【师道新语】戴建生院士:思考要如雷达全方位搜寻,研究要像激光无止境深入
2022年06月28日 人物 浏览量 :2339

【编者按】人才是第一资源,创新是第一动力。在南科大校园里,有这样一群不忘初心、无私奉献的老师:他们是学生成长的引路人,带领学生遨游知识的海洋,给他们带来春日暖阳般的关怀;他们是勇闯学术“无人区”的科学探路者,不断攀登科学的高峰。“师道新语”栏目聚焦在教学、科研、育人等方面成绩突出的老师,通过深入采访,弘扬师德师风,以榜样的力量进一步引领全校师生教书育人、专注科研的精神风貌,在全校营造尊重人才、尊重创新的良好氛围。


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 “我将多年科学研究思路方法归纳为工学的严谨、文学的开放、艺术的浪漫、法学的逻辑以及哲理的统一。”近期,加入南科大的英国皇家工程院院士戴建生受访时分享道。他于2020年获得最负盛名的ASME“机械设计终身成就奖”,颁奖词对他的评价是:为建立可重构机构领域和变胞机构子领域做出了开拓性与奠基性贡献;并通过研究、应用、教学和服务对机械设计产生了持久性影响,弥合了通用但昂贵的机器人与高效但不灵活的机器之间的鸿沟。

今年2月,在国外工作数十年的他毅然回国,加入南科大机械与能源工程系并担任南科大机器人研究院院长。他为何加入南科大?他有哪些科学研究和培养人才的心得?让我们一起听听戴建生怎么说。

 

这一新征程我满怀期待、充满信心 

问:加入南科大之前您已在英国工作、生活了30余年,请问您加入南科大的初衷是什么?您觉得南科大吸引您的特质是什么?

戴建生:虽然我在国外求学工作多年,但这期间我与国内很多高校都保持着密切的交流合作。南科大创校初期,我就非常关注这所新兴的创新型高校。它的办学定位、开阔的教学思路、浓厚的学术氛围对我都有非常强的吸引力。这里有一大批来自世界一流大学、在前沿科学领域有创建并具有科学攀峰精神的青年精英,宽松国际化研究氛围使研究者能更好的融入进去。在了解学校的办学与教学理念后,我确信南科大是能让我在新阶段“大展身手”的地方,即刻下决心全职回国加入南科大。2022年秋季学期,我将为本科生开设课程 ME315《高等机构学及其应用》,为国家培养人才。总之,对这一新征程我满怀期待、充满信心。

图片4.png戴建生与同学们交流 

问:您作为南科大机器研究院新一任院长,对研究院未来的发展愿景是什么?它将在南科大“双一流”建设及“机器人专业”发展中扮演什么角色呢?

戴建生:机器人的发展是事关“中国智造”的大计,对提高国家工业机器人产业发展竞争力,满足国家对高端制造技术发展的需求有着极其重要的作用。深圳市与南科大都高度重视机器人产业的发展。南科大机器人研究院建立以来创立了多个省、市级重点实验室,目前可重构与柔性制造机器人重点实验室也正在筹备中。地处改革开放的前沿城市深圳,且面临“双区”的重要契机,机器人研究院的发展迎来了难得的历史发展机遇。南科大机器人研究院不仅要立足深圳市,更要面向粤港澳大湾区和国家,力争引领相关研究冲向世界机器人研究的前沿。

数学学科和机器人学科是互相促进的。机器人和数学是不可分离、紧密相关的。机器人研究需要采用数学前沿成果,从而推进数学的应用与发展。机器人研究院的发展需要机械工程的大平台,机器人研究的发展反过来又会对这个大平台起到促进作用,助推机械系的一流学科建设,助推南科大工学院的发展。机器人研究跨学科、跨领域,也将推进许多相关学科发展,机器人研究院将进一步推动南科大的“双一流”建设。


带着问题一边生活一边思考的“旋量先生”

问:当下“机器人专业”是热门的学科之一。在早期,您是如何在机器人这个新的领域进行探索与创新呢?能否分享您在学习或者研究时有趣的经历或故事?

戴建生:做研究在我看来就是十年磨一剑,前沿的理论研究需要经过不断挖掘、探索与沉淀。机器人机构学在萌芽时期的论文专著极少。澳大利亚著名旋量机构学专家Hunt 教授于1978年出版了旋量理论专著。由于书中没有公式,非常难读懂。我就反复读,一遍不行,就读第三遍、第四遍,当时导师戏称我为“旋量先生”。

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九十年代戴建生在进行实验研究

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可重构机器人

日常生活中如果常常带着问题,常常保持研究的头脑,你会发现很多场景会触发你的灵感火花。虽然工作非常忙,但是我经常带着研究问题来思考和生活。我许多研究成果与理论发现以及文章写作都是在出差途中完成的,不少重要数学公式与理论都是在航班与火车上完成的。有一次我去意大利出差,晚餐后出现一些想法。我就拿过餐巾纸,一步一步地进行推导,用数学公式与一些例子,来验证我的这些想法。这些重要的数学推导,后来成了我数学专著中的重要理论。“集合论”是我在日本学术交流住酒店时看到的一个数学节目得到的启发。 

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2001年戴建生与张启先合影

 

研究机械工程所需的几种能力素质 

问:您认为想要做好学问、做好科研,需要具备哪些特质?

戴建生:我出生于知识分子家庭,我的家庭对我最大的影响是培养了我读书的习惯。即使在嘈杂的环境中也能也要沉下心来去读书。另外一个影响是精益求精。我常常教导我的学生说,一定要严谨,不要放过研究中任何一点蛛丝马迹,不要放过文章中任何一个标点符号。创造词汇不能拍脑袋随便乱想,一定要根据词典而不是无中生有。词汇要有其理论意义,有其理论基础,就更有生命力。受这些前辈大家的影响,我书里的索引都经过反复推敲。写作时虽然是中英文对照,涉及数学、机构学和机器人学等多个学科,但每个用词我都反复推敲,反复考证,以经得起考究。只有这样做出的研究,写出的文章,著出的书籍,信誉度才会高。

再一个是前面提到的带着研究思维去思考,任何场所都可能促发你的研究火花。最后一个是要有锲而不舍的精神。不要遇到难题就退缩,浅尝辄止是探索不到科研的“真经”,是找不到科学的精髓的。

 

艺术与科学的交汇与飞翔

问:您刚刚提到在“现代数学基础”丛书系列出版了《旋量代数与李群、李代数》等多本专业著作,这其中有那些故事可以跟我们分享的吗? 

戴建生:这套丛书是高教出版社的知名品牌系列,已经出版了73部,其中71部是由许多数学家著述的著作。在71部著作中,有9部是由 8位中国科学院院士著述的。作为唯一一位非数学家学者,所著述的专著能够进入这个系列并且再版,我感到非常荣幸。《旋量代数与李群、李代数》这部专著在2014年出版,三年后就售馨,2020年经过一年修订后再版。写这部书时,都是手写,一步一步地推导每个公式。我不喜欢书中的公式从天而降,因而我的书中每个公式都有推导。当时没有语音识别,后期电脑整理都是自己打字出来的。常年积劳,小手指打到最后已经不能伸展了,尺神经被阻断,后来通过手术重新布局肘关节的尺神经。我们要做好一件事肯定是要付出比常人更多的气力。 

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《旋量代数与李群、李代数》

在《旋量代数与李群、李代数》这部专著中,我将多年科学研究思路方法归纳为工学的严谨、文学的开放、艺术的浪漫、法学的逻辑以及哲理的统一。搞工科需要文学的浪漫思维,比如北京机场屋顶画出的优美曲面、深圳机场屋顶体现出折纸的折叠结构。前段时间达芬奇手术机器人被热议。在文艺复兴时期,达芬奇除了举世闻名的绘画,更是一位在天文、地理、艺术、科学等方面都有建树全才。艺术家的思想是没有局限的,不考虑误差也不考虑加工限制,可以说想法极其浪漫。而工程师头脑可能局限于加工实现和制作误差,这样思维就会被束缚。现在很多新东西事实上都是从日常生活中间发现。我在ASME最佳论文奖的成果实际上就是我从艺术角度来看机械设计,从折纸来看机械设计,从而找出机器设计的基本理念,创造了变胞机构,创建了可重构机构大领域,变胞机构子领域。这让我在后来进一步提出了仿艺学(Artmimetics)。

艺术和科技不可分割,这两种思维的融合,研究思路才得以开阔。我常对我的学生说:“思考要如雷达全方位搜寻,研究要像激光无止境深入。”希望他们做当下最好的自己,谨慎对待遇到的每一个转折点,一步步前进,这样就会离原定的目标越来越近。

 

个人简介:

戴建生,英国皇家工程院院士(FREng),南科大机器人研究院院长,是IEEE Fellow, ASME Fellow, RSA Fellow, IMechE Fellow。国际机器人旗舰期刊 Robotica Editor-in-Chief(主编),Mechanism and Machine Theory 方向主编,高等教育出版社“机器人科学与技术”丛书主编。长期从事理论运动学、机构学与机器人学的基础理论与应用研究,在旋量代数、李群、李代数等领域具有深厚的数学基础和造诣。在变胞机构、可重构机构与可重构机器人等各类机器人机构,以及这些机构在康复与制造技术领域应用上做出了许多开创性与国际领先的工作。2015年获得 ASME“机构学与机器人学终身成就奖”,为该奖设立41年来第27位获奖者。2020年获得最负盛名的ASME“机械设计终身成就奖”,为该奖设立 62年来第58位获奖者。

戴建生发表SCI论文400余篇,出版英文著作4部、中文著作6部。除了《旋量代数与李群、李代数》,他在“机器人科学与技术”丛书中出版且再次印刷了《机构学与机器人学几何基础与旋量代数》,同时由“国家科学技术学术著作出版基金”资助出版了《可重构机构与可重构机器人》。

 

 

供稿:机械与能源工程系

采写:邓苏、张成杰、闫效宇

编辑:劳湘雯

 


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