王彥平的辦公室，在一間大型實(shí)驗(yàn)室盡頭，他常年大部分時(shí)間都待在這里，包括節(jié)假日。實(shí)驗(yàn)室里最顯眼的，是造型各異且精密的儀器設(shè)備，最大型的長達(dá)三米、重達(dá)150公斤，最小的體型有如一只暖水瓶，輕巧靈動(dòng)可旋轉(zhuǎn)，它們服務(wù)于不同場景的安全監(jiān)測，但背后有著一個(gè)共同的技術(shù)原理——雷達(dá)成像安全監(jiān)測技術(shù)。

這些設(shè)備的核心技術(shù)自主創(chuàng)新，都出自王彥平團(tuán)隊(duì)之手。王彥平是北方工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院人工智能系主任、博士生導(dǎo)師，同時(shí)也是北京市學(xué)術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。20余年來，他從事雷達(dá)成像安全監(jiān)測技術(shù)研究和教學(xué)，帶著學(xué)生沖在災(zāi)害事故現(xiàn)場、在安全生產(chǎn)一線。

普通人所不知道的是，這些設(shè)備在國家重大事項(xiàng)和人民生命安全保護(hù)中立下過汗馬功勞：在滑坡災(zāi)害救援中對災(zāi)情隱患進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測預(yù)警，在礦山礦坑生產(chǎn)中監(jiān)測礦坑形變保證安全生產(chǎn)，監(jiān)測隧道、橋梁等城市重大基礎(chǔ)設(shè)施護(hù)航人們生命財(cái)產(chǎn)和公共安全……

除科研外，王彥平的另一個(gè)重要身份是教師。在通常情況下，科研工作需要一個(gè)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)及結(jié)果、為了一個(gè)目標(biāo)堅(jiān)定推進(jìn)，而教育則不同。王彥平的主張是，順應(yīng)每個(gè)學(xué)生的能力特點(diǎn)和天性，給予充分的空間和包容，“放手”讓他們自由探索、自在生長。

王彥平指導(dǎo)研究生開展雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。受訪者供圖

打破國外壟斷，自主研發(fā)雷達(dá)成像安全監(jiān)測設(shè)備

“雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)背后的技術(shù)原理是通過電磁波的變化來觀察物體的形變，比如說觀測橋梁是否產(chǎn)生震動(dòng)形變來看橋的健康狀況，監(jiān)測滑坡的形變情況來預(yù)警是否產(chǎn)生二次災(zāi)害，監(jiān)測隧道的形變進(jìn)行安全預(yù)警等。”王彥平解釋。

“滑坡發(fā)生之后，搶險(xiǎn)救援緊急進(jìn)行，如果再次產(chǎn)生大的形變、發(fā)生二次滑坡，那這個(gè)區(qū)域內(nèi)的救援人員也會面臨生命危險(xiǎn)。”王彥平回憶起2015年廣東深圳地區(qū)發(fā)生的一次滑坡災(zāi)害，“我們把雷達(dá)放到對面二三公里處的樓頂上，24小時(shí)不間斷監(jiān)測，大概每10分鐘就要看看滑坡區(qū)域是否產(chǎn)生形變。”

這是國內(nèi)自主研制的首套雷達(dá)成像安全監(jiān)測設(shè)備。此前，該設(shè)備屬于新事物，使用并不普及，國內(nèi)無自主產(chǎn)品、市場使用少、用戶接受度低，而進(jìn)口產(chǎn)品昂貴，即便企業(yè)有需求，也往往面臨“買不起”、售后難、“用不好”的普遍問題。

面對滑坡監(jiān)測預(yù)警國家重大需求，從2009年開始，從事雷達(dá)成像技術(shù)研究的王彥平開始將目光轉(zhuǎn)向應(yīng)用領(lǐng)域，在國內(nèi)率先開展滑坡監(jiān)測預(yù)警雷達(dá)技術(shù)研究，經(jīng)過五年攻堅(jiān)，成功研制我國首套自主知識產(chǎn)權(quán)的滑坡監(jiān)測預(yù)警雷達(dá)產(chǎn)品樣機(jī)。

這臺樣機(jī)最早一次“上戰(zhàn)場”應(yīng)用于滑坡救援，是在2015年11月的浙江麗水。“接到任務(wù)很突然，當(dāng)時(shí)我還在云南的礦區(qū)執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)，要緊急帶著這臺三米多長的樣機(jī)，先坐大卡車走幾個(gè)小時(shí)的山路，再轉(zhuǎn)乘專門的航班到浙江，心里特別沒底。”王彥平回憶道。

王彥平“沒底”的原因，一方面是因?yàn)闃訖C(jī)測試還不夠充分，對設(shè)備在滑坡場景中的適應(yīng)性沒有把握；另一方面，擔(dān)心三米多長的大型設(shè)備經(jīng)過長途運(yùn)輸顛簸，是否會造成損害。“到了之后架起來能不能用？心里確實(shí)很忐忑。”

這也是王彥平第一次距離災(zāi)難現(xiàn)場如此之近。在看到人員傷亡悲傷情緒之余，他頂著巨大的壓力和責(zé)任在災(zāi)害現(xiàn)場堅(jiān)守了近10天。“現(xiàn)場不敢睡覺，和2位團(tuán)隊(duì)成員輪流值班，20分鐘就要報(bào)送一次監(jiān)測數(shù)據(jù)。一方面擔(dān)心數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，另一方面擔(dān)心設(shè)備運(yùn)行是否穩(wěn)定。”

最終現(xiàn)實(shí)證明，設(shè)備表現(xiàn)良好，順利執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)。“這一次對人、對設(shè)備都是重大考驗(yàn)。在這次之后，行業(yè)內(nèi)對這一技術(shù)的不可替代性有了新的認(rèn)識，雷達(dá)在搶險(xiǎn)救援工作中的可用性、重要性得到檢驗(yàn)。相比其他技術(shù)的安全監(jiān)測，雷達(dá)成像監(jiān)測具備無需布點(diǎn)、監(jiān)測區(qū)域廣、不受空氣能見度影響、數(shù)據(jù)更新速度快等優(yōu)勢。”

在打破國外壟斷、實(shí)現(xiàn)自主研制替代進(jìn)口的同時(shí)，王彥平團(tuán)隊(duì)以1/10成本實(shí)現(xiàn)國外產(chǎn)品同等性能甚至部分指標(biāo)領(lǐng)先，為企業(yè)“買得起”、“用得好”做好鋪墊。

王彥平團(tuán)隊(duì)研發(fā)的系列成果在活動(dòng)上展出。受訪者供圖

堅(jiān)持迭代和創(chuàng)新，推出適用多場景的監(jiān)測設(shè)備

隨著雷達(dá)成像安全監(jiān)測技術(shù)的逐步成熟、行業(yè)認(rèn)知不斷加深，各方搶險(xiǎn)救援力量，包括武警、消防、水利、水電、交通、隧道、管道基地等，均陸續(xù)采納該技術(shù)設(shè)備輔助進(jìn)行監(jiān)測和救援。

即便技術(shù)日臻完善，王彥平和團(tuán)隊(duì)仍然堅(jiān)持在每一次任務(wù)中堅(jiān)守現(xiàn)場，“即便設(shè)備再穩(wěn)定再可靠，仍然有必要堅(jiān)持24小時(shí)值守。救援一定要萬無一失。”王彥平強(qiáng)調(diào)。

“福建泰寧滑坡救援”“四川漢源滑坡救援”“甘肅永靖滑坡監(jiān)測”……十年來，王彥平和團(tuán)隊(duì)去過30余次監(jiān)測現(xiàn)場，包括各種災(zāi)害現(xiàn)場，進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測、指導(dǎo)設(shè)備使用、提供技術(shù)支持。

研發(fā)和創(chuàng)新并未停止。2018年，王彥平團(tuán)隊(duì)研制出二代雷達(dá)系統(tǒng)，推出國內(nèi)外首套大視場直線掃描滑坡監(jiān)測預(yù)警雷達(dá)，設(shè)備可以旋轉(zhuǎn)，左右方向可監(jiān)測視角擴(kuò)大至120°，極大提升了數(shù)據(jù)的刷新效率，數(shù)據(jù)刷新間隔從半小時(shí)壓縮到50秒，更適用于災(zāi)情場景。

“正是在一次次的應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)了設(shè)備在應(yīng)對不同場景時(shí)，需要和場景特點(diǎn)相適配，也因此推進(jìn)了一次次的迭代升級。”王彥平介紹。

后來，他帶團(tuán)隊(duì)一一攻克了設(shè)備的溫度適應(yīng)性問題（適用于-30-℃~60℃）、運(yùn)輸震動(dòng)可靠性問題；為了解決體積大、重量大、笨重不適合移動(dòng)和運(yùn)輸?shù)膯栴}，王彥平團(tuán)隊(duì)開發(fā)了便攜式的靈巧的監(jiān)測設(shè)備；為了擴(kuò)大監(jiān)測視角，又開發(fā)了可360°旋轉(zhuǎn)的監(jiān)測設(shè)備；為了讓雷達(dá)監(jiān)測數(shù)據(jù)的讀取更直觀，團(tuán)隊(duì)在數(shù)據(jù)圖上疊加了三維地形圖，便于非專業(yè)人士和普通用戶也能很明白地讀取信息；為了解決企業(yè)用戶的后期運(yùn)維及時(shí)和便利性，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離故障診斷……形成了全鏈條、系列化產(chǎn)品矩陣。

近年來，團(tuán)隊(duì)研制的系列化滑坡監(jiān)測預(yù)警雷達(dá)，推進(jìn)了從單一露天礦山到國土、應(yīng)急等多行業(yè)應(yīng)用拓展。目前，全國大部分省市都有覆蓋。

即便如此，王彥平對這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用仍然沒有止步。團(tuán)隊(duì)接下來的任務(wù)是，在不同場景中做新的技術(shù)研究和開發(fā)。“雷達(dá)監(jiān)測的優(yōu)勢在于監(jiān)測形變可能導(dǎo)致的設(shè)備損害，這種監(jiān)測不僅可以應(yīng)用于礦坑、滑坡，也可以應(yīng)用于橋梁、隧道、公路、鐵路、水利、水電等各種城市重大基礎(chǔ)設(shè)施中。”

王彥平進(jìn)一步解釋，雖然底層原理是相通的，但每個(gè)場景都有各自的技術(shù)難點(diǎn)，無法直接復(fù)制。“例如，隧道深處沒有GPS信號，而雷達(dá)的工作需要知道準(zhǔn)確位置，要靠技術(shù)解決信號問題；再例如，面對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的監(jiān)測對象，要排除多徑的干擾問題等。”

王彥平跟學(xué)生講解雷達(dá)成像安全監(jiān)測技術(shù)。受訪者供圖

注重實(shí)踐能力培養(yǎng)，帶學(xué)生值守救援監(jiān)測一線

作為一名高校教授，講課、帶學(xué)生是王彥平工作的重要內(nèi)容。目前，王彥平擔(dān)任北方工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院人工智能系主任，在育人方面，他有著獨(dú)特的主張。

在人工智能浪潮席卷全球、重塑各領(lǐng)域的背景下，王彥平格外注重培養(yǎng)學(xué)生們的適應(yīng)未來發(fā)展的能力和素養(yǎng)。對于本科生，他一方面強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生理解基本概念、夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)、掌握基本技能，另一方面，為學(xué)生盡可能多地提供實(shí)踐機(jī)會，讓他們接觸社會企業(yè)、熱點(diǎn)技術(shù)，了解和熟悉行業(yè)產(chǎn)業(yè)前沿。

“實(shí)踐能力的培養(yǎng)要格外重視。”王彥平鼓勵(lì)學(xué)生要注重應(yīng)用創(chuàng)新。在他的主導(dǎo)下，專業(yè)除了做好知識和課程框架搭建，還以科研創(chuàng)新應(yīng)用成果為基礎(chǔ)，為學(xué)生們建立了大數(shù)據(jù)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)平臺。記者了解到，該校人工智能系本科生的實(shí)踐課學(xué)時(shí)所占比例達(dá)到30%，這在各高校相關(guān)專業(yè)當(dāng)中比例是很高的。

王彥平從監(jiān)測預(yù)警雷達(dá)一線實(shí)踐應(yīng)用中提煉技術(shù)難題，寓教于用、創(chuàng)新教學(xué)，不少學(xué)生的研究課題、畢業(yè)論文等也從當(dāng)中獲得靈感。“學(xué)生的論文研究成果在服務(wù)首都地質(zhì)災(zāi)害防治和高新信息技術(shù)發(fā)展方面得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)論文的應(yīng)用得到檢驗(yàn)也激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新熱情。”王彥平介紹到。

服務(wù)新首鋼大橋建設(shè)就是一個(gè)典型的例子。王彥平團(tuán)隊(duì)接到任務(wù)為大橋建設(shè)提供從施工到運(yùn)維的健康監(jiān)測，團(tuán)隊(duì)中幾名學(xué)生參與其中，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、形變觀測、雷達(dá)數(shù)據(jù)和三維激光數(shù)據(jù)多元融合等工作。

“例如雷達(dá)數(shù)據(jù)和三維激光數(shù)據(jù)多元融合，激光數(shù)據(jù)和雷達(dá)圖像的差異是非常大的，要把這兩種數(shù)據(jù)融合在一起呈現(xiàn)出來，一開始融合得不好，有學(xué)生就此開展了課題研究，研究的過程也是解決問題的過程，過程也比較艱難和苦悶，最終想到使用‘對抗生成網(wǎng)絡(luò)’技術(shù)解決了這一問題，出來之后效果非常好，并在實(shí)際的工程當(dāng)中進(jìn)行了應(yīng)用，學(xué)生也非常興奮、很有成就感。”

王彥平也不止一次帶著學(xué)生們到達(dá)搶險(xiǎn)救援一線，服務(wù)于我國重大滑坡?lián)岆U(xiǎn)救援應(yīng)急監(jiān)測。2020年，為了緊急調(diào)試?yán)走_(dá)交付，他和師生堅(jiān)守礦山現(xiàn)場數(shù)周，克服了內(nèi)蒙古7級風(fēng)和惡劣雨沙天氣困難，最終保障了雷達(dá)設(shè)備按期投入穩(wěn)定運(yùn)行。

同時(shí)，王彥平還注重把思政元素融入專業(yè)課課堂和實(shí)踐教學(xué)，在知識傳授和技能培養(yǎng)中潛移默化提升學(xué)生政治素養(yǎng)和思想道德素質(zhì)。在他講授的《多傳感器融合》課程中，他從傳感器的獨(dú)特性與互補(bǔ)性出發(fā)，厚植學(xué)生保障國家安全科技自立自強(qiáng)、急難關(guān)頭勇挑重?fù)?dān)、團(tuán)結(jié)協(xié)作共克難關(guān)的意識。

北方工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院人工智能系主任、博導(dǎo)王彥平。受訪者供圖

嚴(yán)格對待誤差的同時(shí)“放手”讓學(xué)生探索

在王彥平眼中，科研的過程是千方百計(jì)解決掉技術(shù)難題、最終達(dá)成確定的目標(biāo)，而教育這件事則不同。

“每個(gè)學(xué)生都有自己的個(gè)性和特點(diǎn)，人才培養(yǎng)不能按照一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、一個(gè)目標(biāo)，而是要根據(jù)每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)做個(gè)性化的培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的長處開發(fā)他的潛能，創(chuàng)造適合他的機(jī)會和發(fā)展路徑。如果培養(yǎng)學(xué)生都按照一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就出問題了。”王彥平說道。

基于這樣的教育主張，王彥平帶學(xué)生的一貫風(fēng)格是——“放手”。王彥平團(tuán)隊(duì)中的另一位教授林赟評價(jià)王彥平稱，對待學(xué)生心態(tài)總是很平和，很包容、開放，會去了解每位同學(xué)的能力和特長在哪里，并鼓勵(lì)他在自己感興趣的方向上突破自己、有所成長。

但“放手”并非放任不管，而是為學(xué)生提供更自由的探索空間、更大容錯(cuò)率和更多的成長機(jī)會，讓學(xué)生盡早獨(dú)當(dāng)一面、構(gòu)建起自己的能力體系。“我們團(tuán)隊(duì)的研究是全鏈條的，從基礎(chǔ)理論到關(guān)鍵算法開發(fā)、系統(tǒng)研制，到工程應(yīng)用，再到校企協(xié)同，都有所覆蓋，每一個(gè)學(xué)生都能在這個(gè)鏈條中找到他所擅長的的研究方向。”王彥平說道。

王彥平的“放手”還體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室管理上，他倡導(dǎo)讓同學(xué)們“自治”，從實(shí)驗(yàn)室綜合業(yè)務(wù)、活動(dòng)組織、公共事務(wù)等，均由學(xué)生自發(fā)管理，培養(yǎng)學(xué)生們的責(zé)任意識，同時(shí)保證實(shí)驗(yàn)室的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

在這個(gè)團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室，雖然不考勤，但是王彥平希望學(xué)生們首先要坐得住，要肯花時(shí)間、有耐心去鉆研。“搞科研寫論文不是坐班坐8個(gè)小時(shí)就結(jié)束了，而是要以解決問題為目標(biāo)，不肯花功夫是出不來成果的。”

在細(xì)節(jié)把控上，王彥平則是出了名的“嚴(yán)格”。尤其對待數(shù)據(jù)誤差，非常謹(jǐn)慎。“從事雷達(dá)技術(shù)研究，設(shè)備都需要做到毫米、亞毫米的精度，如果某一個(gè)環(huán)節(jié)上出現(xiàn)一點(diǎn)誤差，帶來的最直接影響是影響到設(shè)備的精度和穩(wěn)定性，但是對社會上，則可能威脅到人的生命安全、企業(yè)的生產(chǎn)安全。”

對良好科研習(xí)慣的培養(yǎng)，王彥平也毫不含糊。團(tuán)隊(duì)中一位同學(xué)告訴記者，“開題報(bào)告王老師會幫我們逐行提出修改意見，甚至連標(biāo)點(diǎn)符號這樣的細(xì)節(jié)都會幫我們糾正。”雖然是不小的工作量，但對此王彥平認(rèn)為很有必要。“剛開始研究工作，寫的文章很不嚴(yán)謹(jǐn)或者重點(diǎn)不突出，是需要逐行修改的，包括思維習(xí)慣、基本技能、寫作能力，都需要進(jìn)行訓(xùn)練，才能養(yǎng)成好的科研習(xí)慣。”

對于新入學(xué)的研究生，他特別強(qiáng)調(diào)，要盡快完成“兩個(gè)轉(zhuǎn)變”。首先是從本科到研究生的思維方式轉(zhuǎn)變，和本科生主要吸收課堂知識不同，研究生需要主動(dòng)思考、研究問題、解決問題，要針對一個(gè)問題開展研究、取得成果，因此思維方式必須轉(zhuǎn)變。

第二個(gè)轉(zhuǎn)變是，學(xué)生要盡快融入團(tuán)隊(duì)中，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中尋找突破口、相互啟發(fā)、解決問題，把研究生當(dāng)成踏入社會的“練兵場”。在王彥平看來，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力非常重要，“這項(xiàng)能力不具備，到社會上要吃很大苦頭，這一課到頭來早晚還是要補(bǔ)上。”