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始终面向国家重大工程开展研究
2016-05-24 09:25   审核人:

                                                          ——记无党派代表人士、长江学者特聘教授、通信工程学院李云松

■记者 付一枫

如云之淡泊包容,如松之坚定正直。名如其人,在长江学者特聘教授李云松身上,两种特质很好地融合在一起——与面向深空的高大上研究不同,李云松给人的感觉脚踏实地、十分接地气。

自1999年从事星载图像、视频压缩编码的研究以来,李云松在该领域先后主持并完成了多项科研项目,深入研究了各类卫星遥感图像的成像特性、高效压缩编码方法,以及高速星载硬件系统实现方法,解决了我国现阶段卫星图像数据传输和存储的瓶颈问题。

李云松的相关研究成果,已经成功应用于“嫦娥”系列卫星等多个重大工程中,创造了较大的社会和经济效益。“面向国家需求,坚持做好一件事,科研就是如此,没有什么秘诀。”说起科研上的成就,李云松显得十分谦虚。

面向深空 与探月工程结下不解之缘

自从读博阶段跟随导师吴成柯进入航天领域,李云松已在这一领域干了17年。“简单地说,我们的工作是在卫星上实现图像压缩,就是要在深空资源受限和空间环境恶劣的情况下,满足在大压缩比下对恢复图像的高质量和高可靠要求。具体工作,一部分要研究算法、进行优化,另一部分就是要设计并研制出能将这些算法高可靠实现的星载高速硬件系统。

2020年前,中国的月球探测工程分为“绕、落、回”三大步,这其中均凝结着李云松及其团队的智慧与付出——

2004年,李云松所在团队受托,正式开始“嫦娥一号”实时干涉多光谱图像压缩系统的研制工作,2007年随着嫦娥一号成功发射并传回清晰图像,我国第一个在深空探测通信系统中应用的高性能图像压缩系统随之在西电诞生。

2010年,“嫦娥二号”发射升空。李云松团队在国际深空探测领域首次研制了压缩比在线可调、码率精确可控的高可靠实时立体图像压缩硬件系统,确保了“嫦娥二号”在6个月时间内获得高分辨率全月面立体图像这一重大科学任务的顺利完成。该项成果也获得2012年度国家科技进步二等奖,李云松为第一完成人。

凭借着“绕”阶段两颗星任务的顺利完成,以及团队在算法方面的研究优势,李云松团队又参与了“落”阶段第一颗星“嫦娥三号”的工程之中。

为了能够获取高分辨率月球表面地形地貌图像,并首次向全国人民展现月球车上鲜艳夺目的五星红旗亮相月球的振奋场面,李云松团队必须同时将高分辨率月球表面静止图像和月球车活动图像经过高效压缩后传回地面。“我们本次工作与以前最大的区别在于,原先压缩都是只对静止图像进行压缩,但这次需要在相同硬件资源下同时实现静止图像和活动视频的实时压缩,我们面临的挑战更大了。”

针对这一难题,李云松及其团队提出一种新的静止活动图像一体化编码算法,并提出了优化的并行硬件架构,最终在单片300万门的FPGA上实现了静止活动图像一体化图像压缩系统,成功应用于“嫦娥三号”卫星。

中国探月工程副总设计师孙辉先研究员这样评价说:“该成果对圆满完成巡视器与着陆器两器互拍这项标志着嫦娥三号圆满成功的任务发挥了重要作用,做出了重要贡献”。据介绍,这一成果后续还将应用于“回”阶段的“嫦娥五号”卫星。

科研经历 细节细微处体现航天标准

回忆起科研经历,李云松坦言,印象最深的是定位细微处的小问题。

对于航天这样的大工程,最终测试阶段一定不会存在理论方面的大问题,研究人员焦头烂额的常常是细节细微处的小问题。“把这些细节细微处的小问题定位出来,常常很不容易。因为系统研制的全过程,已经经过了多次测试,最后出现的问题都是偶发性的。”

航天标准要求很高,责任也很重大,再细微的隐患也必须尽快排除。

李云松举了一个例子:在“嫦娥三号”的联试中,出现了一些图像方面的问题,恢复出来的图像里面有一些坏块,这是不该出现的错误。李云松回忆说,“这种情况非常偶发,可能连续测许多天,才出现一次错误。”

为了解决这个问题,李云松带领着团队成员雷杰、刘凯,守在北京中科院空间中心调试大厅整整一周。“一天24小时都在观测,几个人轮换着盯着看,最终发现这个错误是系统在灯光比较昏暗的照射条件下出现的特殊情况,错误可以重现了,通过深入分析,我们很快就进行了错误定位并圆满解决了问题。”

“有问题必须要归零,要找到出错误的本源,要能把整个错误的机理描述清楚,还要能够通过分析解决,重现错误,最终彻底解决错误——这就是航天要求。”

实际上,解决“嫦娥三号”联试图像问题一周的辛苦,只是李云松及其团队为探月工程十多年奋斗的一个缩影。“这些年任务基本没有间断过,团队成员主动牺牲休息时间,一直都比较辛苦。”

全心的投入收获令人欣喜的果实。2013年12月15日,在西昌卫星发射中心,李云松与地面应用总设计师李春来等人,一同见证了我国第一张高清月面图像和第一组月球车在月面缓缓行进的视频。

“看到图像的瞬间,心情终于比较放松了。”与第一次看到嫦娥一号回传图像时的欢呼雀跃相比,如今已经历多次重大任务的李云松已平静得多。但当月球车上鲜艳的五星红旗出现在画面中,这位航天领域的“老江湖”依旧难掩内心的兴奋和自豪之情。

和谐包容 传帮带助力团队成长

重视传承及包容和谐,是李云松团队的两大特点。

“我的导师吴成柯教授十分重视团队的传承。大力支持年轻人的发展,是我们建设团队的共识。航天领域依靠的主要还是团队的力量,我们不断面临新的挑战,有对以往程序的优化,但更多时候都是面向新条件、新要求的不断尝试。这种尝试需要整个团队齐心协力。”

对李云松团队来说,包容是和谐团队建设的重要法宝。“我们的团队精神,就是包容。无论是工作上还是生活上,大家都是很好的朋友关系。在做项目过程中,大家相互帮助、相互包容,这是任务顺利完成的重要因素。”

“包容,牵涉到团队遇到难题时解决问题的思路:内部出问题如何解决,和别人协作过程中出现问题如何处理?系统联试过程中总会遇到问题,解决这些问题就有两种思路,第一种做法:怕承担责任,总是先让别人找问题,然后再找自己的问题;第二种做法:勇于承担责任,首先自己找问题,再协助别人找问题。后者是我们团队的一贯作风,许多次都是我们协助别人锁定了问题所在。”秉承着这样的理念,李云松团队的工作作风得到了航天系统多个合作伙伴的认可。

和谐的团队氛围构建出简单明了的工作环境。“在这个团队中没有什么特别复杂的事情,相互间的关系都很和谐。团队成员争论问题都是只对事不对人,这样就没有什么顾虑,很容易达成一致。大家的追求、性格等各方面都比较一致,工作开展起来就会容易得多。我与导师吴成柯之间的关系就如同亲人一般。在我们的团队中,学生尊重老师,老师为学生的发展考虑,大家都是做得比较到位的。”

“一个人的进步离不开老一辈的提携和指导,也离不开团队的支持。如果你各方面的关系处理好,又能把自己的事情做好,取得比较令人满意的成果并不是什么难事。”李云松总结说。

瞄准需求 创新能力培养要注重问题意识

2012年,李云松团队获得国家科技进步二等奖;2013年,李云松团队入选陕西省重点科技创新团队;2015年,李云松当选“长江学者”特聘教授。与国家需求和实际应用紧密结合,正是李云松及其团队不断进行创新的重要前提和最终目标。

“我们一直比较重视应用。吴老师常说,科研工作一定要重视在国民经济和国防建设中发挥作用,一直重视把理论和实际应用相结合。”无论是团队成员选择还是在团队建设方面,李云松都强调以需求为牵引,解决应用中的关键技术问题。

“从创新这个角度来说,理论创新的要求很高,需要很好的理论基础和数学功底,要取得大的创新非常困难。我们团队主要是在应用基础研究方面进行创新。”

找准定位,李云松团队的创新思路是:既要重视理论研究,同时又要紧密围绕国家重大工程所遇到的关键技术问题,通过理论与工程的结合来解决这些问题,完成国家的重大工程任务。“在科技创新过程中,找准自己擅长的位置非常必要。我们是国内高校最早一批投入FPGA、DSP等新的硬件平台的开发工作的,我们所实现的硬件平台为完成国家重大工程打下了很好的基础。”

在“大众创业,万众创新”的时代,对于大学生该如何培养自己的创新能力和创新精神,李云松提出了自己的见解。“从问题出发、从需求出发是很重要的。大学生应该尽早设立目标,从一开始就围绕一个长期的问题,找准方向,将各个课程中所学结合到一起来解决实际的问题。”

出于对应用的重视,李云松提出了自己对于人的综合评价的思考。“不光要看成果的数量,更重要的是要看到这个人究竟为理论和应用研究的进步做出了多大贡献,创造了多少有用的价值。”

在李云松看来,推动评价体系的变革并非易事,增加相互间的了解非常必要,“不同研究方向的老师的需求是不一样的——做基础理论研究的老师,就是希望安安静静做研究,学校应该提供宽松的工作环境和长效考核办法;而做工程的老师,对于资金和符合工程要求的工作平台则有迫切需要,前期投入大,需要学校在设备和调试用房上给予支持。”

忙碌的科研生活之外,读书是李云松消遣和调节身心的主要方式,“古典哲学、小说都看一些,从《易经》《道德经》《庄子》等书籍中得到一些思维方式的启发。并不是要深入研究什么,就是看着舒心。”

对当选长江学者,李云松十分谦虚。“我做的许多工作,并不是多么高大上,只是多年坚持了下来,投入相对比别人多,在某一个点上成绩好一些罢了。”寥寥数语,浓缩的是李云松和他的团队十余年如一日,始终面向国家重大工程开展研究的艰辛和付出。

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