第四届中国科协青年人才成长故事(王本锋、黄炜霖、黄帅、孔祥良)


青年人才成长故事
——脚踏实地,仰望星空

同济大学海洋与地球科学学院 教授/博导 王本锋

  2015年7月,王本锋在中国石油大学(北京)博士毕业后,于2016年1月至2018年1月在清华大学从事博士后研究工作,主要从事地震数据处理及反演等方面的教学科研工作。2018年2月入选同济大学青年百人计划,特聘研究员,博士生导师,同年入选中国科协青年人才托举工程。入选青年人才托举工程以来,在专家、导师团队的悉心指导下,在青托平台的大力支持下,王本锋博士快速成长,指导在读博士生3名,硕士生5名,于2021年入选国家“万人计划”青年拔尖人才。
  脚踏实地,仰望星空。王本锋博士对插值重建方法有自己独特的认识,地震数据混叠采集产生的混叠噪声影响插值重建的精度,而数据缺失降低了混叠分离的精度,因此将插值重建与混叠分离整合到统一的数学框架下,利用数值优化方法进行混叠分离与插值重建同时处理。考虑到地震数据的有限带宽性质,处理3D地震数据时,可以分频处理,提高地震数据插值重建与波场分离的计算效率;对规模较小的FK域数据体进行处理可有效提高计算效率。创新性方法的提出既要学者涉猎大量的数值优化算法,也要对地球物理问题本身的性质进行掌握,结合不同方法的优势,解决勘探地球物理的卡脖子问题。随着深度学习方法的广泛应用,深度学习研究得到大量学者的广泛关注。王本锋博士率先将深度学习引入地震数据插值重建中,提炼科学问题,针对规则炮缺失插值重建问题,基于格林函数空间互易性原理,自适应构建训练集,提出智能化地震数据插值重建方法,文章发表于著名SCI期刊Geophysics, IEEE TGRS,发表的Geophysics论文入选前1%高被引论文,得到国内外同行的关注。SEG杰出成就奖获得者Gelius教授团队撰文论述上述工作;前JGR-Solid Earth主编Nowack教授团队也正面论述该研究工作。为了解决前沿地球物理问题,既要脚踏实地、勤奋耕耘,也要仰望星空,了解其他数学学科、物理学科以及计算机学科的相关前沿知识的发展动态,适时地引入到勘探地球物理中,服务于勘探地球物理长远、健康发展。
  王本锋博士在做好科研工作的同时,也主动承担本科生《数字信号处理》、研究生《深度学习地学应用》等主要课程讲授,将自己对地震数据处理中的创新性认识融入授课之中,以教书育人为根本理念,将德智体美劳育人信念融入学生培养的各个环节,践行教师职责,努力把学生培养成“四有”好青年。
  青托项目使王本锋博士快速成长,获得些许成绩和荣誉,在以后的教学科研道路上,王本锋博士定会继续脚踏实地,仰望星空,用勤奋耕耘成就硕果累累。


青年人才成长故事
—脚踏实地、攻关克难

中国石油大学(北京) 教授/博导 黄炜霖

  2018年7月,黄炜霖在中国石油大学(北京)博士毕业后,便留校任教。主要从事地震信号处理、分析与反演方面的教学科研工作。同年,黄炜霖博士入选了中国科协青年人才托举工程。三年以来,黄炜霖博士借助中国科协和中国地球物理学会提供的青年人才托举工程平台快速成长,完成了从一名博士研究生到一名高校青年教师、科研教学骨干的转变。“脚踏实地、攻关克难”一直以来是黄炜霖博士对待教学科研工作的重要理念。在青年人才托举工程的助力下,黄炜霖博士收获颇多,有很多心得体会与大家进行分享。
  地震勘探是研究地球内部、探寻地下油气矿产等资源的重要手段之一。随着我国地震勘探事业的迅速发展和计算机运算能力的大幅提升,地震勘探迎来了一个海量数据的时代。目前油气藏的描述和勘探逐渐向着高精度、高分辨率、多尺度和深层化的方向发展,油气藏勘探目标也从构造简单、浅层、易勘探开采的区域逐渐转向勘探难度大的深层、复杂地质区域。这样的发展和转变对地震数据的处理技术提出了更高的要求。例如,由于勘探区域地质条件复杂,采集环境恶劣,所获得的地震资料的品质往往并不如人意。地震数据采集过程中存在着采集设备、地表地形、自然环境和人为因素等多种干扰,采集得到的数据通常会带有多种类型的噪声,而有效信号往往被淹没在噪声之中。因此如何压制各种复杂噪声中并保护有效信号不被破坏是需要解决的难题之一。再如,随着可控震源高效采集、高密度全方位空间采样等技术的大量应用,我们所获得的地震数据体量呈几何指数增长。而海量的数据中往往包含着大量的无用信息。因此,如何在海量地震数据中快速且准确地识别出有效信号、剔除无用信息、对观测信号进行归类分析,提取有用信息同样也是我们所面临的难题。
  为解决这些难题,黄炜霖和团队成员,脚踏实地,从基本的地震信号信息的生成和分解机制开始进行研究,积极与数学、信息科学、地球物理学等多领域专家进行交流探讨,学习各学科领域先进的理论和技术。通过多个日夜的攻关克难,逐步推进研究,逐步解决实际问题。在现代科研中,交叉领域的重要性日益凸显。很多科学问题的突破性解决需要多学科的理论、技术、方法支撑。油气地球物理学也不例外,需要结合数学、计算机、地质、地球物理等多学科的知识。面对科研工作我们既要仰望星空,但更需要脚踏实地,从基本原理与理论出发,打好基础才好攻克难题。做好科研工作需要有敢为人先的科学精神和开拓创新的进取意识,更需要有严谨求实的科研作风。黄炜霖经常对实验室的研究生说,科学研究是非常枯燥且磨人的,这一点我们都要有心里准备,但是我们同样也要知道,在费劲千辛万苦做出成果来那一刻的喜悦是其他任何事物不能代替的。在科学研究上,要有不怕苦、不怕累的精神,对真理的追求要锲而不舍,对不同学派的观点要海纳百川。对自己的研究要有充分的信心,要有解决国家卡脖子问题的决心,努力做出具有特色的研究成果。我们需要坚定自己科研的信念,减少了浮躁,这样才能沉下来做研究。
  “志不求易者成,事不避难者进”,习近平总书记在给中国石油大学(北京)克拉玛依校区毕业生的回信中指出,“前进的道路从不会一帆风顺,实现中华民族伟大复兴的中国梦需要一代一代的青年矢志奋斗。”三年的青托经历使黄炜霖收获颇多,为他今后的科学研究工作打下了坚实的基础,也坚定了他的理想信念。“苟日新、日日新、又日新”,改革开放40年,经济腾飞、国力提升,迫切需要科技创新。一大批杰出的前辈科学家们不忘初心,埋头苦干,为祖国的繁荣富强,人民的幸福安康而奋斗。身为青年科技工作者,我们要做的就是脚踏实地、攻关克难,以前辈科学家们为榜样,竭尽所能为国家富强、民族振兴贡献力量。


青年人才成长故事
——坚定信念、求实创新

应急管理部国家自然灾害防治研究院副研究员 黄帅

  2015年3月,黄帅在北京科技大学(北京)博士毕业后,就职于应急管理部国家自然灾害防治研究院(原中国地震局地壳应力研究所)。主要从事地震复合链式灾害防治技术研究工作。于2018年,黄帅博士入选了中国科协青年人才托举工程。三年以来,黄帅博士借助中国科协和中国地球物理学会提供的青年人才托举工程平台快速成长,完成了从助理研究员到副研究员、青年科研骨干的转变。“信念坚定、求实创新”一直以来是黄帅博士对待教学科研工作的重要理念。在青年人才托举工程的助力下,黄帅博士收获颇多,有很多心得体会与大家进行分享。
  地震复合链式自然灾害防治技术是研究我国是世界上自然灾害最严重的国家之一,近20年来我国自然灾害呈现出频发的态势,地质灾害、洪涝、地震造成的死亡人数分别居世界第一、第二和第三位。地震、冰冻、降雨等多种因素叠加于一个链条上,其结果往往就是一场猛烈的地震地质灾害,只有了解链条上的每一个环节,才有可能避免悲剧的发生。2016年7月28日,习近平总书记在唐山调研考察时就防灾减灾救灾发表了重要讲话,提出"两个坚持、三个转变",即坚持以防为主、防抗救相结合,坚持常态减灾和非常态救灾相统一,努力实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,从应对单一灾种向综合减灾转变,从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,全面提高全社会抵御自然灾害的综合防范能力。
  目前我国的防灾体系还主要停留在单体以及简易链式灾害的减灾思想层面,缺乏对地震复合灾害的全链条机理的认识,很难对灾害链整体进行遏制。基于此,黄帅和研究团队成员,坚定从应对单一灾种向综合减灾转变的信念,从地震复合链生灾害致灾机理开始研究,积极与工程地震、工程地质、岩土工程等多领域专家进行交流探讨,学习各学科领域先进的理论和技术。通过不断的改变已有单一灾种防治技术思路,创新前行,逐步解决复合链生自然灾害防治技术难题。黄帅和研究团队通过学习,强化人类战胜自然灾害的坚定信念,建立合理的‘断链’方法,推进我国防灾体系从单体以及简易链式灾害减灾能力提升到对地震复合灾害的全链条灾害的风险评估及防治的能力,为灾害风险评估、排查和减灾措施的实施提供支持与保障。对于新入职的研究团队成员,黄帅博士经常对科研刚起步的同事说,我们应该具有“十年磨一剑”的精神,勇于探索、坚持不懈、默默耕耘,要用自己专心致科研的素养和责任心,努力解决国家卡脖子问题,努力做出具有特色的研究成果。
  “一个人的职业选择如果能与国家需要相结合,个人价值就会成倍放大;山再高,往上攀总能登顶;路再长,走下去定能到达。拥有瞄准世界、前瞻未来的远见卓识,才能锻造出抢占科技前沿的胆略和智慧“。三年的青托经历使黄帅收获颇多,为他今后的科学研究工作打下了坚实的基础,也坚定了他的理想信念。身为青年科技工作者,我们要心怀科研报国之志,永葆投身科学的初心,以“十年磨一剑”的精神将研究做到极致,真正担当起关键核心技术攻关的时代重任。


青年人才成长故事
——弘扬航天精神 探索宇宙奥秘

山东大学副研究员 孔祥良

  2014年6月,孔祥良在山东大学博士毕业后,留校做博士后研究,出站后被聘为副研究员。2018年入选中国科协第四届“青年人才托举工程”项目。曾在美国阿拉巴马大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室做访问学者。
  孔祥良从事空间物理研究,研究手段主要包括观测数据分析和数值模拟。数值模拟是利用计算机进行复杂物理过程的仿真实验。为对太阳爆发过程进入更深入的分析,孔祥良不仅掌握卫星和地面台站观测数据分析方法,还自主编写程序、构建了多个数值模型,用于模拟太阳爆发中的粒子加速和传播过程。基于国家天河系列超级计算平台,取得了系列研究成果,被国家超级计算广州中心网站报道,并获评2021年 “天河之星”优秀应用奖。对数值模拟结果的正确解读离不开理论基础,孔祥良坚持在科研中学习,不断积累扎实的专业理论知识,并应用最新数据分析方法。下一步,将凝聚特色研究方向,做深做强。太阳爆发中的粒子加速和电磁辐射模拟,跨越多个物理尺度,需联合多种数值模拟方法,显然不能靠单打独斗,必须开展有效地合作,实现强强联合、优势互补。在入选青托项目以来的3年间,孔祥良参加了近20次国内外学术会议和交流活动,介绍最新研究成果,不仅启发了研究思路,还拓展了与国内和国际同行的合作。
  作为一名高校教师,孔祥良在坚守科研一线的同时不忘踏踏实实做好教书育人工作。讲授本科生《空间天气学》和《等离子体物理概论》、研究生《太阳大气与日球层物理学概论》等多门专业课程。目前培养硕士研究生4名,取得的研究成果在天体物理领域权威期刊ApJL以第一作者发表。2021年被遴选为博士生导师,已招收1名博士研究生。另外还担任本科生导师,充分发挥教师在学生成长过程中领路人的作用,培养其探索未知、追求真理、勇攀高峰的精神,引导学生进入空间科学领域。
  空间科学开启于1957年第一颗人造卫星的成功发射。只有掌握一手的观测数据,才能真正做出具有创新性的成果。虽然我国航天和空间科学事业起步较晚,但中国科研人员不断发扬“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神,实现了从无到有、从弱到强。在太阳空间探测方面,2021年10月我国首颗太阳空间探测卫星“羲和号”发射升空,今年将发射首颗综合性太阳探测卫星先进天基太阳天文台ASO-S。山东大学空间科学攀登团队,依托国家重大科技基础设施子午工程二期在威海槎山建设观测站,其中12米口径天线能观测太阳射电辐射,同时在组织实施空间探测小卫星研制。2021年4月,第十九届全国日地空间物理学研讨会在海南召开,孔祥良有幸亲历中国空间站“天和”核心舱在文昌航天发射升空,内心无比激动和自豪,火箭冲入云霄的画面历历在目。孔祥良博士将以赵九章等老一辈空间物理学家为榜样,不忘初心,弘扬航天精神,积极参与我国重大空间科学项目,用好科学数据,探索浩瀚宇宙的奥秘。