“追光者”金国藩：九旬带教博士生，说做科研就要“敢为人先”
2023-12-20
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导读：作为中国首届中国工程院院士、前国家科学基金委副主任，金国藩是我国光学信息处理的奠基人之一，也是中国计算全息技术和二院光学的开拓者。他曾主持研制出我国第一台三座标光栅测量机，获1978年全国科技大会奖。
8月6日下午，周末的北京终于结束了连绵的阴雨，尽管天依然阴沉沉的，在北京三环大望路SKP RENDEZ-VOUS书店的一角，挤满了前来的读者，因为人数太多，工作人员临时在过道上加了一排凳子。在这里，今年94岁、已过鲐背之年的金国藩院士，和他的老友、学生一起，在《追光者 金国藩九十自述》（金国藩口述，张力奋撰）一书的分享会上，讲述了自己过去90多年的人生起伏，以及与光学研究长达半个世纪的不解之缘。
从左到右：张克澄、金国藩、周立伟、张力奋，摄影/刘佳金国藩身穿蓝白格子衬衫，米色马甲和运动裤，精神矍铄，思维敏捷，有时还从兜里掏出一张准备好的“小抄”。为了这场对话，他从北京郊区坐车一个半小时赶来。开场主持人介绍他时，旁边的复旦大学新闻学院教授张力奋用手拦了一下他，示意他可以不用起身，但他还是微笑着起立和读者们示意，无需人搀扶。作为中国首届中国工程院院士、前国家科学基金委副主任，金国藩是我国光学信息处理的奠基人之一，也是中国计算全息技术和二元光学的开拓者。他曾主持研制出我国第一台三座标光栅测量机，获1978年全国科技大会奖。时至今日，金国藩仍保持着旺盛的好奇心和求知欲，学习前沿科技，参加各种学术活动。他的学生、清华大学精密仪器系教授曹良才告诉第一财经记者，尽管已90多岁，他仍在带一个博士研究生，并且带领着年轻的教师和学生们探索在科学研究的最前沿，“经常是上午开会，下午就给我们布置任务。”
金国藩的一生大部分时间都在清华园度过。从上世纪五十年代起，阴差阳错，他曾从事机械制图、机械制造，陀螺与导航仪器等多个领域的研究，几乎每一次改行都是从头开始，最后落在了光学工程，研究时间也最长。金国藩自幼就对机械、电器非常喜好，儿时的他常常把家里的自行车拆了又装，还自制矿石收音机、收发报系统；1950年，他在北京大学机械系毕业后留校任教。1952年随着全国院系调整，他来到清华大学机械系。建国不久，国家急需建设人才，金国藩一到清华，马上面临扩大招生。他对大家回忆，一开始，他作为年轻教师被分配去教画法几何和工程制图等基础课程，教了两年学生们需要学习技术基础课了，教师面临紧缺，又安排他教金属切削，“我说我不懂啊，学校说那你就去哈工大学学习一下，学了回来就讲课。”金属切削教学的几年中，很多实验是金国藩自己设计、制作的，还做出我国第一台三向切削力测试仪。金国藩还曾在清华机械系工厂供销科工作过，也做过工具车间主任。他说自己是块砖，哪儿需要哪儿搬，一切服从国家需要。1960年，清华大学又把金国藩调到了新成立的陀螺与导航教研组，这一专业对于飞机、导弹的导航，对于国防有着重大的价值。这一回，金国藩又是从头学起，他跑到北京航空学院听课，又去太原实习，回来“现炒现卖”。4年之后，金国藩又经历了一次重大变化，学校将他调到了光学仪器教研组，出任副主任。这一次他终于没有再转行了，此后在光学研究领域扎根半个多世纪。金国藩接手的第一个项目就是制造劈锥的军工装置，这是一种用于火炮解算装置的关键零件。“当时，苏联不卖劈锥给我们，更谈不上教我国制作零件和测量精度。”当时的他，除了大学学过光学课，对光学研究完全不懂，连什么是光栅都不知道。面对艰巨的任务，金国藩担起了项目负责人的重任，他和几位老师一起调研、学习、反复阅读参考资料，到上海光学仪器厂制作光栅，搭成测量系统。1969年国庆节前夕，金国藩和团队用了两年多时间，终于成功研制出我国第一台三座标光栅测量机。测试显示，XY两个坐标的分辨率达到0.025毫米，角分辨率为四分之一分，全部达到当时的国际先进水准，这项成果此后获得了全国科技大会奖。金国藩和团队自制的劈锥加工机和测量仪，两台机器仅用掉六十万元人民币。1975年联邦德国总理施密特访华时曾参观了这台机器，他十分惊讶并感慨，“真没想到，你们也能研制精度和自动化程度这么高的仪器。”金国藩回忆，当时清华一个课题的经费仅仅三万元，现在一个系的全年预算已经超过了2亿元人民币。
金国藩在实验室。图片来源：《追光者 金国藩九十自述》1978年，我国第一次与德国科学交换中心进行高访和交换学者，金国藩曾前往德国埃尔兰根大学五个月，投入计算全息的学习，回国后即率先开展光学信息处理研究，为中国填补了空白。当时，“冷战”还没有结束，金国藩应邀去了蔡司工厂考察，问及厂方能否看一下计算全息图，被婉言谢绝，不让他看。这让他下定决心，回国后一定要尽快研制出来。他的学生曹良才评价，金老师历经风雨，直到五十岁时才有机会潜心做研究，去德国做访问学者。访问学者（visiting scholar）有两种：一种只是visiting，主要去体验风土人情，简历里多上一段；另一类是scholar，出国后有危机意识，认认真真学习新知识。金老师就是这样的人。回国后，清华邀请了埃尔兰根大学的罗曼教授和维格特博士来华讲学。这是我国第一次讲授“光学信息处理”一课，全国三百多位教授与科技工作者参加，盛况空前。金国藩和戚康男二人做翻译，从此我国光学信息处理的教学和相关研究工作开始起步。从九十年代至今，金国藩和团队一直在探索二元光学这个新领域，这是光学设计的一个革命性变革。他和团队成功地研制了8×8伽伯透镜阵列、50×50的菲涅尔透镜阵列，采用的研究机构中包括斯坦福大学、贝尔实验室。高效率衍射光学器件的设计还获得国家科技进步二等奖。在研究基础上，他还写了《二元光学》等专著。二元光学至今仍应用广泛，他曾举例，比如自动驾驶，使用一束多点光打到某个地方反射回来，就能知道前方有什么物体。这些年，金国藩团队在光学的前沿领域依然追得很紧，比如衍射光学、纳米光学、全息光学、光学自由曲面等，团队申请了112项中国专利、115项美国专利。他说，“研究是一辈子的事，只有坚持。”他同时强调，工科的价值就是要解决实际问题。当下中国大学论文至上，他认为，对工科而言，更应看重做出了什么实际成果，是否转化为产品、产业或应用，是否真正推进了国民经济和社会进步。
记录了金国藩人生经历的张力奋教授在现场说，金先生不善于表达大悲大喜，感慨时至多说一句“好极了”、“困难极了”……短短几字是他人生最简约的表达。“他是最好的中国知识分子，忍耐、包容、人格独立，一生为国。”中国一度处在西方的技术封锁之中，金国藩的改行经历，也是当时中国科学工作者的一个缩影。金国藩的好友、北航陆士嘉实验室客座教授张克澄在现场评价，他的改行一方面说明了当年中国通识教育的扎实程度，另一方面，作为被光照亮的后来者，更要想一想如何饮水思源，把中国知识分子的这种爱国奉献精神继承发扬下去。金国藩回忆自己多次改行，经历过各种艰辛和挑战，最后能不断进步和突破的原因，一是因为自己不甘落后；二是因为自己一直在补充新知识、接触新的前沿领域。“科学昌明，发展飞速，如果我不紧紧跟上，我带研究生就会有很大压力。”他也说，自己天性里有好胜的一面，努力要把事情做好，每当学懂了新东西或做出成果时，就很有成就感。他的次子金纪湘讲述了他前往西德学习交流前的一件小事，当时已经年近50的金国藩，马上开始自学德语。家里没有录音机，他从单位借来一台破旧的录音机，从早到晚练习，很快掌握了基础德语。“他对新生事物接受得很快，使用计算机、手机比我都熟练，比很多年轻人都强。至于手机转账、付款、网上购物，更是熟练老到。”金纪湘还说，父亲爱好打网球，后来打不动了就改在电视屏幕上打Wii上的网球游戏，最高到2000分。尽管90多岁了，依然对新技术的发展感兴趣。他还透露，不久前父亲曾给他打电话，说自己电脑中有篇文档找不到了，需要技术支持，“那是一篇关于ChatGPT的读后感。科学家天然地，对这些最前沿的技术特别关心。”他对第一财经说。
金国藩在家中打Wii上的网球游戏。图片来源：《追光者 金国藩九十自述》疫情期间，金国藩还第一次在网上参加了一场博士论文答辩。学生在福建，他在北京，另一位答辩委员远在美国。他在家里装了腾讯会议软件，答辩全部在线上完成。他感慨：“这是新技术的力量。”曹良才则表示，虽然一直在钻研光学领域，但金老师始终关心科技的发展，并鼓励学科交叉。前几年，他还有一个专门讲人工智能的PPT和学生分享，“他对于新知识的掌握和吸收非常快。”再如，新冠疫情期间，老师特意发来邮件，建议学生应该和医学工程专业紧密合作，解决国家和社会面临的困难。金国藩的学生、赛迪研究院的赵燕回忆，金老师十分看重科研成果的转化，他对研究生课题的要求是“顶天立地”。所谓“顶天”，就是盯紧全球前沿的研究方向；“立地”就是以国家的利益和需要为考量，力求将科研转化成生产力。赵燕读博士时，金国藩已超过80岁，“但他看英文文献比学生看得还快，还给学生写英文小纸条，关注最前沿的东西。”时至今日，金国藩仍在带教博士研究生，他强调，研究生教育，主要是思维和能力的训练。具体做什么课题，其实并不要紧。重要的是培养他们健全的能力，包括自学能力、表达能力、英语能力、社交能力、创新能力等。金国藩在米寿时总结自己的座右铭是八个字：抱负、自信、刻苦、包容。他仍在带教中的博士研究生说，自己刚开始入学时，对这八个字并没有那么深的感触，但经过了这么长时间的研究，才慢慢地领会到这是一笔重要的精神财富。自己在面临博士研究中的困难时，常常想到金老师换了那么多方向，最后坚持下来，“他克服的困难比我多得多。”而在分享会上，金国藩不止一次地提到了自己当年当上清华精密仪器系主任，请教张克澄的父亲、清华力学专家张维如何做好工作时，对方送他的一句话：“要敢为人先。”他说，这句话极大地鼓舞了他，要勇于创新，不拘于现状，敢做第一个吃螃蟹的人。后来工作能顺利开展，实现科研走在前列，全靠这句话。直到今天，这句话都是系里的准则之一。
来源：第一财经公众号
中国光学工程学会是中国民政部批准的全国性一级学会。会员涉及光学和光学工程领域的科学家、工程技术人员、教授、学者，以及商界精英。学会秉承“创新、协同、求真、务实”的精神，将通过学术交流、成果展示、成果转化等多种形式，搭建一个产学研大平台，推动光学工程的技术创新、注重光学科技的成果转化、面向应用促进光学前沿的工程化。中国光学工程学会推荐年轻的领军专家作为学会核心力量，培养一批国内外新领军人物。
文章转载自微信公众号：光学工程
