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海闊憑魚躍 天高任鳥飛———訪燕山大學(xué)培養(yǎng)出的首位德國“洪堡學(xué)者”丁華鋒


  丁華鋒,男,漢族,1977年6月6日出生,湖北荊門人,工學(xué)博士,博士后,副教授,碩士生導(dǎo)師,德國“洪堡獎學(xué)金”獲得者。獲第1批中國博士后科學(xué)基金特別資助和第43批中國博士后科學(xué)基金一等資助;獲2008年燕山大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文一等獎和2009年度河北省優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎。主持主研國家自然科學(xué)基金,中國博士后科學(xué)基金特別資助和一等資助及國家高技術(shù)863等項目。在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物和會議上發(fā)表論文40篇,其中SCI(科學(xué)引文索引)、EI(工程索引)收錄30篇,與人合作出版著作1部,獲得計算機(jī)軟件著作權(quán)5項?,F(xiàn)為美國ASME(機(jī)械工程師協(xié)會)會員,中國機(jī)械工程協(xié)會高級會員,10多個國際學(xué)術(shù)期刊的特約審稿專家。
  從十四年前的一位被調(diào)劑到燕大的本科生,到今天在國內(nèi)為數(shù)不多且令人羨慕的德國“洪堡獎學(xué)金”的獲得者,他始終在堅定中前進(jìn),在自信中成長,在積累中爆發(fā)。他以燕大學(xué)子的身份申請并得到德國“洪堡基金會”的青睞,邁出了跨向國際科研領(lǐng)域的第一步,也打開了燕大學(xué)子的希望與夢想之門……堅定地選擇 踏實(shí)地走下去1996年高考,初、高中一路從奧賽班尖子生中走來的丁華鋒成績并不理想。那時他報考了清華大學(xué)和浙江大學(xué),但最終服從調(diào)劑來到當(dāng)時我校的機(jī)械工程學(xué)院藝術(shù)系。對于一直懷揣著清華、北大夢想的丁華鋒來說,現(xiàn)實(shí)似乎跟他開了個不小的玩笑。他告訴記者:“在藝術(shù)系學(xué)習(xí)了近半年后,發(fā)現(xiàn)自己并不適合藝術(shù)系,關(guān)于工業(yè)設(shè)計的理念不是他的特長和愛好?!比欢?,這種現(xiàn)實(shí)與夢想的落差并沒有阻礙他對理想的追求,卻讓他更加堅定了自己的選擇:轉(zhuǎn)專業(yè)。
  由于當(dāng)時轉(zhuǎn)專業(yè)制度還沒有相關(guān)規(guī)定,丁華鋒只能踏進(jìn)當(dāng)時的校長王益群的辦公室懇切陳詞。為了證明自己的興趣和強(qiáng)項在數(shù)理化,他把自己初、高中曾獲得的奧賽證書擺在校長面前,并立下“軍令狀”———轉(zhuǎn)專業(yè)之后,一定會努力學(xué)習(xí),保證成績名列前茅。幾經(jīng)周折,學(xué)校終于同意了他的申請。在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生涯里,他努力拼搏,奮勇前進(jìn),本科畢業(yè)之后又以優(yōu)異的成績被保送攻讀我校的研究生。事實(shí)證明,丁華鋒沒有辜負(fù)當(dāng)時的選擇,學(xué)校的那次破例也為我校機(jī)械電子專業(yè)選拔了一位優(yōu)秀的人才。
  丁華鋒始終認(rèn)為,在科研的道路上不能急于求成,沉下心來踏實(shí)、堅定地學(xué)習(xí)必要的知識和技能,為之后的創(chuàng)新和進(jìn)步奠定基礎(chǔ)很重要。在讀研究生期間,丁華鋒師從我校在機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域國際著名的學(xué)者黃真教授,主要研究機(jī)械電子工程,取得碩士學(xué)位之后留在我校電氣工程學(xué)院負(fù)責(zé)數(shù)字圖像處理、機(jī)械工程控制等課程的教學(xué)。這期間,丁華鋒除大部分時間和精力用在教學(xué)與課題研究外,還在導(dǎo)師黃真教授的引導(dǎo)下特別深入研究了哲學(xué),掌握如何應(yīng)用哲學(xué)理論解決科學(xué)問題的科研方法和關(guān)注國際科研發(fā)展情況。他閱讀了大量著名的國際前沿學(xué)術(shù)著作和最新學(xué)術(shù)論文,《MdchanismaneMachindThdory》(國際機(jī)器與機(jī)構(gòu)聯(lián)合會的權(quán)威期刊)、ASMETransactions(美國機(jī)械工程師協(xié)會會刊)等期刊都是他的主要閱讀對象。不可否認(rèn),這樣的科研方法和學(xué)術(shù)知識儲備使他在以后的研究中能夠靈活借鑒他人得失和改進(jìn)自己的研究,取得進(jìn)步和發(fā)展。談到自己的導(dǎo)師黃真教授,丁華鋒略顯激動,感恩之情溢于言表:“黃老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),為人平易,雖然每天的工作、科研已經(jīng)很忙,也會像關(guān)心自己的孩子一樣關(guān)心我們的學(xué)習(xí)和生活。在黃老師身上,我真正體會到什么是無私奉獻(xiàn),我們有成果,他和我們一塊兒高興。他從不擔(dān)心我們在學(xué)術(shù)上超過他,而是常常鼓勵我們要努力超過他,做出更大的建樹來。咱們燕大還有很多這樣的學(xué)者、教授,他們熱衷于學(xué)術(shù)研究,也致力于對學(xué)生的培養(yǎng),他們?yōu)檠啻鬆I造了濃厚的學(xué)術(shù)氛圍。”破解機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展的多項難題在黃真教授眼中,丁華鋒是個具有敏銳的思考能力和活躍的創(chuàng)新思維的有志青年。碩士畢業(yè)之后,丁華鋒留校在電氣工程學(xué)院自動化系授課,并繼續(xù)師從黃真教授在職攻讀我校機(jī)械與電子工程博士學(xué)位,主要研究機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)錂C(jī)構(gòu)自動創(chuàng)新設(shè)計、機(jī)電系統(tǒng)仿真、機(jī)器人數(shù)字化設(shè)計和機(jī)器人語言合成與識別等方向。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新為機(jī)械產(chǎn)品的原始性創(chuàng)新,是機(jī)械概念設(shè)計階段所要解決的首要問題。幾百年來,機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新一直是憑借設(shè)計者的經(jīng)驗、直覺進(jìn)行的?,F(xiàn)代科技的發(fā)展,數(shù)字化、智能化和人機(jī)交互化的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計成為現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械設(shè)計的發(fā)展新方向。這個方向最為關(guān)鍵和復(fù)雜的兩大重要問題,一是長達(dá)近半個世紀(jì)一直沒能解決好的“運(yùn)動鏈同構(gòu)判別”問題,二是缺乏為機(jī)構(gòu)創(chuàng)新服務(wù)的數(shù)字化平臺。這兩大問題限制了這一新方向的發(fā)展。在黃真教授的指導(dǎo)下,丁華鋒憑借自身多學(xué)科學(xué)習(xí)、跨領(lǐng)域研究的知識積累,以發(fā)展面向數(shù)字化、智能化和人機(jī)交互化的機(jī)構(gòu)學(xué)創(chuàng)新理論和相應(yīng)的創(chuàng)新平臺為目標(biāo),創(chuàng)建了有效的、系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)學(xué)新理論,在機(jī)構(gòu)學(xué)研究方面取得了突破性進(jìn)展。他還提出了與運(yùn)動鏈具有雙向一一映射關(guān)系的數(shù)字描述代碼,同時建立了運(yùn)動鏈拓?fù)鋱D數(shù)據(jù)庫,解決了困擾國際機(jī)構(gòu)學(xué)界長達(dá)近半個世紀(jì)的運(yùn)動鏈“同構(gòu)判別”的難題。
  一直潛心于研究和創(chuàng)新的丁華鋒在攻讀博士期間及取得博士學(xué)位之后在國際頂尖期刊 《MdchanismaneMachindThdory》、《ASMEJournalofMdchanicalDdsign》等上發(fā)表了多篇創(chuàng)新性成果,這些成果也成為丁華鋒在申請“洪堡獎學(xué)金”時的主要支柱性成果。其中,他在文章《AUniqudRdp鄄rdsdntationofthdKindmaticChainanethdAtlasDatabasd》(運(yùn)動鏈的唯一描述及圖譜數(shù)據(jù)庫)中,建立了國際上首個實(shí)現(xiàn)運(yùn)動鏈與其描述代碼雙向且一一映射的“運(yùn)動鏈拓?fù)鋱D圖譜庫”———基于“運(yùn)動鏈環(huán)路代數(shù)理論”,提出了運(yùn)動鏈的唯一數(shù)字描述代碼的特征描述代碼。同一運(yùn)動鏈不管如何繪制,頂點(diǎn)如何標(biāo)號,其特征描述代碼總保持唯一,從而實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動鏈與其描述代碼之間的雙向且一一映射關(guān)系,解決了國際上長期以來未能解決的“運(yùn)動鏈唯一數(shù)字描述”難題?;谔卣髅枋龃a,建立了國際上首個能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動鏈與其描述代碼雙向一一映射的數(shù)字化的“運(yùn)動鏈拓?fù)鋱D圖譜庫”,為機(jī)構(gòu)創(chuàng)新綜合的數(shù)字化、智能化和人機(jī)交互化奠定了基礎(chǔ)。
  在文章 《ANdwThdoryforthdTopologicalStructurdAnalysisofKindmaticChainsaneItsApplications》(機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析新理論及其應(yīng)用)中,丁華鋒在國際上首創(chuàng)“運(yùn)動鏈環(huán)路代數(shù)理論”體系———提出對運(yùn)動鏈環(huán)路的數(shù)學(xué)描述,定義了運(yùn)動鏈環(huán)路之間的3種基本數(shù)學(xué)運(yùn)算包括相應(yīng)的運(yùn)算規(guī)則和性質(zhì),提出了運(yùn)動鏈基本環(huán)路的概念及其相關(guān)定理,建立了運(yùn)動鏈環(huán)路代數(shù)理論。運(yùn)動鏈環(huán)路代數(shù)理論的建立為機(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析與綜合奠定了理論基礎(chǔ)。
  在文章《Computdr-aiedeStructurdDdcompositionThd鄄oryofKindmaticChainsaneItsApplications》(計算機(jī)輔助運(yùn)動鏈結(jié)構(gòu)分解理論及其應(yīng)用)中,他提出了高效且適于復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動鏈的剛性子鏈判別和主動副選取新方法。
  在文章《IsomorphismIedntificationofGraphs:EspdciallyforthdGraphsofKindmaticChains》(圖的同構(gòu)判別:特別是運(yùn)動鏈的拓?fù)鋱D)和 《ThdEstablishmdntofthdCanonicalPdrimdtdrTopologicalGraphofKindmaticChainsaneIsomor鄄phismIedntification》(運(yùn)動鏈規(guī)范周長拓?fù)鋱D的建立和同構(gòu)判別)中,解決了困擾國際機(jī)構(gòu)學(xué)界近半個世紀(jì)的“運(yùn)動鏈同構(gòu)判別”難題———基于“運(yùn)動鏈環(huán)路代數(shù)理論”,提出運(yùn)動鏈的周長拓?fù)鋱D和規(guī)范周長拓?fù)鋱D。丁華鋒還提出了基于運(yùn)動鏈規(guī)范鄰接矩陣集的同構(gòu)判別新方法。新方法準(zhǔn)確、高效,計算復(fù)雜性比較顯示其計算效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前國際上公認(rèn)較快的Mckay(圖同構(gòu))和Hd(運(yùn)動鏈同構(gòu))的方法。當(dāng)運(yùn)動鏈的構(gòu)件數(shù)達(dá)到30的時候,新方法仍然非常高效,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國際上的不超過14桿(2006年)的情況領(lǐng)域,也刷新了該領(lǐng)域的世界記錄,解決了這一在機(jī)構(gòu)學(xué)界達(dá)半個世紀(jì)的難題。樂觀面對挫折與失敗科研的道路總是荊棘遍布,崎嶇不平,榮譽(yù)光環(huán)的背后,還有許多不為人知的艱辛與反復(fù)。當(dāng)丁華鋒談到在成功背后所付出的艱辛及遭遇過的挫折和失敗時,他微笑地告訴記者:“在科研的道路上,挫折太常見了。我現(xiàn)在已經(jīng)習(xí)慣失敗了,也記不清曾經(jīng)失敗過多少次了。但我認(rèn)為,你每失敗一次,離成功就近一步。當(dāng)你取得成功時,你之前的失敗也是在為成功作準(zhǔn)備?!倍±蠋熝a(bǔ)充說:“不僅僅是挫折和失敗,一項成果還需要經(jīng)得住他人的質(zhì)疑和考驗,因為真相總是在爭議中才能越辯越明?!比绱藰銓?shí)的回答,如此從容樂觀地面對挫折與失敗,讓記者對眼前這個個子不高、才三十出頭的燕大教師肅然起敬。
  在采訪黃真教授時記者了解到,丁華鋒首次將《ThdEs鄄tablishmdntofthdCanonicalPdrimdtdrTopologicalGraphofKindmaticChainsaneIsomorphismIedntification》成果———基于運(yùn)動鏈規(guī)范鄰接矩陣集的同構(gòu)判別新方法發(fā)給ASME(美國機(jī)械工程師協(xié)會)會刊JMD主編McCarthy教授(機(jī)械工程美國院士)時,受到了同為研究機(jī)構(gòu)學(xué)“同構(gòu)判別”的Mc鄄Carthy教授的質(zhì)疑,并要求丁華鋒應(yīng)用自己的成果來計算當(dāng)運(yùn)動鏈的構(gòu)件數(shù)達(dá)28(國際上當(dāng)前的不超過14桿(2006年)的情況)時的結(jié)果。面對權(quán)威的質(zhì)疑,丁華鋒對自己充滿信心,接到回信的第二天就交上了自己的回復(fù)。令人欣慰的是他的回復(fù)很快便得到了McCarthy教授的肯定,并決定在ASME會刊JMD上發(fā)表。不僅如此McCarthy教授在2008年ASME年會上和2009年ASME期刊上還對丁華鋒的成果進(jìn)行作了介紹。多名機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域的國際著名專家在研究了丁華鋒的成果之后也予以認(rèn)可與鼓勵,臺灣國際著名機(jī)構(gòu)學(xué)家顏鴻森教授(機(jī)械工程美國院士)在2008年ASME年會上全面地介紹了丁華鋒的研究成果;英國倫敦大學(xué)國王學(xué)院Kuo教授在2008年ASME期刊上也介紹了丁華鋒的研究。特別值得一提的是,丁華鋒的一系列研究成果還得到國際機(jī)構(gòu)學(xué)頂級期刊MMT主編德國Kdcskdmdthy教授的高度評價,并作為合作導(dǎo)師邀請丁華鋒申請德國“洪堡學(xué)者”。得到“洪堡基金會”的肯定2009年12月,丁華鋒憑借其在攻讀博士期間的各項創(chuàng)新性成果及合理的研究規(guī)劃接到德國洪堡基金會(AldxanedrvonHumboletStiftung)的正式書面通知,被授予“外國科學(xué)家研究獎學(xué)金”,正式成為我校培養(yǎng)出來的首位 “洪堡獎學(xué)金”的獲得者。洪堡基金會的主要任務(wù)是為世界范圍內(nèi)最高資質(zhì)的年輕學(xué)者提供研究支持,促進(jìn)學(xué)者之間的交流,開展國際合作。洪堡獎學(xué)金的獲得無疑是對每一位青年研究者的研究和努力的一種國際公認(rèn)。丁華鋒坦言:“‘洪堡基金會’的肯定僅僅是我邁向國際科研水平的第一步,在學(xué)校、導(dǎo)師和家人的支持下,我會堅持不懈地探索下去。作為科研者,只有了解和關(guān)注國內(nèi)外發(fā)展,進(jìn)行國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流與合作,才能不斷取得進(jìn)步,才能促進(jìn)科學(xué)技術(shù)更好更快地發(fā)展。”洪堡獎學(xué)金在全世界久負(fù)盛名,享有崇高的學(xué)術(shù)聲譽(yù)。迄今為止,洪堡基金會已經(jīng)向來自130個國家的約23000名科學(xué)家提供了研究獎學(xué)金,這些“洪堡學(xué)者”中已有40位獲得了諾貝爾獎。自1953年至今,我國約有1500名學(xué)者獲得洪堡基金資助,其中包括中國科學(xué)院院長路甬祥、副院長嚴(yán)義壩、教育部副部長韋鈺等。
  教學(xué)、課題、會議、審稿……丁華鋒的日程早已排滿,采訪結(jié)束后,他還要盡快趕往北京參加出國前的外語培訓(xùn)。在短短兩個小時的訪談中,記者作為燕大學(xué)子中的普通一員,感動于丁華鋒熱忱的科研態(tài)度,也被他樂觀自信的情緒所感染。正如他的導(dǎo)師黃真教授所言:“這是華鋒自己努力探索的結(jié)果,是咱們燕大土生土長的‘洪堡獎學(xué)金’的獲得者,所以也是咱們燕大和燕大學(xué)子的驕傲。其實(shí)丁華鋒的經(jīng)歷非常具有典型性,我們燕大還有很多學(xué)生與他有類似的經(jīng)歷,相信丁華鋒走出來的路,會有更多的燕大學(xué)子繼續(xù)跟進(jìn)。”“寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來”,丁華鋒的成長經(jīng)歷完美地詮釋了這個樸素的道理。