科技報國，立德樹人

張建

2012年仲夏，在清華大學夏季研究生畢業典禮暨學位授予儀式上，曹汛作為代表發言。他說，走上工作崗位后，定當秉承愛國奉獻、追求卓越的精神，努力成就一流的事業，為祖國的繁榮貢獻自己的力量。

十年倏忽而過，誓言言猶在耳。

入職南京大學后，曹汛瞄準科技前沿，面向國家需求，勇闖“無人區”，不斷攀登科研高峰。

科研戰場之外，曹汛埋首躬耕于三尺講臺。

傳道授業，立德樹人，曹汛積極鼓勵、引導學生立志明德，勇挑重擔。

培養人才，是最重要的任務

受新冠肺炎疫情影響，線下教學、實驗、交流研討等活動暫時無法開展，曹汛的工作由線下轉到線上。

作為教授、博士生導師，他積極為本科生授課、指導博士和碩士的科研工作、帶領學生團隊參與各項學科競賽、帶領團隊推進各項科研工作、思考將研究成果進行轉化以解決實際問題。

作為國家重大科技專項專家組成員，他要和其他學者一起線上商討工作。

盡管日程表排滿，曹汛仍堅守一個原則：一定得安排時間與學生溝通。

培養人才是他為自己定下的重要任務。

2006年，曹汛從南京大學電子科學與工程系畢業，被保送到清華大學深造。

讀研期間，生活基本是“實驗室—食堂—宿舍”三點一線，單調但不枯燥。

他在科研上投入了足夠的熱情，“科研的課題是有樂趣的，很好玩。”

曹汛的博士答辯委員會主席陳熙霖研究員講過一個故事：給一個小孩買一個新玩具，小孩晚上不肯睡覺要一直玩，早晨醒來馬上就想到這個新玩具，估計在睡夢中也想著。“陳老師說，如果有一天你對自己的科研項目也是這樣癡迷，那么你離成功就不遠了！”

曹汛的研究方向是計算攝像學。這是一個綜合信號處理、光學、視覺、圖形學等多種知識的交叉研究學科，要解決的是“看”的問題，就是怎么獲取視覺信息，因為人和客觀世界交互的信息量中70%～80%跟視覺有關。

眼見為實。“能看到”帶來的信息量很大，應用場景也很多，比如軍事國防、工業檢測、安全生產監控、數字經濟和虛擬現實等。

要想“看到”，電子學上的裝備就是相機。圍繞相機的學科有電子、光學、人工智能等，圖像和視頻得到之后，還需要處理，所以還有計算和信號處理等軟件部分，這些學科的交叉就構成了計算攝像學的學科方向。

雖然讀研期間遇到過實驗卡殼的狀況，但曹汛不急不躁，他當時的目標是取得原創的、最好的成果。直到2011年，也就是研究生讀到第5年時，他才發表博士階段的第一篇論文。

他說：“要在原創研究方面取得突破，肯定要沉寂一段時間，這段時間要耐得住寂寞。無論是基礎科學研究還是關鍵技術的研發，都是厚積薄發的積累過程。”

2012年，曹汛參與的《立體視頻重建與顯示技術及裝置》課題獲得國家技術發明一等獎，他也成為最年輕的國家三大獎獲獎人之一。

博士畢業時，曹汛規劃了清晰的未來——要培養人才。

他跟導師戴瓊海院士聊了很多科研工作的想法。他覺得，所有的研究，只有培養出合格的人才，研究才能接續傳承，單打獨斗肯定不行。

當時，很多大企業給他發Offer。讀研期間，他曾在歐美等地訪學，在國外也有不錯的工作機會。甚至畢業多年后，美國谷歌公司還給他發信息，希望他去谷歌工作。

他都不為所動。

曹汛認為，這些工作或者機會也許能成就一項偉大的技術成果，但如果能成為一名老師，為國家培養更多優秀的人才，意義更大。

他的目標是在自己的研究領域培養出具有國際競爭力的人才梯隊。

學成歸來，曹汛入職母校南京大學，站上講臺，教書育人。

從當學生到教學生，身份發生了變化，曹汛并沒花太多時間去適應這個轉變。他把這份從容歸功于導師的眼光和格局。早在讀博的時候，他就開始帶一些低年級的同學團隊協作，“導師一直在培養我做這些事。教育也是有傳承的，我的老師把正確的方法教給我，我的教學科研工作自然而然就開展起來了。”

探索前沿，解決國家需求

關于成像，古已有之。公元前400年，中國的墨子最早發現小孔成像原理。

隨著時代的演進，人們發明了各種裝置用來留存時光和記憶，并進行科學研究。計算攝像學可以算是成像史上的第三次革命，讓人們更早介入成像的過程，且在成像過程中加入了“計算”和“智能”的元素。

曹汛介紹，上世紀90年代，美國的國防部門舉辦計算攝像學方向的學術會議。當時，跟計算攝像學相關的學校有麻省理工學院、斯坦福大學等。國內最早開設這門課程的就是清華大學。

“高大上”的科研聽起來與大眾相去甚遠，其實，這門學科與大眾的生活息息相關。

以智能手機為例，相機和顯示已成為新推出手機中變量最多、研發投入也最大的元素。近十年來，手機廠商在計算攝像學方面的研究如火如荼，每家廠商都愿意跟計算攝像學的相關實驗室合作。為手機提供相機的供應商，無論是硬件還是軟件，也都積極在這方面下大功夫。

還有就是汽車。

不論是新能源汽車，還是傳統的燃油車，近年來也都裝上了各式各樣的“眼睛”——相機裝置。以前開車，主要靠司機來判斷情況，現在的車靠電子“眼睛”來感知環境、感知三維空間，輔助駕駛，一輛車裝十幾個攝像頭都是正常的。

這兩個市場均已達萬億元級的規模，是全球廠商的必爭之地。

曹汛的研究開拓了相機的一個新維度——光譜信息。

他長期致力于光譜相機的視頻成像研究，推動了光譜成像技術由“靜態”到“動態”、由“圖像”到“視頻”的突破和跨越。

曹汛說，傳統的光譜相機只能獲取靜態的光譜數據，它需要一定的時間來掃描成像，就像給人拍照，被拍的人不能動，動了就不能成像了。

但是，光譜視頻成像很難。難點就在于如何在短曝光時間內獲取高維光譜信息（一秒鐘百萬空間像素的高光譜視頻就達到接近10 GB的數據通量）;同時，構建實際的視頻成像系統也具有相當的挑戰性。

難歸難，國際上的競爭一刻也沒停。

十年前，曹汛開始進行基礎研究時，美國的DARPA（美國國防部高級研究計劃局）和亞利桑那大學光學科學中心也在研究這項技術。當時，這項技術屬于“無人區”，大家都在探索，尋找不同的技術路徑。

前路艱難，上下求索，十年磨一劍。在國家自然科學基金項目的支持下，曹汛的研究終于結出碩果。他提出了棱鏡—掩模調制的光譜視頻成像方法（PMVIS），并研制出系列光譜相機及裝置。

這樣的成果讓曹汛在領域內、在國際上占得一席之地。他的研究被國際權威研究機構（包括歐美的軍事研究機構）評為當前光譜視頻成像的三種代表性技術之一，研究的應用場景包括軍事偵察、工業檢測等重點領域。

在美國，有實驗室基于美方的研究做出相機，用以檢測化工氣體泄漏，防止重大安全生產事故的發生，我國也想引進這項技術。

曹汛對化工企業安全事故感觸頗深：“我剛開始研究工業安全生產檢測的時候，全國每年重大化工爆炸事故有200多起，造成各種經濟和社會損失。”

這些事故的起因主要是化工氣體泄漏引起的爆炸和燃燒，但化工氣體最難“看見”，無聲無形，在空中到處飄。

要想揪出“元兇”，就需要一雙“火眼金睛”。

依托強有力的科研力量支撐，曹汛打造的“火眼金睛”（光譜預警相機）不僅能夠識別化工氣體，還能追蹤軌跡，從哪兒來、到哪兒去。他和應急管理部對接，打造安全生產預警系統，從而實現化工企業生產隱患的早發現、早預警，降低重大事故的發生率。

“能排除一起事故，就能救回很多東西。”曹汛說。

立志明德，引導學生登高望遠

在工作中，曹汛認為自己是很嚴肅的老師。

“我并不是為了嚴肅而嚴肅，只是對事情比較認真。”如果學生在科研方向上進展慢了，或者遇到什么問題了，還是比較怕他的。

他喜歡對科研有興趣的學生，對待科研要有飽滿的熱情和濃厚的解決問題的欲望。

他還喜歡“傻”一點的學生。“社會上不是有‘精致的利己主義者’的說法嗎，做科研，太‘聰明’不行，要‘傻’一點，能耐得住寂寞，坐得住冷板凳，不能太功利，不能追求短、平、快的利益，這樣才能在科研的漫漫征途中沉下心來。”

青年學子應當樹立怎樣的理想信念？該追求什么樣的人生？

讀博時，曹汛接受的教育是：立大志、入主流、上大舞臺、干大事業。

他把這種理念帶到工作中，引導學生登高望遠。

2021年4月，習近平總書記到清華大學考察，寄語學子“立大志、明大德、成大才、擔大任”。

曹汛認為，總書記的論述是青年學子成長之路上最明亮的燈塔。

曹汛最推崇的前輩是榮獲“兩彈一星”功勛獎章的科學家程開甲。“程先生第一次踏入羅布泊后，把一生中最好的20多年時光獻給了茫茫戈壁。在服務國家重大需求方面，程先生無論是精神，還是做事的方式和方法，抑或是科研水平，都是值得我們尊敬的榜樣。”

每一年，在研究生開學第一課上，曹汛都會向同學們傳遞這樣的觀點：要有責任感和使命感，扛起民族復興的重任，深入探索，久久為功，做一名專注的科技工作者。“國家向大學傾注了豐富的教學、科研資源，如果我們沒有擔當，是不是愧對國家的支持和人民的期待？”

從教十年，曹汛的付出獲得認可，先后被評為師德先進個人和授課優秀教師。

他認為，要把當老師的根本把握好，把立德樹人的根本任務執行好。他不太關注學生怎么評價他，更關心自己指導的學生能否成才。

曹汛研究的領域有一項圖像視頻壓縮技術，這項技術在國際上是有標準的，這個標準涉及將來各個國家在國際市場上的經濟利益劃分，國際上的商業巨頭都在“分蛋糕”。“有的國家為什么貢獻大，將來的經濟利益分得多，不就是因為技術厲害嗎？你的技術厲害，大家才用你的技術。”

科研團隊的老師和學生圍繞該技術的下一代評測標準開展攻關，有了初步成果之后，在國際標準組織的測評中取得了不錯的成績，有點興奮。曹汛就跟團隊講，這還不是第一名，有什么可高興的？取得了第一名才有更強的話語權。

所以，曹汛反復向學生強調，志向要遠大，要瞄準最先進的方向，如果瞄都不瞄，那做出來的成績也就沒什么可看的了。

他永遠鼓勵學生，一定要做到極致。

對話

《風流一代》：你怎么教育本科生？

曹汛：對本科生，我還是注重培養、激發他們的學習興趣，希望他們更早地發現自己喜歡什么、擅長什么。如果做的事情是喜歡的，并且也是擅長的，應該就能在自己的道路上繼續走下去。

《風流一代》：你覺得現在的學生有什么變化？

曹汛：現在的學生有一個非常大的變化，就是獲取信息的渠道很多。我記得我上學的時候，獲取信息的渠道非常單一，無非就是學校的圖書館，那時候手機都很少。現在的學生跟我們那個時候已經不一樣了。我舉個例子，我上學的時候，如果想學人工智能的知識，得去圖書館搶著借有限的幾本書。當時大學生每個月的生活費就幾百元，復印一本書對我來說還是挺貴的。現在，學生只要在網上一搜，相關的文字、講義、視頻很多。

這個變化對現在的學生來說有利有弊，對學生來說，可能第一步就是學會如何在浩如煙海的資料中找到有用的東西。

《風流一代》：你為什么強調學生要保持專注？

曹汛：現在的學生，拿起手機，就會有很多誘惑，如游戲、購物、社交，時間很容易就被浪費掉了。對學生來說，在學習上保持專注的能力很重要。

《風流一代》：除了教學、科研，你還指導學生參加競賽，如“挑戰杯”、研究生電子設計競賽，你主要做哪些工作？

曹汛：指導學生參加競賽，主要是綜合培養，是創新思維的訓練。學生有好的想法，要做一個作品，要指導學生如何把想法付諸實踐。此外，還要對學生的思維方式、作品的工程性能、賽場的表達能力進行指導，要讓學生明白如何實現創新。

《風流一代》：你已經培養了多少研究生？

曹汛：目前，已經有3名博士生、30多名碩士生畢業，他們進入高校、企業工作，已經獨當一面了。