(yàn)取得圓滿成功，并在央視《新聞聯(lián)播》中報道播出，這是中國VI成功應(yīng)用的一個里程碑。

1993年，中國虛擬儀器INV-306和DASP系統(tǒng)在加拿大多倫多市北京新技術(shù)展覽會上展出，東方所被安排在進(jìn)門的第一個展臺，并在此次展覽會中，獲得第一名的好成績。

2007年，在全國第二屆虛擬儀器大會上，東方所被授予“中國虛擬儀器之父”的榮譽(yù)稱號。

2010年，東方所研制的達(dá)世普DASP虛擬儀器庫、振動、噪聲、模態(tài)分析移動實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)獲北京市科學(xué)技術(shù)二等獎。2012年，東方所研制的雙核24位變幅基超量程160dB數(shù)據(jù)采集儀獲得北京市科學(xué)技術(shù)三等獎。

2012年5月，在北京十五屆國際科博會暨2012年新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，我提出“從軟件制造儀器到軟件制造一切”的概念，《新浪財經(jīng)》欄目對此做了《應(yīng)懷樵：軟件可以制造一切》的新聞報道，成為當(dāng)時科技領(lǐng)域的熱門話題?！吨袊咝？萍肌贰吨袊茖W(xué)報》《香港文匯報》等媒體對此進(jìn)行了相關(guān)報道。

近年來，多家媒體以《應(yīng)懷樵：第四次工業(yè)革命的兩大發(fā)動機(jī)——云智慧與軟件制造》《應(yīng)懷樵：人工智能與軟件制造一切會帶來什么，解讀第四次工業(yè)革命的兩大關(guān)鍵詞》《35載耕耘，只為引領(lǐng)科技智造——應(yīng)懷樵AI理念，軟件制造一切概念的創(chuàng)新發(fā)展》《忠誠點(diǎn)亮復(fù)興之路——訪中國虛擬儀器之父應(yīng)懷樵》等為題，報道了東方所的自主創(chuàng)新成就。

建言：創(chuàng)建“數(shù)字的維和部隊”和“數(shù)字聯(lián)合國”　　

當(dāng)前，數(shù)字治理和監(jiān)管工作緊迫，結(jié)合東方所的自主創(chuàng)新成果與經(jīng)驗(yàn)，我們建議研究建立“數(shù)字聯(lián)合國”。隨著數(shù)字化、數(shù)字革命、智能數(shù)字制造、數(shù)字經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，智能數(shù)字時代正在來臨，它是第四次工業(yè)革命的核心所在，也是人類發(fā)展的一個重要高級階段?！癆I+時代”在今后布局全世界中將會起到重要作用，其中的區(qū)別是：你是引領(lǐng)者還是跟隨者，抑或者是被淘汰者。隨著數(shù)字化向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)的滲透融合，智能制造高速發(fā)展，特別是隨著數(shù)字化向金融業(yè)的深度發(fā)展以及智能數(shù)字制造向軍事工業(yè)的日益滲透，數(shù)字治理、數(shù)字監(jiān)管工作日趨重要。

眾所周知，計算機(jī)病毒對人們的影響很大，而目前網(wǎng)絡(luò)廣告插入的亂象更是使人們哭笑不得。往深處想，數(shù)字經(jīng)濟(jì)的命脈和人工智能的核心技術(shù)，一旦被少數(shù)壞人或者極端自私、有缺陷的人掌握和主宰，那么對全世界將是一種災(zāi)難。這并不是意味著AI本身可怕，而是像馬斯克和霍金呼吁的，我們要迅速著手研究AI的安全性。

因此，我借此機(jī)會也強(qiáng)烈呼吁國家和聯(lián)合國盡快建立各種制度和規(guī)范，把“數(shù)字王國”合理地治理和管理起來，及時建立國家級和世界級別的數(shù)字治理和監(jiān)管工作機(jī)構(gòu)與團(tuán)隊。甚至需要未雨綢繆建立“數(shù)字的維和部隊”和“數(shù)字聯(lián)合國”，當(dāng)然還要注意創(chuàng)新和病毒的區(qū)別。

此外，還要盡快開展全數(shù)據(jù)(大小數(shù)據(jù))綜合數(shù)字算法的研究。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能研究的深入，不少專家發(fā)現(xiàn)AI算法似乎已碰到天花板。AI的發(fā)展歷史中曾經(jīng)歷過1980年和2000年兩次寒冬，隨著卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)算法上的突破，終于在2017年引起了AI大爆發(fā)，目前算法又遇上瓶頸了嗎?我認(rèn)為研究全(大小)數(shù)據(jù)的綜合算法是解決這個難題的方向捷徑之一，我?guī)ьI(lǐng)東方所歷經(jīng)數(shù)十年研究的將時域、頻域、幅域相結(jié)合的綜合算法，突破了數(shù)據(jù)處理中的十大難題，取得高精度頻率、幅值、相位、阻尼比和傳遞函數(shù)的計算成功。

隨著全球疫情地暴發(fā)，用數(shù)字技術(shù)和人工智能開展對藥物和疫苗的研究也是當(dāng)務(wù)之急。因此，我建議國家盡快建立“云智慧醫(yī)療中心”和“云智慧醫(yī)藥中心”，造福人民。

總之，把智能數(shù)字制造和AI技術(shù)盡快向工業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、教育和交通等方面普及推廣，這是一個造福人類的方向，值此“十四五”開局年，我也由衷希望國家機(jī)構(gòu)和相關(guān)專家在“十四五”規(guī)劃以及2035遠(yuǎn)景規(guī)劃中予以重視。

應(yīng)懷樵

作者簡介：

應(yīng)懷樵，北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所名譽(yù)所長，浙江紹興人。我國較早提出“虛擬儀器數(shù)字制造”構(gòu)想以及提出和實(shí)現(xiàn)“用軟件制造儀器”“用軟硬件相結(jié)合”來取代傳統(tǒng)的主要由硬件組成的模擬式儀器的學(xué)者。曾獲得“全國優(yōu)秀科技工作者”等榮譽(yù)稱號。應(yīng)懷樵曾經(jīng)過五次中風(fēng)、四次心梗的生死考驗(yàn)，面對陡峭的科技高峰，依然執(zhí)著地奮斗在創(chuàng)世界一流的“虛擬儀器”的科研陣地上。他的理想是，生命不息、奮斗不止，讓INV系統(tǒng)走進(jìn)每一個實(shí)驗(yàn)室，讓DASP軟件運(yùn)行在每一個實(shí)驗(yàn)平臺上。他數(shù)十年如一日堅持科研創(chuàng)新，在建所之初就提出“勤奮、創(chuàng)新、堅持、自強(qiáng)、和諧”的座右銘;提倡“高、大、深、快、善良、務(wù)實(shí)”的“玻爾所”精神以及“堅持真理、自由討論、互相尊重和實(shí)事求是”的科學(xué)精神，極大增強(qiáng)了所在研究所的文化凝聚力。科研路上幾多跋涉，應(yīng)懷樵從未有過怨言。當(dāng)智能數(shù)字制造技術(shù)攀上科學(xué)頂峰的時候，他仍然沒有止步，而是將目光投向了更遠(yuǎn)處。