【儀表網(wǎng) 人才新聞】1月4日，媒體采訪了世界科學(xué)家、中國(guó)虛擬儀器之父、振動(dòng)噪聲與信號(hào)處理專家應(yīng)懷樵，目前他擔(dān)任北京東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所名譽(yù)所長(zhǎng)、科技委主任，北京應(yīng)用科學(xué)研究院副院長(zhǎng)。他是中國(guó)早提出“虛擬儀器”構(gòu)想、早提出和實(shí)現(xiàn)“用軟件制造儀器”，“用軟硬件相結(jié)合”來(lái)取代傳統(tǒng)的主要由硬件組成的模擬式儀器的學(xué)者，也是中國(guó)虛擬儀器的創(chuàng)始人和奠基者。

主持人：作為我國(guó)虛擬儀器的創(chuàng)始人和奠基者，您認(rèn)為這項(xiàng)科技的突破對(duì)于我國(guó)在自主創(chuàng)新領(lǐng)域走在世界前列有怎樣的意義？

應(yīng)懷樵教授：“虛擬儀器”對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，可能還是一個(gè)比較陌生的概念。首先，我來(lái)解釋一下，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)于一體的軟件制造儀器。中國(guó)虛擬儀器DASP軟件和INV移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)是與美國(guó)NI同步并行研發(fā)的，其中自主創(chuàng)新121項(xiàng)新技術(shù)，20多項(xiàng)達(dá)水平，是研發(fā)早且核心技術(shù)搞得好的科研成果。而在實(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(guó)防、航天航空等多個(gè)部門，參與完成了火箭、神舟飛船、大橋、高鐵、地鐵及大型建筑和設(shè)備等上百項(xiàng)國(guó)家重大工程項(xiàng)目的測(cè)試，為促進(jìn)技術(shù)變革和推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)形成，具有極其重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。此外，該產(chǎn)品已累計(jì)銷往2000多家用戶，經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)2億元，打破了此類儀器長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，為國(guó)家節(jié)省了數(shù)億美元外匯。

正像香港文匯報(bào)2014年10月23日A24版《“軟件制造一切，重構(gòu)未來(lái)”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(lái)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、中村修二的蘭光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)的未來(lái)，給人類帶來(lái)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(wú)量，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是無(wú)法估量的。其意義正像中國(guó)科學(xué)報(bào)（2013.7.5）和中國(guó)高?？萍?012年增刊兩文中的四句評(píng)價(jià)如下：‘烈火中永生的哥白尼打破神學(xué)的；超越時(shí)光的愛(ài)因斯坦讓宇宙不再遙遠(yuǎn)；蘋果樹(shù)下的牛頓使我們明白人不會(huì)掉到太空；虛實(shí)轉(zhuǎn)換的應(yīng)懷樵拖著孱弱的身軀誓讓軟件制造一切’，使‘軟件制造一切’與‘日心說(shuō)’、‘相對(duì)論’、‘萬(wàn)有引力’相提并論，使一個(gè)中國(guó)人和三個(gè)外國(guó)科學(xué)家相提并論，這將是中華民族繼‘四大發(fā)明’之后，對(duì)人類文明進(jìn)程中杰出的貢獻(xiàn)之一。”

主持人：給我們講講您研制成功中國(guó)臺(tái)虛擬儀器并成功應(yīng)用于杭州錢塘江大橋的火箭激勵(lì)模態(tài)試驗(yàn)的經(jīng)過(guò)。

應(yīng)懷樵教授：對(duì)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(zhǎng)，以及火車提速等要求，怎樣檢測(cè)他們的性能參數(shù)成為一個(gè)越來(lái)越緊迫的任務(wù)，當(dāng)時(shí)我們采用的一種比較先進(jìn)的辦法就是進(jìn)行實(shí)橋模態(tài)分析，通過(guò)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。

我們采用可測(cè)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)行的，我們利用火車經(jīng)過(guò)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)，要求天氣晴好，風(fēng)速越小對(duì)試驗(yàn)越有利，火箭發(fā)射分鐘，公路交通必須完全停止，火箭發(fā)射時(shí)，必須間隔近通過(guò)的一列火車5分鐘以上，以便使火車經(jīng)過(guò)引起的余振得到足夠的衰減。而這次試驗(yàn)也是中國(guó)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(kāi)創(chuàng)了一種用小型火箭進(jìn)行激勵(lì)的新方法。也是中國(guó)虛擬儀器在大型工程上的成功應(yīng)用。應(yīng)用的是中國(guó)虛擬儀器INV303系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試分析，同日為漢城開(kāi)幕式，中央電視臺(tái)新聞聯(lián)播播出了本次試驗(yàn)的視頻和成功消息。

主持人：您在研究這些前沿的科學(xué)技術(shù)過(guò)程中，遇到的大挑戰(zhàn)來(lái)自哪里？您是如何克服困難的？

應(yīng)懷樵教授：在科學(xué)研究的過(guò)程中，總會(huì)遇到大大小小的問(wèn)題，這是每個(gè)科研工作者都不能避免的，而通過(guò)努力來(lái)迎接挑戰(zhàn)，克服困難，從而找到那把打開(kāi)科技之門的鑰匙，這也是科學(xué)的魅力所在。在我早年的學(xué)習(xí)和工作中，感覺(jué)到大的困難和壓力是無(wú)法使用磁帶記錄儀與信號(hào)分析儀。當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相關(guān)技術(shù)，只能使用進(jìn)口的各種數(shù)字式FFT分析儀，這些儀器已經(jīng)不能滿足需要，大多存在功能單一、記錄與分析分離、設(shè)備笨重、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，尤其是有些參數(shù)根本就沒(méi)辦法測(cè)到，像地鐵道床在核爆作用下的0HZ殘余位移就無(wú)法測(cè)到。

    當(dāng)時(shí)，我大的愿望就是能夠研制出能夠滿足我國(guó)科技發(fā)展需求、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的儀器。在1965年我就想到用數(shù)字積分方法試試看，用加速度波形數(shù)字積分，求出速度再二次積分后求出位移。這是中國(guó)虛擬儀器早期的萌芽，但當(dāng)時(shí)計(jì)算工具是計(jì)算尺和手搖計(jì)算機(jī)，精度較差效果不理想，直到1970年到中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所學(xué)習(xí)109乙機(jī)小型數(shù)字計(jì)算機(jī)，用BCY語(yǔ)言（相當(dāng)于Algol60）算法計(jì)算，取得初步效果。在1973年本人使用ECC555小型計(jì)算機(jī)，以及用Fortran IV算法語(yǔ)言進(jìn)行編程計(jì)算，取得了較好的結(jié)果，獲得了基本成功。

1983年1月籌建振動(dòng)咨詢部，1985年10月，為了將“軟件制造儀器”這一理念進(jìn)行深入研究和實(shí)踐，我決定成立自己的研究所。成立研究所，說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難，擺在我面前的首要困難就是資金。現(xiàn)在看起來(lái)似乎是笑話，可當(dāng)年我身上真的僅有300元。就是用這區(qū)區(qū)300元，我將自己的構(gòu)想，借鑒丹麥“玻爾研究所”和英國(guó)南安普頓大學(xué)“振動(dòng)和噪聲研究所”的模式，形成正式的材料和表格，寄發(fā)出去，聯(lián)系了一批志同道合的研究員，終于成立了東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所。

主持人：您曾經(jīng)提出了“云智慧儀器和云智科技時(shí)代”的概念，并作了題為《云智慧時(shí)代的第三次工業(yè)革命正在走來(lái) “從軟件制造儀器”到“軟件制造一切”》的主題報(bào)告?？煞窀覀兘榻B一些您提出的“云智慧儀器”是什么，它對(duì)于未來(lái)的科技發(fā)展意味著什么？

應(yīng)懷樵教授：“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（1）VI 技術(shù)（2）互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))、（3）云計(jì)算、（4）網(wǎng)絡(luò)高性能數(shù)采儀、（5）智能傳感器等技術(shù)融合在一起，形成云智慧測(cè)試分析系統(tǒng)，并使之成為未來(lái)智慧機(jī)器人的核心。

“云智慧科技”的定義是（1）“軟件制造”（2）互聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）（3）云計(jì)算（4）3D打印（5）VI技術(shù)。

我們所研制的云智慧儀器有兩大核心。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3G與Wi-Fi技術(shù)，可以進(jìn)行各種測(cè)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(guò)芯片來(lái)做的云智慧儀器包括測(cè)試軟件，云上面也有軟件。CSI的特點(diǎn)是云計(jì)算與嵌入式系統(tǒng)的結(jié)合，包括數(shù)采和GPS定位，應(yīng)用包括計(jì)算部分的大量芯片和軟件；其次是采用了物聯(lián)網(wǎng)、Wi-Fi核心技術(shù)。CSI功能齊備，可以逐漸實(shí)現(xiàn)“人類智慧大集合”，如各種智慧軟件與智能傳感器的發(fā)展和廣泛應(yīng)用、GPS和北斗等時(shí)空應(yīng)用。借助互聯(lián)網(wǎng)或通過(guò)3G進(jìn)行連接，這是我們所研制的云智慧測(cè)試儀器的前端，內(nèi)有三個(gè)CPU同時(shí)工作。云智慧測(cè)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(lái)，形成一個(gè)全國(guó)各地都可以使用的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在三亞、渤海和重慶測(cè)試，在北京進(jìn)行控制，速度之快是以前不可想象的。如今云智慧測(cè)試儀器作為研究所將來(lái)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。

主持人：軟件真的能制造一切嗎？您心中未來(lái)的智能科技是怎樣的一副圖景？

應(yīng)懷樵教授：目前人類工農(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(lái)人類的知識(shí)和智慧都匯入軟件中，這樣一來(lái)，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(guó)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(wú)窮大（軟件→∞），但是并不等于無(wú)窮大（軟件≠∞）”。目前這個(gè)觀點(diǎn)還可能會(huì)有爭(zhēng)議，但是我相信再過(guò)十到二十年，爭(zhēng)議就會(huì)少了。就像當(dāng)今的智能手機(jī)，就是軟件制造一切的典型例子。

    數(shù)字革命帶來(lái)了深刻變化，比如信息與物質(zhì)載體之間的關(guān)系。軟件將來(lái)會(huì)越來(lái)越厲害，我們來(lái)看看照片，書本，地圖，電影，電視，電話，電報(bào)，片等等，所有的信息都數(shù)字化了，變成了數(shù)碼，即轉(zhuǎn)化成數(shù)列和數(shù)組，經(jīng)過(guò)各種算法處理，又失去了原有的物質(zhì)性，轉(zhuǎn)變成了一種軟件，現(xiàn)在我們手上拿的很多東西都是軟件。其實(shí)簡(jiǎn)單地說(shuō)“軟件制造儀器”到“軟件制造一切”的基石是“軟件制造”，這是中華民族的原始創(chuàng)新的理論。它與一、二次工業(yè)革命的“硬件制造”根本不同，與牛頓力學(xué)和相對(duì)論的區(qū)別相似，可以說(shuō)第三次工業(yè)革命是“新能源 云智慧科技”。用中國(guó)觀點(diǎn)簡(jiǎn)單的說(shuō)就是：“新能源” “軟件制造”=第三次工業(yè)革命。

“軟件制造”的特點(diǎn)是利于人類智慧的“加法”，眾人拾柴火焰高。將來(lái)軟件制造將取代大量硬件制造，比如大量的無(wú)人駕駛飛機(jī)，無(wú)人駕駛汽車，火車，無(wú)人操作各種設(shè)備和各種機(jī)器人，凡是信息量高度密集，需要更多智慧核心控制的關(guān)鍵場(chǎng)合，都可以用軟件和微電子芯片制造，簡(jiǎn)稱“軟件制造”。人們的生產(chǎn)，生活，機(jī)器制造，社會(huì)活動(dòng)都將進(jìn)入云智慧時(shí)代。對(duì)于人類過(guò)去幾千年的文明而言，這將是一個(gè)神話般的“云智慧”時(shí)代，它“無(wú)處不在”、“，凡是在有信息和管理的事件和事物過(guò)程中，云智慧都將產(chǎn)生決定性的作用，對(duì)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”，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(lái)，IT行業(yè)面臨著巨大的變革。為此，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(lái)迎接嶄新的‘云式’智慧科技時(shí)代！

主持人：我們知道對(duì)于諾貝爾獎(jiǎng)，每一位中國(guó)科學(xué)家都有一種特別的情懷，您覺(jué)得中國(guó)科學(xué)家距離拿到諾貝爾獎(jiǎng)還有多久？

應(yīng)懷樵教授：以“四大發(fā)明”為標(biāo)志，中華民族曾為人類科技進(jìn)步做出重要貢獻(xiàn)，然而近代以來(lái)卻落伍了。隨著中華民族的偉大復(fù)興，中國(guó)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(guó)爭(zhēng)光這是我的科學(xué)夢(mèng)想。我所做的一切都是為了讓我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)虛擬儀器登上領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)，并改變國(guó)人使用外國(guó)儀器的習(xí)慣；讓中國(guó)自主創(chuàng)新的信號(hào)處理與虛擬儀器技術(shù)走出，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(guó)本土太需要諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)了，65年了，目前雖然還是零，但我相信這一天會(huì)很快到來(lái)的，少則五年，2009年我預(yù)感到發(fā)光二極管要得諾獎(jiǎng)，五年后得到了，我今年更預(yù)感到“中國(guó)虛擬儀器”和“軟件制造一切”要得諾獎(jiǎng)。多則十二年，赤崎勇在85歲得諾獎(jiǎng)，我今年73歲，晚我也在85歲時(shí)得諾獎(jiǎng)（幽默的期望），只要我們堅(jiān)持不懈地努力并應(yīng)利用國(guó)家力量沖刺諾獎(jiǎng)，像日本一樣去斯德哥爾摩游說(shuō)，因?yàn)闅W美不太了解中國(guó)，應(yīng)像主辦一樣，動(dòng)用國(guó)家力量而取得，我相信我國(guó)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。科技部、獎(jiǎng)勵(lì)辦應(yīng)組織力量去爭(zhēng)取諾貝爾獎(jiǎng)并組織討論本項(xiàng)科技成果有否可能獲得諾獎(jiǎng)的小型討論會(huì)。香港文匯報(bào)今年10月23號(hào)發(fā)表的文章寫的的很好，可以參考《“軟件制造一切、重構(gòu)未來(lái)”再創(chuàng)新奇跡》一文。