向地球深處尋找答案
——記中南大學地球科學與信息物理學院副教授陳儒軍

張錦玉

1910年的一天，德國地球物理學家魏格納臥病在床。他看著床對面的世界地圖，有了很多奇妙的想法：為什么大西洋兩邊大陸的輪廓線是那樣相似？幾內亞灣能否填補巴西亞馬孫河口突出的大陸輪廓？如果把它們并合在一起，是不是就是一個完整的大陸？1912年，在法蘭克福地質學會上，魏格納作了題為《大陸與海洋的起源》的講演，首次提出了大陸漂移的假設，引起了學術界的轟動和震驚。但當時那些傳統的地質學家沒有一個人相信魏格納的假說。

直到魏格納去世30年后，古地磁學為魏格納的假說提供了有力的證據，大陸漂移學說席卷全球，最終成為板塊構造理論的基礎。由此可見，地球科學是一個需要猜想的科學，即使到了今天，人類也主要依賴地表觀測來推測地球的運動、地球的歷史及未來。如何根據非常有限的信息了解地球潛藏的礦產和油氣資源，對地球物理勘探研究者來說，仍然是一項巨大的挑戰。

讓地球物理勘探研究者獲得更多的信息是中南大學地球科學與信息物理學院副教授陳儒軍的主要研究方向，他先后主持和參與偽隨機多頻激電儀、直接油氣檢測電磁系統、精密工程地震儀和三維精密激電儀等地球物理儀器的研發工作。他說自己研發先進的儀器設備，是為了提供更多的數據信息，幫助人們更好地發現礦藏、發現油氣、預測地震。這是一條沒有指南針，純靠摸索的道路，陳儒軍希望自己能走出一條新的路，為地球物理勘探的發展添磚加瓦。

知識改變命運

陳儒軍對地球物理最初的理解來自他對這4個字的“望文生義”。“那個時候提倡‘學好數理化，走遍天下都不怕’，我地理學得比較好，感覺這是一個文科和理科相合的專業。”高考填志愿時，陳儒軍并不了解地球物理具體是學什么的，糊里糊涂就選了。不過父親告訴陳儒軍，“三百六十行，行行出狀元”，只要肯干，一定能有所成就。陳儒軍把父親的話聽進了心里，既然選擇了地球物理專業，他一定會好好學習。

事實上，在陳儒軍人生的每一次抉擇時刻，父親都是對他影響最大的人。

初中一年級下學期，陳儒軍的母親因病去世，家里的經濟狀況也每況愈下。初中畢業后，陳儒軍沒有考上重點高中，當時他有兩個選擇：一是補習一年考中專，早點工作；二是去讀普通高中。考慮到自己的家庭條件，陳儒軍執意選擇了前者。

陳儒軍初中三年級的班主任黎之貴老師主動找到了他的父親。黎老師說：“你應該送你兒子去讀高中，他肯定能考上大學。”聽到這句話，陳儒軍的父親說什么都要堅持送他去讀普通高中。陳儒軍不同意，父親就把他的親朋好友全部找來，勸說他。最終，陳儒軍被朋友說服，決定去讀普通高中，考大學。

2020年9月，陳儒軍在青藏高原踏勘康定折多山

“那個時候沒有電話，他要走很遠的山路一個一個把人找來勸我。”父親愛得深沉，陳儒軍帶著這份感動重新踏上求學之旅。1992年，努力刻苦的陳儒軍不負父親的期望，以優異的成績考上了中南工業大學（現中南大學）。

在中南大學，陳儒軍順利完成了本科和碩士的學習。碩士畢業后，他依然面臨著兩個選擇：一是去江蘇的勘探單位工作，專業對口，待遇也很不錯；二是繼續讀書，報考何繼善院士的博士研究生。這個時候，陳儒軍想到了他的父親。

父親年輕時曾在思南師范學校讀書，本來可以當老師，但遇上三年自然災害，學校停課，他就去學了木工。后來國家經濟形勢好轉后，父親因為學到了一門好手藝就放棄了回學校讀書。再后來，陳儒軍的爺爺和母親都去世了，家中情況每況愈下，父親更是度日如年。“父親本來有機會繼續讀書，但是他放棄了，一生的命運由此改變。”父親的親身經歷讓陳儒軍知道唯有知識才能改變命運。1999年，陳儒軍考取了何繼善院士的博士研究生，學術科研之路，將會是他往后人生中最漫長的路。

好學的力量

時間倒回27年前，1996年，還是研究生的陳儒軍就已經開始跟著學院的老師參與到多項大地電磁野外數據采集和基樁完整性檢測的工作中。

在此過程中，陳儒軍接觸到了許多進口的勘探儀器，它們都涉及數字信號處理技術。雖然那時智能手機、MP3、MP4、數碼相機等體現數字技術的電子產品沒有普及，但這些發現使他意識到數字信號處理和計算機技術未來將在地球物理勘探中發揮非常重要的作用。

于是，陳儒軍開始學習和數字信號處理技術相關的知識，利用研究生的課余時間，他從圖書館借了3本英文專著，把書上介紹的各種數字信號處理算法全部編程實現了。陳儒軍并沒有滿足于掌握書本上的知識，他開始將知識轉化成實際的行動。為此，他開發了包含數字濾波、自適應濾波、小波變換和各種現代譜估計算法的軟件系統，并將這套系統應用于多頻激電信號的處理中。

充實的學習生活讓3年的研究生學習過得很快。在陳儒軍研究生快畢業時，他偶然了解到，何繼善院士用新研制的儀器采集數據算出來的激電參數出了問題。于是他主動幫助編程，對參數進行處理和校正，取得了不錯的效果，獲得了何繼善院士的高度肯定和贊揚。

何繼善院士長期致力于為地球“把脈”，創立了雙頻激電法、偽隨機信號電法和廣域電磁法等地球物理探測領域的重大理論方法。在何院士的指導下，陳儒軍對偽隨機信號和多頻電磁法有了更多的認識。

一次，陳儒軍去石油物探儀器總廠調試海底大地電磁探測儀器，他負責編寫采集程序。經過陳儒軍調試后的儀器，在探測時取得了不錯的效果，他的編程能力得到了時任石油物探儀器總廠總工程師羅維炳的認可。羅維炳認為陳儒軍很有培養潛力，于是做了他的副導師，和何院士一起指導他。在他們的指導下，陳儒軍進步很快，他學到的數字信號處理和計算機技術在儀器研制中進一步發揮了作用。

由于之前學習了信號與系統和數字濾波器，陳儒軍也順利掌握了儀器中模擬信號處理技術和國外主流電法儀器的基本原理。就這樣，陳儒軍順利完成了博士論文《偽隨機多頻電磁法觀測系統》，還獲得了兩個特優評價。

何繼善院士研發團隊（陳儒軍居右一）

探測地球的深處

2004年，美國神經科學家杰夫·霍金斯出版了《人工智能的未來》一書，他指出，“人工智能的技術力量正以指數級規模快速發展”。此時，剛剛博士畢業的陳儒軍認識到人工智能可能對地球物理儀器和方法產生革命性影響，于是他找到了我國人工智能教育之父蔡自興教授，在他的門下做博士后研究。“我認為地球物理儀器發展的下一步方向一定是高度智能化，未來希望能將人工智能應用在地球物理儀器中。”將知識轉變為行動，是陳儒軍擅長的事情，他把學習到的人工智能知識活學活用，設計了一款融入智能控制思想的電法儀器，這一研究總計獲得10項國家發明專利。蔡教授也對陳儒軍的研究思路表示了高度肯定。

4年后，陳儒軍考慮到在學校內從事的研究內容有限，于是來到國內最大的地球物理勘探公司——中國石油集團東方地球物理公司，在教授級高級工程師何展翔和蔡自興教授聯合指導下從事企業博士后研究。

“何展翔老師是國內數一數二的電磁勘探專家，他發明的時頻電磁勘探技術是油氣勘探中一個非常重要的方法。”在兩位非常出色的老師指導下，陳儒軍也提出了新的思路，他開發了一種基于物聯網、智能控制和功能可編程的通用型物探儀器，可以通過修改采集軟件來實現特定的采集功能。此外，陳儒軍還研發了油氣直接探測電磁系統，不僅能實現大地電磁數據采集，而且能采集何展翔教授發明的時頻電磁探測中的各種電磁信號。通過多次對比試驗，陳儒軍最終證實了自主研制的儀器性能優于進口儀器。

2012年，從事了十年博士后研究的陳儒軍回到了中南大學。中南大學的劉繼順教授知道他在地球物理勘探儀器研發上頗有成果，希望他能夠解決1000米深度的找礦問題。“我覺得這是一個很好的方向，也容易投入實際找礦過程中使用。并且中南大學在有色金屬找礦上的科研力量很強，有教育部的重點實驗室，物探和地質可以互相配合。”于是，陳儒軍和他的學生開始研究滿足大型深部金屬礦勘探需要的儀器。

如今，陳儒軍團隊經過十余年研究，在儀器和方法上進行了大量創新，建立了一套勘探技術體系，成功研發出擴頻激電探測技術與裝備。這個裝備實現了大深度（＞1000米）、高精度、高效率、低成本的頻譜激電測量。技術裝備經長沙巨杉智能科技有限公司產業化，已在批量生產并銷售給多個勘探單位，并在西藏林周縣某銅鋅礦、云南小石橋鋰礦、內蒙古白云鄂博稀土礦、貴州亞都鉛鋅礦、湖南金元水庫水源、中南大學岳麓山水源等探測中獲得成功應用。2021年，“陣列式擴頻激電法關鍵技術研究及應用”項目獲得了中國有色金屬工業科學技術獎一等獎。

法國國家科學院一級教授、自然指數期刊《地球物理研究雜志-固體地球》（Journal of Geophysical Research -Solid Earth）編輯、美國地球物理學會會士安德烈·雷維爾教授高度評價了陳儒軍在頻譜激電儀器及頻譜激電信號處理方面的研究，認為他在激電研究方面作出了驚人的貢獻。他研發的儀器能夠實現擴頻激電勘探深度大于1000米、精密電磁法勘探深度大于3000米，有著優異的勘探效果。

值得一提的是，最近兩年，陳儒軍團隊進一步融合擴頻激電和物聯網電磁的優點提出了電磁激電新技術。這項技術可進一步提升地下目標的探測精度和分辨率，在江蘇省的深部隱伏金屬礦勘探中取得極大成功，極有可能在江蘇發現首個特大型深部隱伏金屬礦（相關勘探工作正在開展，首個驗證鉆孔在1000米深度范圍內已經發現了多層富礦體）。相關技術可以用于解決傳統勘探手段無能為力的勘探難題，在1500米深度范圍內實現地下目標的精細探測，從而實現重大找礦突破和解決重大工程地質難題。

朝著夢想邁進

近年來，支撐人工智能方法的軟硬件得到極快發展。如何把人工智能和地球物理儀器結合起來正是陳儒軍今后研究的主要目標。“人工智能可以讓地球物理儀器像智能手機相機一樣發揮極限能力，并且在地球物理信號處理中實現最佳信號處理。”陳儒軍說。

目前，陳儒軍負責向湖南省教育廳申報的中南大學AIoT（人工智能物聯網）和地質地球物理創新創業教育中心已經獲得批準。下一步將向學校申請成立中南大學A I o T（人工智能物聯網）與地質地球物理實驗室。“這個實驗室實際上是一個跨學科的交叉融合平臺，我們還是想從人才培養方面做一點事情。”

雖然實驗室還在籌備之中，但是陳儒軍也組建了自己的小團隊，主攻方向是人工智能和物聯網在地質和地球物理中的應用。現在團隊擁有高級職稱研究人員5人、工程師2人、研究生十余人、大學生創新創業團隊成員5人。

在陳儒軍的規劃里，他希望通過實驗室這個平臺，從本科生開始，培養一批既懂地球物理，又懂人工智能和物聯網的創新型人才。“因為地球物理實際上是基于觀測的學科，必須采集大量的數據，才能得到相應的結論。”

除了建立實驗室這一長遠目標外，陳儒軍也格外看重對學生的日常培養。從2013年開始，陳儒軍就制訂了一份近乎“企業化管理”的研究生學習準則：學生上午7點至晚上11點，手機必須處于開機狀態；5小時內必須回復短信或電話；離開校園超過20小時需要向他請假；每周日晚9點前需要提交一份一周的學習科研總結及下周的學習科研計劃……

這樣“嚴格到令人窒息”的學習準則引起了不少爭議。對此，陳儒軍解釋說：“越來越多的人只為‘混文憑’，我希望通過‘強硬’一點的方法來遏制這種現象，逼著學生看文獻、搞科研，而這也是及時和學生交流溝通的方式。”畢竟在陳儒軍看來，他在地球物理學科開展的研究屬于應用性研究，他希望學生通過這樣的管理能夠很快適應入職后企業的要求。

讓人意外的是，陳儒軍每年招收的學生都沒有被這份準則“嚇跑”。“我每年雖然只招2個研究生，但通常會有6個人報我的研究生。”更重要的是，陳儒軍指導的研究生最后取得的成績都很不錯，2020年畢業的兩名研究生拿到了中興通訊和華為的錄用通知書，2021年畢業的兩名學生則拿到了華為、中興微電子、VIVO、海康威視、紫光展銳、TP-Link等知名企業的錄用邀請。“這也為國家的通信事業輸送人才，發揮了一點作用。”陳儒軍為自己的學生感到驕傲。

路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。未來，陳儒軍還有很多時間專注于地球物理領域的科研工作，“我最大的夢想就是有朝一日，全世界都在使用我研發的地球物理儀器”。有夢就有動力，只要還有問題沒有解決，陳儒軍就會不停地思考問題，解決問題，繼續前進，直到實現他的夢想。