坚守基础研究:机构结构建构——访清华大学教授刘辛军
作者:郭 晶   李 钊时间:2017-07-03 11:17 来源:《中国科技人才》杂志

笔者在一个炎炎夏日里前往清华大学,走进了清华大学机械工程系教授刘辛军的办公室,采访这位在机构学领域做出不菲成就的领军学者。


恩师领路,教法传承

刘辛军本硕博都在位于秦皇岛的燕山大学完成,他来清华,与现任西北工业大学校长时任清华精仪系主任的汪劲松教授密不可分。当时他在燕山大学由高峰教授指导下完成的博士学位论文需要专家审阅,爱才心切的汪教授看完他的博士论文后,希望他来清华做博士后,刘辛军应邀而来。

刘辛军到清华后,汪劲松教授在科研上没有对刘辛军提任何要求,而是放手让他去做自己感兴趣的事儿,并尽力提供好后勤保障服务。刘辛军不负所望,在博后期间,平均每个月发表一篇论文,在不足两年的时间里总共发表了20多篇论文,出站时还拿到了清华大学优秀博士后称号,从此开启了自己的学术生涯。

谈到汪劲松老师的培养,刘辛军十分感念,包括他现在自己带学生,也多沿用汪老师的方法,并不在具体路径上做过多干涉,而是放手让学生自己去研究,他只在大的方向上做宏观把控。刘辛军说,实验室里绝大多数发现和重要成果都是年轻人做出来的,所以要充分信任年轻人、培养年轻人、支持年轻人,给年轻人更多的创新机会和空间。他每年都会与自己的学生举行座谈会,了解学生、引导学生。在平时上课时,刘辛军并不担心学生们学不好,而是担心学生不找老师答疑,不会也不问,这样对学生来说是很难有大进步的。

作为一名高校老师,刘辛军希望自己的学生们在职业生涯规划上有明确的目标,想好自己的未来,坚持自己的研究方向或者工作岗位,要立长志而不是常立志。发表论文要有自己的创新思想,发高水平文章,注重文章质量而不仅仅是数量。刘辛军强调,在写论文时不能靠贬低别人来提高自己,要想指出别人的不足必须有充分的证据,否则会影响自己的声誉,这就涉及到了人品问题,而这才是一个人最应该坚守的原则。


用中国智力,装备中国制造

一谈到“机构”,大部分人想到的肯定是国家机构、环保机构等单位组织,而刘辛军所钻研的机构学则是指着重研究机械中机构的结构和运动等问题的学科,是机械原理的主要分支。这是一门以前是纯工科,目前正越来越与其他领域相交叉的前沿科学。

刘辛军的科研主要围绕并联机构及装备设计理论这一核心问题,开展并联机构构型综合理论、性能评价体系、多参数尺度综合方法、装备研发技术及其共性基础理论的研究。

目前,传统的“串联式”加工制造装备有时候不能满足高端制造业高速发展的需求。刘辛军表示,制造装备发展的趋势将是串并联结合。举一个例子,一个典型的飞机结构件,采用传统五轴联动加工中心加工需要9个小时,但是采用混联加工中心加工只需要2个小时,极大地提高了加工效率。

刘辛军带领团队,创造性地建立了线图式的并联机构构型设计方法,发明了多种新型实用并联机构,满足了不同领域的应用需求。他提出了综合考虑运动和力传递和约束特性的并联机构性能分析理论和评价体系,以及相应的机构参数设计的思想,补充了并联机构的设计理论。基于空间模型理论,较系统地建立了基于性能图谱和优质尺度域的参数尺度综合方法,能更好地解决多指标需求下的尺度综合问题,使工程设计更加灵活。此外,形成了具有特色的多自由度混联式机器人化装备的自主研发技术体系,研发的部分装备得到各界好评,并在企业的生产线上得到应用。

由于刘辛军在机构学领域取得的成就,他也赢得了一系列荣誉。2009年,入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”;2010年,获得清华大学“学术新人奖”(清华大学青年教师最高学术荣誉);2013年,与自己的博士生导师高峰教授等人完成的“并联机器人机构拓扑与尺度设计理论”,获得国家自然科学二等奖;2014年,获得国家杰出青年基金项目资助;2016年,获得教育部“长江学者”特聘教授和国家“万人计划”领军人才称号。

刘辛军认为,数字化智能化是新一代工业革命的重要特征,是实现制造业数字化工厂的核心,我国现代工业水平与发达国家仍然存在较大差距,新工业革命为我国发挥后发优势、实现跨越发展提供了可能,使我们能够通过“串并联式”的发展,同时完成工业2.0、3.0、4.0,在短的时间内迈过发达国家100多年的发展道路,这无疑将大大加快我国现代工业化和建设制造强国的进程。他说,我国工业的跨越式发展,首先要建立在高端制造装备实现自主创新的基础上,从而真正实现用中国智力,装备中国制造。


梅花香自苦寒来,谁的青春不迷茫

现在有种说法,认为高校和科研院所对青年学者压榨过度,各种考核,末位淘汰,导致青年科研人员和高校里的青年教师不堪重负,叫苦连天。可刘辛军认为无论哪一代学者都是从青年时代过来的,谁的青春不迷茫,每一代学者都在自己年轻时经历过不同磨练。青年学者最难得的是要不忘初心,坚持自己的理想和信念,坚持做自己份内的事情。

一代宗师,中国经济学科创始人陈岱孙教授曾经说过,“做学问是最奢侈的事情”。因为要想做出最尖端的学问,前提是生活温饱、精神愉悦、家庭和睦,很难想象一个天天为柴米油盐发愁的人能够安下心来在实验室里为人类共同的未来进行艰苦探索。

做科研确实不易,和一些企业动辄百万年薪比起来,多数高校科研院所里的待遇确实有差距。清华毕业生出去找一份年薪三五十万元的工作不是太大问题。但很多人仍然选择留下来,做出和刘辛军一样的选择,在清苦的书斋和实验室里辛勤工作,原因就是人生追求不一样,总有一些人会暂时放弃物质上的享受,而去追寻精神和理想的远方。

有的年轻学者想要高额待遇和优厚条件,可是需要先想一想自己做出的贡献,回报基本还应与其贡献成正比,对那些辛苦做科研的人公平以待。

刘辛军隔壁办公室也是一个德国“洪堡”学者,可他现在回到清华只能从助理研究员干起,一个月拿不到一万元的工资,这个资历,放到别的学校,至少是副高级职称了。可为什么他还愿意甘受清贫,留在清华?就是因为清华这个平台好,有更大机会和更多可能性在科研工作上取得成绩和突破。


远离浮华,留洋向学

在国内较为浮躁的大环境下,刘辛军认为年轻学者到国外去进修交流非常有必要。目前国内的学术环境多少还是有些急功近利,有时甚至是竭泽而渔、杀鸡取卵,大环境如此,恐怕不是个别人短时间之内可以改变的。

中国的学术环境在逐渐改善,年轻学者还是应该暂时抛开房子车子票子,静下心来搞自己感兴趣的研究。中国的高校环境与国外发达国家相比有所差异,在国内,高校教师往往被众多的事务性工作所累,难以静下心来,出国交流与访问研究是一条可以安心思考和做研究的途径。刘辛军在博士后出站后,本来有机会留在清华任教,但他坚持去韩国做访问学者,之后又去了德国。韩国和德国给他提供的环境氛围与清华差不多,合作教授提供必要的条件,却不对研究方向和领域做过多干涉,让自己充分发挥,自由探索给了他建立自己学术方向的重要保障。这些在国外学习交流的经历对他的眼界和工作都有很大的帮助。

但同时出国不能盲目,出国的目的是开阔眼界、提高自己,打破自己单一文化的局限性,使自己得到多方面、多样化发展。刘辛军在国外也仍然没有放松对科研工作的研究学习,忙着学习国外的先进技术、丰富的资料和不同的想法概念。他希望在有限的时间里,尽可能多地吸收更多的知识,为自己的科研之路打下基础,为回国后在科研工作中取得突破而努力。也有国内学者到国外以后发现没有严格考核要求,就放松了对自己的要求,访学一年,等于游玩一年,浪荡一年。这实际上是对自己最大的不负责任,是对自己学术生命的浪费。

在与刘辛军初识的研修班上,他提出现在国家的人才评价与分类管理体系种类多样,希望能有一个统一的评价与分类体系。不管是对人还是对己,刘辛军都严格要求,以科研工作为重中之重,看不得“浑水摸鱼”现象的存在,对目前的人才管理现状认真地提出了自己的真实看法。现在的各种体系对于人才的后续要求与管理应有相应的配套措施,有些专家在拿到称号之后就放松了对工作的研究,再也拿不出成绩,这样的情况应当设立相应的管理办法。

刘辛军动情地说,无论任何领域,都应当踏踏实实从最基础领域干起,如果年轻学者一开始都想着出成绩、做产业化,而没有人去搞基础研究,那么产业化的基础由谁来提供呢?在目前我国提出制造业分3步走战略的大背景下,基础研究和创造性研究显得越来越重要。

板凳甘坐10年冷,做学术要甘于寂寞、忍受清贫。做学术,应该做冬天和春天,要忍耐住冬天的贫寒和初春的干枯,虽然看似荒芜、看似缥缈,但是只要在一个方向坚持做下去,就一定能够看到春暖花开,一定能享受到夏天的繁花似锦和秋天的硕果累累,而这才是做学术最有意义和最有成就感的事情。