5月24日，北京東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所名譽(yù)所長(cháng)應懷樵在第十五屆北京科博會(huì )“2012中國戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”上，作題為《云智慧時(shí)代第三次工業(yè)革命正在走來(lái)——“從軟件制造儀器”到“軟件制造一切”》的主題演講。

科學(xué)無(wú)國界，而科學(xué)家是有國界的，這句話(huà)在“中國虛擬儀器之父”應懷樵身上，就是近半個(gè)世紀的歲月里，他始終以“砍柴樵夫”般的堅韌與頑強，跋涉在為中華崛起而奮斗的科學(xué)高峰上，即使古稀之年，面對“3次中風(fēng)、4次心梗、7次至閻王殿”的生命挑戰，依然以超人的毅力、堅定的信念，戰勝病魔，執著(zhù)奮進(jìn)在創(chuàng )世界一流的“虛擬儀器”科研陣地上。

而支撐他的則是中國科學(xué)界應為人類(lèi)文明進(jìn)步作出更大貢獻的使命感與榮譽(yù)感！正是懷著(zhù)振興中華、造福人類(lèi)的理想追求，他數十年如一日，嘔心瀝血，將全部精力投入虛擬儀器（VI）科學(xué)研究之中，自主創(chuàng )新112項新技術(shù)，攻克十大世界性難題并填補國內空白，特別是對“傳遞函數的測試及實(shí)時(shí)控制和反演關(guān)鍵技術(shù)”的成功突破，為提高虛擬儀器測量精度和范圍開(kāi)創(chuàng )新途徑，被認為“可與‘光纖之父’諾獎得主高錕教授的‘光纖通信’成果相提并論”，使中美兩國同步創(chuàng )造的虛擬儀器達到可問(wèn)鼎諾貝爾物理學(xué)獎的，具有世界性重大意義的成果，是中華民族繼四大發(fā)明之后，對人類(lèi)文明有重要意義和影響的現代發(fā)明之一。

生命熔鑄：“虛擬儀器之父”是怎樣煉成的

1941年7月，應懷樵出生于浙江紹興，這里人文底蘊深厚，而無(wú)論是早年受篤信佛教的母親的熏陶，還是得益蔡元培曾擔任校長(cháng)的小學(xué)優(yōu)良的教學(xué)傳統，都使他從小樹(shù)立了為民族崛起而讀書(shū)的遠大理想。

1959年，應懷樵就讀浙江大學(xué)理論物理專(zhuān)業(yè)，后應國家需要全班調整為應用力學(xué)專(zhuān)業(yè)。1964年，大學(xué)畢業(yè)后，他被分配到中國鐵道科學(xué)院，致力于高速列車(chē)風(fēng)洞課題研究，并到清華學(xué)習風(fēng)洞測試分析技術(shù)。1965年，他參與我國核爆炸防護工程研究，接觸到震動(dòng)噪聲和頻譜分析，開(kāi)始了虛擬儀器科研生涯，而早年五次轉換專(zhuān)業(yè)，則練就他扎實(shí)的學(xué)術(shù)功底和多學(xué)科交叉研究課題的優(yōu)勢。更重要的是，科技水平對國家命運的深刻影響更使他深感責任重大。成為世界一流的科學(xué)家，為國爭光成為他深埋心中的夢(mèng)想。而他也毫不諱言對諾獎的鐘情，在他看來(lái)，諾獎不僅是一種崇高的榮譽(yù)，更是激勵創(chuàng )新、造福人類(lèi)的精神泉源。

在他看來(lái)，以“四大發(fā)明”為標志，中華民族曾為人類(lèi)科技進(jìn)步作出重要貢獻，然而近代以來(lái)卻落伍了，應懷樵認為，伴隨中華民族的偉大復興，中國科學(xué)家理應在高科技領(lǐng)域取得原創(chuàng )的重大突破，向諾獎沖刺。這不僅是一個(gè)科學(xué)家的榮譽(yù)，更是中華民族屹立世界民族之林的時(shí)代要求。

正是懷著(zhù)這樣一份強烈的使命感和榮譽(yù)感，應懷樵走過(guò)了一條不平凡的科研探索之路。要成為世界一流的科學(xué)家，首先要有敏銳、超前發(fā)現重大課題的科研能力。應懷樵介紹說(shuō)，所謂“‘虛擬儀器’其實(shí)并非是傳統的儀器，它是指集數據采集和信號調理器、信號處理技術(shù)與PC機技術(shù)于一體的軟件制造儀器”。事實(shí)上，1965年他參加國防核爆炸防護工程課題——地下鐵道核爆炸震動(dòng)噪聲與動(dòng)力學(xué)測試分析的研究，當他遇到地鐵道床的下沉殘余位移（OHz）用硬件無(wú)法獲得的難題時(shí)，就萌生了虛擬儀器的大膽構想——“用數字算法和軟件取代硬件”，1973年他嘗試用數字計算機的軟件數字積分取代傳統硬件模擬積分的方法解決上述難題，1979年獲得成功，成為虛擬儀器的最早成功范例。同年于杭州召開(kāi)的國防科委核試驗全國防護工程學(xué)術(shù)會(huì )上，他提出虛擬儀器的核心概念——“軟件制造儀器”，獲得主持會(huì )議的中科院力學(xué)所所長(cháng)鄭哲敏院士、清華大學(xué)副校長(cháng)張維院士、同濟大學(xué)校長(cháng)李國豪院士的贊揚和支持，比美國NI公司“軟件是儀器”的概念提出早7年。

成為世界一流科學(xué)家，還要有瞄準國際前沿，不斷自我超越的創(chuàng )新意志。據了解，科學(xué)儀器與實(shí)驗技術(shù)發(fā)展至今已走過(guò)模擬式、數字式、智能式三個(gè)階段，從1983年~1986年，開(kāi)始出現第四代儀器即虛擬儀器（簡(jiǎn)稱(chēng)VI）。而應懷樵的研究始終走在國際前列。1979年，他編撰的具有該領(lǐng)域應用成果的國內首部專(zhuān)著(zhù)《振動(dòng)測試和分析》出版發(fā)行，并不斷自我超越：1982年《CZ測震儀與測振技術(shù)》出版發(fā)行，1983年出版了具有中國虛擬儀器早期構思實(shí)例框圖的《波形和頻譜分析與隨機數據處理》。1985年他自籌資金創(chuàng )建東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)東方所），開(kāi)始系統從事虛擬儀器庫、移動(dòng)實(shí)驗室技術(shù)研究，提出“把實(shí)驗室拎著(zhù)走”的目標，正式立題“DASP虛擬儀器庫—振動(dòng)噪聲、模態(tài)分析移動(dòng)實(shí)驗室技術(shù)”研究，為此，他自立課題、自籌資金開(kāi)始研究“PC卡泰”（PCCATAI）—微機卡式自動(dòng)采集測試分析儀器。他還是國內外最早提出“用軟件制造儀器”、“用軟硬件相結合”來(lái)取代傳統儀器的學(xué)者。此后，依靠持續創(chuàng )新，他帶領(lǐng)團隊突破了虛擬儀器的核心技術(shù)，開(kāi)發(fā)出適合便攜機和筆記本使用的小型數采卡和大容量數據采集分析（LCAS）軟件，研制成功臺式和筆記本式大容量智能數據采集和信號處理系統以及DASP“達世普”虛擬儀器庫系統。這是我國最早研制成功的虛擬儀器產(chǎn)品，實(shí)現“把實(shí)驗室拎著(zhù)走”的目標。

1988年9月16日，中國虛擬儀器應用于火箭激振錢(qián)塘江大橋模態(tài)實(shí)驗圓滿(mǎn)成功。1993年3月，該儀器參加北京新技術(shù)展覽會(huì )，并遠赴加拿大參展獲一致好評。1995年用于“長(cháng)三捆”火箭全箭模態(tài)實(shí)驗，1996年用于神舟載人飛船移動(dòng)發(fā)射平臺模態(tài)實(shí)驗。2004年用于航天員超重訓練設備臂架系統模態(tài)分析。2007年，在第二屆全國虛擬儀器學(xué)術(shù)交流大會(huì )上，東方所的卓越貢獻受到高度評價(jià)，應懷樵被譽(yù)為“中國虛擬儀器之父”。

產(chǎn)業(yè)報國：讓DASP虛擬儀器庫運行在每個(gè)實(shí)驗臺

伴隨經(jīng)濟全球化及信息時(shí)代的來(lái)臨，如何在世界高科技領(lǐng)域擁有一席之地，如何將中國的高科技產(chǎn)品行銷(xiāo)全世界，正成為中華民族是否真正崛起的重要標志。

數十載春秋，對十大世界性難題原創(chuàng )性的解決讓其成為具有中華民族自主知識產(chǎn)權關(guān)鍵技術(shù)的經(jīng)歷為應懷樵平添幾分豪邁與自信。

一是基于平臺式設計的VI庫技術(shù)。用軟件制造儀器，軟硬件結合取代傳統儀器，這一具有里程碑式劃時(shí)代意義的新路線(xiàn)對儀器制造業(yè)和測試技術(shù)界產(chǎn)生巨大影響，代表了我國在VI研發(fā)方面的最高水平。

二是變時(shí)基（VTB）傳遞函數（導納）測量分析方法。達到國際領(lǐng)先水平，獲國家發(fā)明專(zhuān)利。已完成神舟飛船750噸移動(dòng)發(fā)射平臺、“長(cháng)三捆”大型運載火箭、航天員超重訓練機模態(tài)實(shí)驗等數十項國家重點(diǎn)項目，效果優(yōu)良。

三是高精度頻率、幅值、相位和阻尼測量技術(shù)。東方所原創(chuàng )的高精度頻率計和幅值計，比國外常規方法提高精度100萬(wàn)倍，具有重大國際影響力。

四是超低頻信號快速測量技術(shù)，達到國際領(lǐng)先水平。

五是原創(chuàng )倒熵熵、倒熵富、倒富熵等三種倒熵譜分析方法，達到倒譜分析的國際領(lǐng)先水平。

六是FFT/DFT分析方法，成為目前頻譜細化主要方法之一，達到國際領(lǐng)先。

七是振動(dòng)全息AVD“一入三出”實(shí)時(shí)測試分析創(chuàng )新技術(shù)，原創(chuàng )性地提出了全程微積分方法，實(shí)現AVD“一入三出”振動(dòng)全息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)連續測量，達到國際領(lǐng)先。

八是自動(dòng)化模態(tài)分析方法。一般人員通過(guò)簡(jiǎn)單操作即可獲得專(zhuān)家級的模態(tài)分析結果。

九是24位“雙核”變幅基A/D高精度超量程160dB數采儀技術(shù)達到國內首創(chuàng )，國際領(lǐng)先。

十是突破傳遞函數的測試及實(shí)時(shí)控制和反演關(guān)鍵技術(shù)為提高儀器測量精度和范圍開(kāi)辟新途徑。此技術(shù)是一項世界難題，可極大擴展儀器的頻率測試范圍，提高測試精度，極具國際競爭力。

僅僅擁有一流的成果還遠遠不夠，在應懷樵眼里，諾貝爾不僅是一位杰出的科學(xué)家，還是一代企業(yè)家，對科學(xué)及人類(lèi)進(jìn)步事業(yè)的熱愛(ài)，和憑借巨額財富設立的諾貝爾獎，使他成功激勵了一代又一代熱愛(ài)科學(xué)與進(jìn)步的杰出人物，為人類(lèi)文明的進(jìn)步作出不可磨滅的貢獻。為此，當虛擬儀器技術(shù)攀上科學(xué)頂峰的時(shí)候，應懷樵直面7次與死神擦肩而過(guò)的生命危機，依然沒(méi)有停止探索與奮進(jìn)的腳步，開(kāi)始積極思考中國虛擬儀器的產(chǎn)業(yè)化之路，樹(shù)立起“讓INV系統走進(jìn)每一個(gè)實(shí)驗室，讓DASP軟件運行在每個(gè)實(shí)驗臺上”的宏大目標。

為此目標，他在建所之初就提出“勤奮、創(chuàng )新、堅持、自強、和諧”的十字座右銘和完全自由的判斷與討論的“玻爾所”精神和“六要三不要”的處事準則等基礎上，發(fā)展成為涵蓋精神追求、道德情操的18條共336字法則及幸福六大原則的企業(yè)文化，加強了東方所的文化凝聚力。

以此為紐帶，東方所不斷加強人才隊伍建設，一方面加強與全國重點(diǎn)高校合作，為國家培養出大批專(zhuān)業(yè)急需人才，以及行業(yè)高端人才，該所研究團隊也擴大到40余人，擁有博士、碩士數十名，成為虛擬儀器領(lǐng)域一支重要力量。同時(shí)他還成功組織和主持了23屆全國振動(dòng)與噪聲高技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì )議，1997年至今主編《現代振動(dòng)與噪聲技術(shù)》九卷等十多部專(zhuān)著(zhù)及《倒熵譜研究》等150多篇論文報告。同時(shí)，不斷創(chuàng )新軟硬件研發(fā)，推出CPCI式INV3020和LAN以太網(wǎng)式INV3060、USB式INV3018系列新產(chǎn)品，無(wú)線(xiàn)INV9500、手持式INV3080等硬件新產(chǎn)品和DASP的最新軟件版本，積極推動(dòng)產(chǎn)品市場(chǎng)化。

“軟件制造儀器，軟硬件結合取代傳統儀器”能省掉大量昂貴和笨重的硬件材料和人力物力、設備、廠(chǎng)房和能源，便于生產(chǎn)和攜帶。這是一條劃時(shí)代的新途徑，是科學(xué)儀器和測試領(lǐng)域的一次突破和革命，是21世紀的儀器的重要發(fā)展方向，是中華民族原創(chuàng )的具有自主知識產(chǎn)權的重大發(fā)明之一。中國虛擬儀器DASP軟件和INV移動(dòng)實(shí)驗室系統是與美國NI同步并行研發(fā)的，其中自主創(chuàng )新112項新技術(shù)，其中20多項達國際領(lǐng)先水平，是研發(fā)最早且核心技術(shù)搞得最好的科研成果。

截至目前，該成果產(chǎn)品累計銷(xiāo)往2000多家用戶(hù)，經(jīng)濟效益超過(guò)1億元，打破了此類(lèi)儀器長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口的局面，為國家節省外匯數億美元。目前，已廣泛用于國防軍工、航天航空等許多部門(mén)，參與完成上百項國家重大工程項目測試。若在國內全面推廣，其經(jīng)濟價(jià)值按我國2007年儀器產(chǎn)值估算，按軟件取代硬件30%到一半計算，將產(chǎn)生600億元到1000億元/年的巨大價(jià)值，為促進(jìn)技術(shù)變革和推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)形成，造福國計民生發(fā)揮重大作用。

面對激烈的國際競爭與廣闊的國際市場(chǎng)，應懷樵認為中國虛擬儀器產(chǎn)業(yè)化之路任重道遠，“達到世界普及”，這是一個(gè)目標，更是一種信念！以領(lǐng)先的科技與執著(zhù)的信念支撐，應懷樵和他的虛擬儀器產(chǎn)業(yè)化之路必將迎來(lái)勝利曙光！而作為科學(xué)家，應懷樵瞄準國際前沿的戰略思考從未停止，隨著(zhù)“云計算”和“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代的到來(lái)，他又在國內外率先提出實(shí)驗室網(wǎng)絡(luò )云時(shí)代——“云智慧儀器實(shí)驗室”與“云智慧故障診斷中心”和“智慧儀器”的構想，提議國家盡快開(kāi)展相關(guān)研究。

正如諾獎的創(chuàng )立者曾經(jīng)踐行的，科學(xué)精神與產(chǎn)業(yè)之路的生命熔鑄將帶給人類(lèi)更加美好的未來(lái)！或許，這正是以不竭的生命激情與創(chuàng )新意志跋涉于科學(xué)與產(chǎn)業(yè)化之路的“中國虛擬儀器之父”應懷樵教授所真正鐘情的。