“年紀最輕的第一完成人”是怎樣“煉成”的

2024年10月23日，2023年度上海市科學技術獎名單公布。198項獲獎項目中共有1856位完成人，年紀最輕的第一完成人是1990年出生的華東理工大學（以下簡稱“華理”）副教授宋冰，他牽頭的項目獲得自然科學獎二等獎。“中青年成為上海科技創(chuàng)新的中堅力量”成為各主要媒體報道的重點，這些報道都會提到宋冰。也因此，宋冰進入更多人的視野。我也上網(wǎng)查了有關宋冰的信息，大致知道他和他所在的項目團隊是從數(shù)據(jù)驅(qū)動角度來對傳統(tǒng)的工業(yè)過程作監(jiān)測預警，用現(xiàn)在時髦的話語，就是用人工智能（AI）、大數(shù)據(jù)分析來賦能工業(yè)生產(chǎn)過程，使之運行得更安全、穩(wěn)定、高效。這樣的人選自然也是“今日啟明星”希望的受訪者。于是就有了幾周后在華理信息科學與工程學院對2021級星友宋冰的采訪。

參加上海市科學技術獎勵大會“年紀最輕的第一完成人”這個描述讓我對這位采訪對象先有了一點經(jīng)驗上的畫像，這大概會是一位學霸型的早慧男生吧。見了面，感覺他有超出年齡的沉穩(wěn)，考慮問題之冷靜及執(zhí)行之果斷也讓我印象頗深，譬如他僅用4年零3個月就完成了碩博連讀的所有指標，提前近2年獲得博士學位。我采訪過的啟明星不少，其中很多星友的成長之路都給人留下難忘的印象。宋冰星友的成長之路會是怎樣的呢？他有什么秘訣？

學習成績從小到大都是中等偏上，從未為此焦慮

其實這位被訪星友的早年生活極其普通。宋冰1990年4月出生于河南開封，他的父母都在事業(yè)單位工作，長他不到2歲的姐姐醫(yī)學院檢驗專業(yè)畢業(yè)后在省人民醫(yī)院工作。父母有穩(wěn)定的工作和收入，十分重視孩子的教育，當然也有能力和時間在教育上幫助孩子，他們注重教育的方法，但對孩子的學習不干涉，也不給孩子壓力。文化和教育氛圍濃厚、寬松的家庭，對孩子的性格和心性會有潛移默化的影響，這方面宋冰可能是一個樣本。他說從沒有受到家里給他的學習壓力，生活比較快樂，想出去玩就去玩。宋冰的學習成績從小學到初中都是中等偏上，初三起到高中達到班級前5～10名，但幾乎從未達到過數(shù)一數(shù)二的名次。“在學習成績上我的心態(tài)一直比較好，直到大學也是前5名左右，但我從未為此焦慮過。”遇到事情時，宋冰習慣做出自己的選擇，其決定的過程父母都是理解、支持和信任他的。

進入華理后，宋冰還是一如既往地“穩(wěn)扎穩(wěn)打”，成績也是居于班級前五六名。大三結束后因為前三年的成績夠得上保研，他得到了本校保研或申請到外校保研的機會。機會的骰子又一次給到了他。有一個插曲就是宋冰的女朋友（后來他的太太）是與他同在華理、同屆同專業(yè)的河南老鄉(xiāng)，同時獲得保研機會的她選擇到北航。“我倆分數(shù)差不多，但我經(jīng)過慎重考慮決定留校保研。”宋冰的理由是他不太愿意冒不必要的風險，畢竟去外校讀研要適應環(huán)境，會浪費一段時間，但在母校會非常熟悉環(huán)境和老師。關鍵是宋冰意識到讀本科是看學校的知名度，讀研究生更多的是看導師的學術背景。獲得保研資格的他在大四起就通過雙向選擇投報到時任信息學院院長、二級教授侍洪波教授的門下。也就是說，宋冰實際上從大四下學期起就進入了侍教授的實驗室，跟著導師開始做課題研究了。講起這段往事，宋冰還是為自己慶幸：如果到了外校肯定不會這么順利，新的環(huán)境要處理很多人際關系，很難全身心投入。

追隨導師，進入“數(shù)據(jù)驅(qū)動的過程監(jiān)控”之門

宋冰的碩博題目“數(shù)據(jù)驅(qū)動的過程監(jiān)控”是在聽了導師的介紹，引起了他強烈的興趣后確定的。宋冰介紹，這個課題就是把大數(shù)據(jù)分析技術用到工業(yè)過程。那時（2012年）大數(shù)據(jù)開始有點熱門了，華理的強項之一是做傳統(tǒng)工業(yè)過程中的建模分析。當時工業(yè)過程監(jiān)控主要依賴單傳感器報警，但大都還未引入數(shù)據(jù)分析和智能技術做決策、預測等。工業(yè)過程很復雜，一般傳統(tǒng)工業(yè)過程要用到上千個傳感器。而傳感器通常會有一個控制限，超過某一數(shù)值就會報警，如此頻頻報警，鈴聲不斷，久而久之，監(jiān)控室管理人員就習以為常不當回事。這種傳統(tǒng)監(jiān)控中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，用行話來講就是所謂的“報警泛濫”，背后折射的是報警準確率不高導致的效率不高的問題。

宋冰參與的課題是把上千個傳感數(shù)據(jù)用侍老師團隊開發(fā)的算法進行處理，這個處理考慮到了不同傳感器數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)性，比如說壓力和溫度兩者之間是有某種關聯(lián)的，根據(jù)兩者的因果性、相互作用把它們勾連起來（傳統(tǒng)監(jiān)測設置對不同的監(jiān)測對象是分開響應的），然后再結合一些工業(yè)過程機理對傳感器數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)相關性統(tǒng)籌設置。宋冰舉了他們?yōu)槟碂捊惯^程建的監(jiān)控系統(tǒng)的案例。之前的系統(tǒng)有一定的誤報率，現(xiàn)在安裝了華理這個系統(tǒng)后誤報率幾乎為零，而且能更準確反映過程的運行狀態(tài)。宋冰與團隊的做法是，先分析煉焦過程離線數(shù)據(jù)的特性，然后用機器學習領域的算法，引入對這些數(shù)據(jù)的分析建模。宋冰說，他們做的其實就是人工智能賦能傳統(tǒng)工業(yè)安全運行，這也是對國家安全戰(zhàn)略的一種積極響應。

訪談中，宋冰一再提到侍洪波教授對他的影響和幫助，尤其是侍老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，“他要求我們必須深入現(xiàn)場找到問題，必須對要研究的問題很清楚。侍老師對所指導的學生始終很負責、很盡責，學生提的問題，他都會一一解答”。

經(jīng)歷過三稿被拒的“至暗時刻”，成果超標得以提前畢業(yè)

研二上學期，宋冰發(fā)表了第一篇英文SCI論文，從投出到發(fā)表比較快。這讓他覺得自己蠻順利的。2013年研二下學期，狀態(tài)甚好的宋冰先后撰寫了三篇論文，內(nèi)容分別涉及數(shù)據(jù)驅(qū)動過程監(jiān)控中的三個具體問題，即工業(yè)過程中的多模態(tài)、非線性和非高斯，并給出了解決方案。三篇論文投到三本不同的雜志，都是行業(yè)內(nèi)的SCI頂級期刊。但沒有想到的是這三篇都被拒了，理由主要是創(chuàng)新不夠。盡管宋冰也知道這類頂級期刊的拒稿率通常達80%，但是三篇稿件在一周內(nèi)接二連三遭拒的事實讓他懵了，一下子很難接受，“那段日子可以算是自己人生的至暗時刻。也因為前面比較順利，第一次遇到拒稿，而且是一周之內(nèi)被拒三篇，突然有一種跌入深淵的感覺”。關鍵時刻導師鼓勵他不要沮喪，建議他把自己的工作完善后再去考慮爭取其他可能性。宋冰說在自己自信心大受影響時，是侍老師的安慰幫他走出了那段困難期。振作起來后的宋冰結合退稿信里提出的理由，用了兩個月時間完善了三篇文章，“仔細想想這些拒稿理由幫助我對過程和結果的表述更全面了”。完善后的這三篇稿件后來都被領域內(nèi)認可的期刊錄用了。“這件發(fā)生在研究生期間的事對我的影響和幫助非常大，甚至終生難忘。它讓我真切感知到人生總有起起伏伏。換個角度看問題，壞事也可能是好事。”

華理碩博連讀研究生通常的學制是6年，但畢業(yè)指標（成果）如達到后可以申請畢業(yè)答辯。華理當時對博士畢業(yè)的要求是一篇SCI、兩篇EI。而4年零3個月里，宋冰的SCI第一作者論文已有7篇，非第一作者有近10篇。通情達理的侍老師同意了他的畢業(yè)申請，加上當時師兄師姐都很支持他，這樣，宋冰也成了以近2年時間提前畢業(yè)的博士。如果追溯一下，這與他選擇了更契合自己的留校保研，從大四下就開始進入研究生課題不無關系。因為求學時間節(jié)省了近2年，這樣入職就早了。這也是媒體在報道2023年度科技獎獲獎者時說宋冰是最年輕獲獎者的內(nèi)在原因。

積多年之功成就的自然科學獎二等獎

宋冰（左三）與侍洪波教授（左四）一起參加學院畢業(yè)典禮

說到獲獎，宋冰作為第一完成人獲得了2023年度上海市自然科學獎二等獎，獲獎項目是：非平穩(wěn)工業(yè)過程運行狀態(tài)監(jiān)測預警。關于這次獲獎工作，宋冰介紹說，這個工作的貢獻在于他們通過工業(yè)過程運行的一些機理，把異常過程進行理論分析以及數(shù)據(jù)分析，從而系統(tǒng)給出了實際工業(yè)過程中面對非平穩(wěn)運行數(shù)據(jù)時監(jiān)測預警模型構建的系列新方法，并且能清楚分析表征數(shù)據(jù)與現(xiàn)象之間的關聯(lián)。

對這項積多年之功的成果是報自然科學獎還是科技進步獎，一開始侍老師和宋冰他們是有過斟酌的，最后決定還是報自然科學獎。因為科技進步獎關注的一項指標是成果（技術）所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，而他們這個成果實際上不容易算出直接的經(jīng)濟效益，而是解決了行業(yè)中一直未能得到解決的痛點問題。報自然科學獎的難度會更大一些，關鍵是要提煉出科學問題，并提供如何解決問題的方案。

宋冰說回過頭來看，其實這次獲獎給他的啟示也是很深的，或者說再次證明了他們所走的這條路是對的：“我們報的材料是面向?qū)嶋H工業(yè)過程，這個過程中拿到的數(shù)據(jù)與仿真模型得出的數(shù)據(jù)是有區(qū)別的。基于仿真數(shù)據(jù)訓練的監(jiān)控模型與實際工業(yè)過程往往難以匹配，也無從落地應用。而我們是面向、針對工業(yè)過程中真實存在的問題，在求解的過程中建立了精益型的模型。”宋冰再以某工業(yè)過程為例：傳統(tǒng)方法的故障漏報率達18%以上，用了我們這個系統(tǒng)，漏報率降低到0.5%以下。此外，一個項目中的儲能電站的運行監(jiān)測用了他們的系統(tǒng)后，預警時間可提前30分鐘以上。

從實際生產(chǎn)過程中凝練關鍵科學問題

入行以來的十余年時間里，宋冰和項目組同事圍繞國家推進大型工業(yè)過程全生命周期智能安全高效運行的重大需求，從實際生產(chǎn)過程中凝練關鍵科學問題，取得了以下原創(chuàng)性成果：針對傳統(tǒng)監(jiān)測方法僅利用過程數(shù)據(jù)無法辨識故障對關鍵性能指標影響的難題，率先建立關鍵性能指標相關及無關特征差異化提取通用機制；針對多模態(tài)難題，率先提出融入時序信息的模態(tài)劃分理論，提出了降低多模態(tài)過程運行狀態(tài)監(jiān)測復雜度的系列新方法；針對動態(tài)時變難題，創(chuàng)新性提出了自適應建模、監(jiān)測及預警整體解決方案，提出了降低動態(tài)時變過程運行狀態(tài)監(jiān)測誤警率的系列新方法。

因為以上突出的成果，宋冰這些年進入了自己學術生涯的收獲期：圍繞自己的研究方向（智能監(jiān)控、故障診斷、數(shù)據(jù)挖掘、多源異構數(shù)據(jù)融合等）發(fā)表SCI/EI 期刊論文 79 篇，其中，中國卓越期刊論文 9 篇，第一作者論文 19 篇，通信作者論文 13 篇；相關研究成果在多家企業(yè)落地應用；主持包括國家自然科學基金面上項目、國家自然科學基金青年科學基金項目、上海市青年科技啟明星人才項目等 12 項課題。在教學上，宋冰承擔了給本科生和研究生授課的任務，每周二到周四排了課，也要給學生批改作業(yè)。作為博導、碩導，他帶教了多位研究生，每周都有跟研究生交流的組會安排。

除科研和教學之外，宋冰擔任了信息科學與工程學院自動化系系主任等管理工作。他還是中國化工學會智能制造專委會秘書長、中國自動化學會技術過程的故障診斷與安全性專委會委員、中國指揮與控制學會智能控制與系統(tǒng)專委會委員等。

新的一年里能多點時間陪伴女兒成長

以上排得滿滿當當?shù)谋澈笫菙D壓已經(jīng)非常有限的與家人在一起的時間。目前的情況是宋冰雙休日能有一天在家陪伴剛滿三歲的女兒，家人已很滿足了。他平時到家經(jīng)常是晚上九點或十點后，女兒已入睡了，以致于有時女兒都有點不認識這個爸爸了。說到這里，外表看上去很陽剛的宋冰語中有點哽咽。是的，這個年頭在外面奔波拼搏的職場年輕人，哪一個沒有內(nèi)心對家人的歉疚？2025年新年鐘聲即將敲響，如果問宋冰新的一年里的最大愿望是什么，我更愿意聽到的是，他能多留一點時間給自己和家人，多一點時間給最需要父愛的女兒。這一點，宋冰一定會從心底里贊同的。

江世亮采寫于2024年12月25日