應懷樵：關于虛擬儀器的諾貝爾獎情懷

◎文/李雪

“上世紀60年代，實驗室用火車拉著走。1973年應懷樵開始自行嘗試用數字計算機的軟件數字積分取代傳統硬件模擬積分的方法解決上述難題，1979年獲得成功。同年，作者提出‘軟件制造儀器’的概念，與7年后NI公司‘軟件是儀器’的概念不謀而合！”

這是出現在美國NI公司GSDzone—LabVIEW圖形化設計門戶網站論壇上的一段評論。他們口中那位“虛擬儀器最早的構建者”、“中國虛擬儀器之父”、北京東方振動和噪聲技術研究所名譽所長應懷樵教授卻沒有太多時間去回憶，他的半生都在不斷往前趕。

創新技術，世界領先

1985年，隨著東方振動和噪聲技術研究所的成立，應懷樵正式將“DASP虛擬儀器庫——振動噪聲、模態分析移動試驗室技術”立題研究，力求實現“把試驗室拎著走”的目標。之后的20年，他與清華、北大、中科院聲學所、中科院力學所、中國鐵道科學院等十多個單位合作，終于研發完成了DASP虛擬儀器庫——振動噪聲、模態分析移動試驗室軟件系統和INV系列數據采集儀的研制。據介紹，該項目包含100多項信號處理新技術，其中20多項國內首創、國際領先的重大創新成果和重大技術突破，特別是十大世界性技術難題的突破，極大地提升了我國在虛擬儀器技術領域的科研水平。

一是基于平臺式設計的Ⅵ庫技術。用軟件制造儀器，軟硬件結合取代傳統儀器，這一具有里程碑式劃時代意義的新路線對儀器制造業和測試技術界產生巨大影響，代表了我國在VI研發方面的最高水平。

二是變時基(VTB)傳遞函數（導納）測量分析方法，達到國際領先水平，獲國家發明專利。已完成神舟飛船750噸移動發射平臺、“長三捆”大型運載火箭、航天員超重訓練機模態實驗等數十項國家重點項目，效果優良。

三是高精度頻率、幅值、相位和阻尼測量技術。東方所原創的高精度頻率計和幅值計，比國外常規方法提高精度100萬倍，具有重大國際影響力。

四是超低頻信號快速測量技術，達到國際領先水平。

五是原創倒熵熵、倒熵富、倒富熵三種倒熵譜分析方法，達到倒譜分析的國際領先水平。

六是FFT/DFT分析方法，成為目前頻譜細化主要方法之一，達到國際領先。

七是振動全息AVD“一入五出”實時測試分析創新技術，原創性地提出了全程微積分方法，實現AVD“一入五出”振動全息實時動態連續測量，達到國際領先。

八是自動化模態分析方法。一般人員通過簡單操作即可獲得專家級的模態分析結果。

九是24位“雙核”變幅基A/D高精度超量程160dB數采儀技術達到國內首創，國際領先。

十是突破傳遞函數的測試及實時控制和反演關鍵技術,為提高儀器測量精度和范圍開辟新途徑。此技術是一項世界難題，可極大擴展儀器的頻率測試范圍，提高測試精度，極具國際競爭力。

“該系統功能強大，技術創新多，測試精度高，效率高，效果好，體積小，重量輕，便于攜帶，應用范圍廣，主要技術指標居國內領先水平，達到國際先進水平，部分技術如變時基、變頻基、倒熵譜、精熵譜、擬小波等技術指標居國際領先水平。”對此，中國振動工程學會振動與噪聲控制分會的專家們一致給予了這樣的評價。

科技報國，孜孜以求

1994年1月，在北京郵電大學學術交流大會報告會的講臺上，應懷樵突發腦出血送往醫院急救，昏迷了三天，左邊半身不遂，出院后拄上了拐杖。2003年，突發腦血栓；2004，突發心梗阻……

十幾年中，應懷樵在“閻王殿”轉了七個圈，直到現在，也沒有徹底康復。盡管如此，他還是充分利用時間，身體一有好轉就開始工作。手腳不聽使喚，他就用大腦思考問題，籌劃研究所發展；腿腳不好，他就拄著拐杖到所里辦公，敦促和指導年輕人積極進取，并提出了東方所企業文化、精神追求、道德情操、成功法則十八條等?！吧幌?，奮斗不止，讓INV系統走進每一個實驗室，讓DASP(達世普)軟件運行在每一個實驗平臺上，這是我的理想，也是東方所年輕后生們一直奮斗的目標！”應懷樵如此表示。

目前，東方所研發的DASP虛擬儀器產品能取代高性能的頻譜分析儀及高性能動態信號分析儀，在國內(包括香港、澳門)已經有2000多家用戶。1988年錢塘江大橋模態試驗、1995年長三捆運載火箭全箭模態試驗、1996年“神舟”號載人飛船移動發射平臺模態試驗、2004年航天員超重訓練設備臂架系統模態分析、2008年北京奧運會場館鳥巢的動態測試……幾乎在每個時代的重大工程中，都有著該系列產品的影子，多年來，參與完成了上百項國家重大工程項目的測試，累計經濟效益超過2億元?？梢哉f，該系列技術的出現，打破了此類儀器長期依賴進口的局面，為國家節省了數億美元外匯。按照我國2007年儀器產值和以軟件取代50%硬件的費用來計算，該成果一旦推廣，將產生1000億元/年的巨大價值。

2007年，在第二屆全國虛擬儀器學術交流大會上，專家們充分肯定了東方所在虛擬儀器領域上的突出地位和卓越貢獻，應懷樵更被業內外人士廣泛地稱為“中國虛擬儀器之父”和中國虛擬儀器的創始人和奠基者。中國科學報、科技日報、光明日報、人民日報、香港大公報、文匯報、新華網、人民網、央視網和鳳凰網等媒體均有大幅報道。港媒《創新中國》甚至認為，該成果“可與‘光纖之父’諾獎得主高錕教授的‘光纖通信’的成果相提并論，被認為是可以問鼎諾貝爾物理獎的具有世界性重大意義的成果，是中華民族繼古代四大發明之后，對人類文明有重要意義和深遠影響的現代發明之一”。

總有一些坐標振奮人心。在中國本土科技界，應懷樵被評論界譽為“距離諾獎最近的中國人之一”。追求諾獎，原就是中國夢，作為一位科技工作者，有此情懷也很自然?，F在，他正致力于第五代儀器“云智慧儀器”的研發，力圖用原始創新之花探索一條攀登諾獎的成功途徑。

科技報國的強烈責任感使應懷樵教授在古稀之年仍在創新的道路上孜孜以求。在提出“軟件制造儀器”30年之后的2009年，他再次原創性地提出了“云智慧儀器”的概念。2012年5月24日，在北京國際科技博覽會“2012中國戰略性新興產業發展論壇”上，應懷樵作了《云智慧時代的第三次工業革命正在走來——從“軟件制造儀器”到“軟件制造一切”》的主題報告，并提議國家盡快開展相關研究，搶占世界科學的高峰。

他認為，第三次工業革命應等于“新能源＋互聯網＋軟件制造＋云計算”，簡稱“云智慧”時代?！霸浦腔奂夹g是‘軟件制造’與互聯網及云計算的緊密結合，是第三次工業革命和制造業革命浪潮的先驅，亦是它的核心發動機。”