卢秉恒

卢秉恒 　　“智能制造装备业是高端装备制造业中唯一尚未被市场充分认识的金矿。”中国工程院院士卢秉恒在日前召开的战略性新兴产业培育与发展高层论坛上如是说。他认为，我国应抓住机遇，大力发展智能制造装备业。 　　据了解，高端装备制造业被涵盖在国家“十二五”规划提出的战略性新兴产业七大领域中，而智能制造装备是高端装备的核心，是制造装备的前沿和制造业的基础。智能装备产业的发展也已成为当今工业先进国家的竞争目标。 　　“未来的制造装备需要软硬件结合，没有软件的支持，就是‘笨’装备。我们需要改变重硬轻软的观念，增强提供全面解决方案的能力。”卢秉恒介绍，智能制造装备是在装备数控化基础上提出的一种更先进、更能提高生产效率和制造精度的装备类型，主要分为智能机床和智能基础制造装备两大部分，具有感知、分析、推理、决策和控制功能。它可以将传感器及智能诊断和决策软件集成到装备中，使制造工艺能适应制造环境和制造过程的变化。 　　然而，我国智能制造装备产业目前却仍处于由自动化向智能化发展的初级阶段，各类装备的智能化发展程度不同，一些行业甚至连自动化都还没有完成。 　　另据银河证券研究报告估计，智能制造装备产业在未来5到10年内将获得高速成长，其中，未来5年有望实现年均25%以上的增长。 　　在这样的背景下，卢秉恒认为，我国发展智能制造装备的技术发展方向应是网络化、控制软件模块化，在智能层次上逐渐推进。 　　而对于智能制造装备产业的战略布局，卢秉恒表示，应考虑“以点带面，层次推进”的策略，首先以国家重大需求、与战略安全相关的制造行业，如航空航天等应用领域为对象，重点研制若干类自动化基础好、智能化要求迫切的制造装备。同时，还要大力发展工艺优化与传感器研究，发展可国产化的传感器网络系统，开发适合制造装备的智能数控系统。 　　“我国航空航天和军工企业受到进口制约，所以对高效优质的智能装备需求旺盛，这成为智能制造装备发展的动力之一。”卢秉恒说，目前我国在一些重点产品研制方面有所突破，如研制成功智能压力机、重型数控镗铣床，并形成了一批有国际竞争力的企业。 　　但卢秉恒强调，加快智能制造装备产业的发展，需要加强顶层设计、系统规划，并加快关键技术瓶颈的突破，实行高校—企业协同创新工程，并为企业创造良好的发展环境。

他，是中国工程院院士、西安交通大学教授他，也是在工厂一线工作过十余载的熟练工他，是我国增材制造技术的奠基人他，就是中国3D打印之父——卢秉恒近日，卢秉恒院士做客由人民网与中国科协联合推出《同上一堂公开课——百年科技强国梦》节目，讲述他与西安交大的故事，他与3D打印技术的故事。航天梦从小就在卢秉恒的心中埋下了种子，但不曾想到的是，他的航天路从工人开始，完成了到院士的“破壁”。卢秉恒研究的3D打印技术实现了产品的快速开发，创新了产品的结构设计，节省了大量时间和人力。随着生产技术的突破，3D打印将继续在航空航天、医疗等多个领域发挥力量。 ■ 卢秉恒在国内倡导开拓了增材制造、微纳制造、生物制造、高速切削机床等先进制造技术的研究； ■ 开发出了快速成型机等机、光、电一体化设备和专用材料，形成了一套国内领先的产品快速开发系统及产业化生产，在汽车开发、农业节水、家电、飞机、军工、医疗、科研等领域获得了大量推广应用； ■ 在国内微纳制造方面，首倡纳米压印研究；在个性化匹配人工骨及生物活性人工骨的研究方面获得重要突破，并进入临床实验； ■ 作为第一获奖人，2000年获国家科技进步二等奖，2005年获国家技术发明二等奖，2014年获国家技术发明二等奖，2001年获全国五一劳动奖章及蒋氏基金会科技成就奖；发表论文300多篇。人生第一次提拔受钱学森等老一辈科学家的影响，卢秉恒从小有个航天梦，立志为我国航空航天事业贡献一份力量。大学毕业后的卢秉恒被分配到一间工厂做车床工人，这一干就是五年，后来，他迎来了人生第一次提拔。“厂子说提拔你，先当技术员吧，请你到家属工厂主管那里的技术。”“那里有一百多个家属工，有三分之一都不识字，但是我学习的东西在这里逐渐得到了应用，我学习制造工艺，设计了卡具，包括开动机床都可以教他们，最后形成很好的效益。” “我这一生都受益于在工厂工作的十一年，没有白过。”年过七旬的卢秉恒回忆起当年工厂生涯时，动情地说。改革开放之初，卢秉恒已是两个孩子的父亲，他顶着生活的压力，考取了西安交通大学研究生，师从顾崇衔教授，直到博士毕业。人生新篇章就此打开。这些活他都自己做“我今天回顾一下，幸亏是学机械制造的。”卢秉恒说，在工厂的经历，使他具备了实践的意识与能力。他举例，在完成他的硕士论文时，需要制作二百多个零件，最初联系的工厂一个多月都没有音讯，他便决定自己上手，只用了两个夜班时间，又快又好地做出了所需零件，顺利完成了论文。博士毕业后，卢秉恒作为访问学者前往国外交流学习，在参观一家汽车企业的时候，一台设备引起了他的注意。“那是一台3D打印设备，只需要将CAD（计算机辅助设计）模型输进去就可以把原型做出来，这在中国没见到，我感到很新奇。”卢秉恒当即决定将自己的研究方向转向这个新兴领域，他认为这是发展我国制造业的一个好契机。回国后，起初卢秉恒想引进这种机器，然而价格昂贵，光是一个激光器就需要十几万美元。由于资金紧缺，他不得不打消这个念头。面对“技术+资金”的双壁垒，卢秉恒决心靠自己的力量“破壁”，从头开始研发这项技术。起初不知道技术的工作原理，他就自己一步一步通过实践探索出来；买不起昂贵的零件和原材料，就联合其它科技工作者自己花小成本制作出来。终于，在他和团队的共同努力下，不仅制造出来了原型机，还获得了科技部的资助，自此卢秉恒顺利开展了增材制造技术的探索，并且让这项技术在中国的土地上“生根发芽”。“西迁精神”不能丢西迁精神是在1956年交通大学为响应支援大西北，由上海迁往西安的过程中，生发出来的一种宝贵的精神财富，其实质是 “胸怀大局，无私奉献，弘扬传统，艰苦创业”。“西迁精神一直在鼓励着我！”卢院士强调，他从导师顾崇衔身上清晰地感受到了西迁精神的伟大。顾教授是当年西迁的老教授之一，将自己的全部都奉献给了三秦大地。“他知道此时国家正在发展工业，这里需要他，于是他带着全家老小搬到了西安。”卢秉恒表示，初到西安时，顾教授感到这里远不如上海，但是看见了许多在建的工厂，让他受到了触动，认为西安才是他该来的地方，帮助这些工厂建设，才是他要做的事。卢秉恒一直强调的创新与实践，也来自于顾教授的深远影响。据卢秉恒介绍，为搜集机械加工的案例，顾教授带领助教走访一二十个工厂，用实际案例编写教材，证明了其中的理论，最终，这套教材被全国一百多所院校采用。“我研究的3D打印技术为我国航天航空事业作出了贡献，我的航天梦实现了。”站在舞台之上的卢秉恒院士自豪地说。卢秉恒勉励莘莘学子牢记西迁精神，脚踏实地解决国家亟需解决的工程问题，在工作当中发光发热，实现自己的价值。

在叶恒强看来，让中国的&ldquo 准晶&rdquo 研究在短时间内追赶甚至超越国际先进水平，已是很大的成就。 　　在大炼钢铁的时代，懵懂的他选择了金属物理作为自己科学人生的起点 　　40岁时第一次出国，他深知自己的科研旅程其实才刚刚起步 　　作为我国最早从事固体原子相研究的科学家之一，他与合作者对&ldquo 准晶&rdquo 的独立发现，在很短的时间内便完成了对世界先进水平的追赶甚至超越。 　　他，就是中国科学院院士、中科院金属研究所研究员叶恒强。 　　在前不久召开的两院院士大会期间，《中国科学报》记者见到了这位已年过七旬的学者。在他低调、质朴的身影背后，是一段无怨无悔的人生之路。 　　书房内外的世界 　　尽管在沈阳生活了近半个世纪，但毕竟是乡音难改。与叶恒强交谈，你不难分辨出他的普通话里隐约夹杂着粤港口音。 　　祖籍广东番禺，1940年出生在香港。自来到这个世界起，叶恒强的生命旅程似乎已经注定要与汹涌奔腾的&ldquo 大时代&rdquo 纠葛在一起。 　　叶恒强出生前，其父母携子女家眷从广东举家迁往香港，投奔亲属以躲避抗日战火。家里人原本以为，当时作为英国殖民地的香港不会卷入战事。没有想到，叶恒强出生一年后，香港沦陷。在异地他乡的生活日渐艰难，叶家决定重返故里，回到广州。 　　如今想起广东的老家，叶恒强最难忘的还是阁楼二层那间不到20平方米的书房，高高大大的书架围转一圈，上面摆满了父亲的藏书。叶恒强的父亲毕业于复旦大学文学系，后在一所中学任教，家中藏书虽以文史类为主，但其实非常之&ldquo 杂&rdquo ：商务印书馆排印的《丛书集成》占据不少空间，还有当年风行一时的《语丝》和《生活》周刊、光怪陆离的武侠小说《蜀山剑侠传》，当然也少不了《水浒传》《红楼梦》等名著。 　　到了读书的年纪，这个书房便成了叶恒强的精神乐土，&ldquo 整天没事就泡在里面&rdquo 。他最喜欢看的是《隋唐演义》这样的历史小说，还有杂志上的那些图片。 　　念中学时，叶恒强学起文科来可谓驾轻就熟，反倒是理科需要更下功夫。周围的同学大都有着明确的志向，文科好的开始当&ldquo 小记者&rdquo 写文章，理科好的已经开始自学微积分。 　　&ldquo 文理两方面都有比自己强很多的同学在努力。&rdquo 叶恒强争强好胜，每一门课程都丝毫不敢马虎。 　　在浓厚的文学家风中长大，在外人看来，&ldquo 学文科&rdquo 似乎是摆在叶恒强面前再自然不过的选择。然而，在他人生中的第一个重要岔路口，&ldquo 大时代&rdquo 再度为他的人生之路留下刻痕。 　　1955年开始&ldquo 肃反&rdquo ，1956年发出&ldquo 向科学进军&rdquo 的号召，1957年&ldquo 反右&rdquo 如火如荼，1958年&ldquo 大跃进&rdquo 拉开序幕&hellip &hellip 一系列政治运动如洪流般席卷而来，加之看到满腹经纶的父亲未能得志，叶恒强对文科之路有些望而却步。 　　叶恒强高中毕业那年，恰逢国家号召&ldquo 大炼钢铁&rdquo 。深知钢铁是国家富强之急需，但他内心里却并不满足于&ldquo 仅仅是去炼钢炼铁&rdquo ，还希望能够学到更多的科学知识。叶恒强最终为自己找到了一个&ldquo 两全其美&rdquo 的解决方案&mdash &mdash 报考北京钢铁学院(现北京科技大学)的金属物理专业。 　　&ldquo 这个专业既是物理，又跟钢铁相关。&rdquo 谈及当初的选择，叶恒强笑言自己只是&ldquo 小孩子想法&rdquo 。 　　最好的年华 　　1958年，叶恒强如愿考入北京钢铁学院金属物理专业，告别家人北上求学。作为新中国成立后筹建的第一个金属物理专业，被誉为&ldquo 四大名旦&rdquo 的著名金属物理学家柯俊、张兴黔、肖纪美、方正知均任教于此，叶恒强有幸聆听大师教诲。 　　大学毕业前，来自中科院金属研究所的物理冶金和晶体学家郭可信，带来的一场关于透射电子显微镜的学术报告让叶恒强印象深刻：&ldquo 电镜在当时还是很稀罕的东西。&rdquo 　　1964年大学毕业，叶恒强考入中科院金属研究所攻读研究生。入学时，因最初选择的导师受命率团前往&ldquo 三线&rdquo 参与铀提炼工作，他被分配给了此前曾有一面之缘的郭可信，由此结缘电子显微学。 　　自温暖的南方迁徙至冰天雪地的东北，年轻的叶恒强对异乡的环境和气候并没有感到不适，每月定向供应的15斤细粮足以填饱肚子，&ldquo 冷根本不是个事儿&rdquo 。 　　然而在那个特殊的年代，跟绝大多数的中国知识分子一样，叶恒强同样无法侧身书斋，安心学术，各种社会和政治运动才是不得不面对的&ldquo 主业&rdquo 。入学第二年，叶恒强随导师郭可信前往沈阳市法库县开展&ldquo 四清运动&rdquo ，回头想来，&ldquo 接触到一个真实的社会&rdquo 恐怕是这个年轻学子深入穷乡僻壤最大的收获。1966年5月，师徒二人返回位于沈阳的金属所，不久之后，&ldquo 文革&rdquo 爆发。 　　&ldquo 文革&rdquo 期间，金属所划归国防科工委，叶恒强1967年研究生毕业后的去向与科研全然无关。作为知识青年，他与国防科工委所属应届毕业生一起，开始&ldquo 上山下乡接受工农兵再教育&rdquo ，被派往地处辽东半岛腹地的海城县种起了水稻。这一去，又是两年半。 　　事实上，从1958年上大学，一直到1976年&ldquo 文革&rdquo 结束，近20年的时间里，叶恒强的学术之路在&ldquo 大时代&rdquo 的背景中蜿蜒曲折，布满荆棘。 　　&ldquo 现在想来，我们这代年轻人最宝贵的年华都晃悠过去了。&rdquo 叶恒强的语气中并无悔恨，这句轻描淡写的话语，旁人听来却是唏嘘。 　　幸运的是，在读研期间有限的学习时间里，叶恒强还是掌握了对晶体材料的组织结构缺陷进行电子束衍射分析的理论和方法，&ldquo 虽然都不是很完整，也没有发表论文，但毕竟算是入道了&rdquo 。 　　郭可信的&ldquo 大弟子&rdquo 　　要说那段被荒废的时光中叶恒强最大的人生收获，那一定是他与郭可信缔结下的深厚师生情谊。尽管并非郭可信的入门弟子，但叶恒强却是当之无愧的&ldquo 大弟子&rdquo 。自研究生入学算起，他始终未离开过金属所，且一直在郭可信的指导下学习、工作，两人成为至交。 　　在外人眼里，郭可信看起来总是那么严厉，甚至有些不近人情，然而在叶恒强的心中，恩师始终对学生怀有满满的爱意。 　　1978年，中国迎来&ldquo 科学的春天&rdquo ，改革开放让中国科学家有机会再次走出国门交流学习。郭可信觉得自己的学生应该练好英语口语，便拿出著名的《林肯在葛底斯堡的演讲》让大家背诵。 　　&ldquo 我说普通话都有口音，更不要说英文了。&rdquo 叶恒强一边打趣，一边回忆说，尽管两人已成同事，但郭可信仍要求叶恒强每天早上提前一小时到达他家练习口语，并亲自指导。 　　1980年6月，叶恒强前往美国亚利桑那州立大学做访问学者，首次走出国门接触高分辨电子显微术的发展前沿。此时，他已年届四十。 　　到了美国，对方教授自然需要了解一下这个远道而来的中国学者的学术基础。令叶恒强感到尴尬的是，尽管自己以科研人员的身份工作了十余年，但能够拿出手的成果，也仅有最近两年发表在国内期刊上的两篇中文文章。 　　对方甚为不解，问道：&ldquo 那你们都去干什么了呢?&rdquo 叶恒强有些无言以对，因为不知该如何说清楚中国科学家在过去十余年的坎坷命运和遭遇。 　　事实上，在&ldquo 文革&rdquo 末期科研工作逐渐得以恢复时，叶恒强很快就完成了一项重要工作。在对高温合金材料的故障分析中，他发现了冲击韧性随硅含量出现马鞍形变化的规律，为冶金产品的质量改进作出了贡献。 　　在这项能够转化为工业应用的基础研究中，其实包含了叶恒强科研工作的目标逻辑&mdash &mdash 经由电子显微镜进入材料的微观世界，在细微至原子的尺度上，架设起材料组织结构与材料性能之间相互关联的&ldquo 桥梁&rdquo 。 　　没有遗憾的过往 　　上世纪70年代起，国际学界掀起利用高分辨率电子显微术进行合金相研究的热潮。然而我国的相关研究，在很长时间内缺乏先进设备和技术手段。 　　1980年，郭可信向中科院领导立下&ldquo 军令状&rdquo ，申请引进当时最为先进的JEM200CX高分辨率电子显微镜，保证拿到设备后&ldquo 三年内必出成果&rdquo 。1980年秋，郭可信的申请得到批准。 　　正是这台电子显微学研究的&ldquo 利器&rdquo ，为叶恒强的科研生涯带来了他至今最为满意的成果。 　　1984年，叶恒强与合作者在高温合金的晶体块体中，发现了传统晶体学所不允许的五次对称性。就在他们着手进行深入研究时，以色列科学家达尼埃尔· 谢赫特曼在《物理评论快报》上发表了与该研究相似的成果和结论，并将出现该独特现象的化合物命名为&ldquo 准晶&rdquo 。 　　谢赫特曼的论文发表于1984年年底，而早在1982年，他其实就已经观察到&ldquo 准晶&rdquo 现象。由此，谢赫特曼独享了2011年的诺贝尔化学奖。 　　直到这项研究获颁&ldquo 诺奖&rdquo ，叶恒强及其合作者在郭可信指导下对&ldquo 准晶&rdquo 的研究历程才重新浮出水面。1984年，郭可信的学生张泽与郭可信、叶恒强依据拓扑密堆相中二十面体取向有序的思路，在镍钛合金中也观测到了二十面体&ldquo 准晶&rdquo 相。 　　&ldquo 我们的发现是独立的，并且与国外的研究属于不同的思路和体系。&rdquo 叶恒强说，&ldquo 准晶&rdquo 动摇了晶体周期性的规律，拓展了对物质基本结构的认识。 　　此后，叶恒强又与合作者发现并研究了八次对称、立方对称等&ldquo 准晶&rdquo 相，我国的&ldquo 准晶&rdquo 实验研究由此跃居国际前列。这一系列研究，获得1987年国家自然科学奖一等奖。 　　说起&ldquo 准晶&rdquo ，有人为中国科学家&ldquo 错失诺奖&rdquo 扼腕叹息。而在叶恒强看来，让中国的&ldquo 准晶&rdquo 研究在短时间内追赶甚至超越国际先进水平，已是很大的成就，&ldquo 没有什么遗憾，因为科学就是这样&rdquo 。 　　上世纪90年代起，叶恒强的工作重心逐渐转向科研管理，除了先后担任中科院金属所副所长、所长，还兼任中国电子显微镜学会理事长、&ldquo 973&rdquo 计划顾问专家组成员等职。 　　&ldquo 出差比较频繁，人就跟&lsquo 开关&rsquo 似的来回拨，每周都在不同的地方。&rdquo 叶恒强坦陈，他很难在自己的科研工作和管理工作间做到很好的平衡。 　　即便如此，叶恒强始终保持着对科研的专注和热情，发表论文400余篇，并与人合作出版了《电子衍射图》《高分辨电子显微学》《高空间分辨分析电子显微学》等6部著作。 　　如今，少了很多兼职的叶恒强能够更加从容地回归到他所钟爱的电子显微世界。 　　借助先进的像差校正电子显微镜，科学家们对材料组织结构的观察已经能够深入&ldquo 亚埃米尺度&rdquo 。&ldquo 走进亚埃世界&rdquo ，叶恒强期待与年轻的科学家们一起，揭示出更多物质的奥秘。