加拿大華人科技之星IEEE微波理論與技術(shù)協(xié)會主席：吳柯

2016-10-10 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

吳柯

2014年,吳柯獲頒魁北克獎。

吳柯辦公室的書架上,擺滿了他獲得的獎?wù)屡c獎牌

吳柯在實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)博士生做研究

他在微波、毫米波、光電與微電子領(lǐng)域中大名鼎鼎。他早在2001年就當(dāng)選為加拿大歷史上最年輕的工程院院士,2005年又當(dāng)選為加拿大皇家科學(xué)院院士。他領(lǐng)導(dǎo)著世界著名的POLY-GRAMES微波和太空電子先進(jìn)研究中心,又親手創(chuàng)建了由12所大學(xué)組成的國家射頻電子研究中心。他在世界一流科學(xué)刊物和會議上發(fā)表的論文已逾千篇,被引用超過2萬多次。 2014年,他當(dāng)選為2015-2016年度IEEE國際微波理論和技術(shù)協(xié)會主席,并成為加拿大魁北克最高獎——魁北克獎設(shè)立以來首位華人獲得者。他就是世界著名華裔科學(xué)家和工程師吳柯教授。

吳柯1962年12月出生于江蘇溧陽,自幼就喜歡讀書,文學(xué)的科普的,只要能找到的書,他都喜歡讀。他還喜歡觀察事物,比如觀察天體運(yùn)行,觀察動植物的生長等等。1978年,吳柯考入南京工學(xué)院(即現(xiàn)在的東南大學(xué)),1982年畢業(yè)后又考上出國留學(xué)預(yù)備研究生,被派往法國格勒諾布爾大學(xué)學(xué)習(xí),用了4年半的時(shí)間,就先后拿到該大學(xué)和法國國家工程院光電子及微波專業(yè)的碩士與博士學(xué)位。自此,吳柯開啟了科學(xué)探索之路。

1、取得一系列突破性科研成果

在法國獲得博士學(xué)位后,吳柯跟隨自己的德國朋友兼博士后導(dǎo)師來到加拿大,先在維多利亞大學(xué)作為研究員從事教學(xué)和科研工作,隨后到蒙特利爾大學(xué)工學(xué)院任教。在此期間,吳教授的一系列創(chuàng)新性研究成果得到了國際同行的承認(rèn),常常受邀到美、德、法、意、比、日、瑞士、瑞典、新加坡等國講學(xué)。近30年來,他一直在加拿大從事他所喜愛的專業(yè)領(lǐng)域的工作,從未離開。因?yàn)樗诩幽么笥H手創(chuàng)建了世界一流的射頻和微波研究基地并出任主任,這個(gè)研究中心是他的“獨(dú)生愛子”,他不能離開它。吳柯教授所感興趣的科學(xué)研究包括非?；A(chǔ)的和非常實(shí)用的課題,從器件到電路、從天線到系統(tǒng)、從新材料到新應(yīng)用、從數(shù)字建模到測試方法,吳柯取得了一系列舉世矚目的突破性成果。

首先是基片集成電路的發(fā)明(1998年)。此前普遍使用的微帶開放電路損耗大,且封裝成本極高;而波導(dǎo)電路雖然損耗小,卻不能集成,又龐大笨重。吳柯將原來立體的非平面的電路平面化,使其既可以集成,性能又得到極大提高,則大為縮小。原來安裝在雷達(dá)上的桌子般大小的電路,現(xiàn)在則可以做成像盤子一樣大小了,性能高而體積小,所以飛機(jī)雷達(dá)都采用它。這是一個(gè)革命性的變化。吳柯于上世紀(jì)90年代最早提出這一設(shè)想,至今這一革命性的創(chuàng)造——基片集成電路已在世界上得到廣泛開發(fā)和應(yīng)用。此項(xiàng)成果獲得了國際電子電氣工程師協(xié)會的嘉獎。2011年11月,世界權(quán)威的《微波雜志》將這一創(chuàng)造發(fā)明列在10大可改變未來的創(chuàng)造發(fā)明的首位,吳柯的頭像上了雜志的封面,同愛因斯坦等多位世界大科學(xué)家的頭像排在一起。他和他的合作者們發(fā)表的2篇有關(guān)論文至今仍然保持著2個(gè)國際著名學(xué)術(shù)刊物 IEEE-MWCL和IET- MAP 創(chuàng)刊以來的最高引用紀(jì)錄。在2009年1月到2011年12月的3年,他作為IEEE國際微波理論和技術(shù)協(xié)會當(dāng)選的杰出演講師,應(yīng)邀到世界各地進(jìn)行演講。

吳柯的另一項(xiàng)杰出成就是在世界上首創(chuàng)了高速多端口接收發(fā)送機(jī)(1993年)。除了經(jīng)典的超外差和直接變頻方法以外,這個(gè)技術(shù)已經(jīng)被視為波干涉,現(xiàn)在已被劃分為世界上第三種射頻收發(fā)機(jī)的設(shè)計(jì)平臺。這為低功率和寬帶無線系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)造了無數(shù)機(jī)遇。這項(xiàng)成果可用于特種醫(yī)學(xué)和交通管理的無線射頻傳感器和通訊機(jī)的設(shè)計(jì)。這項(xiàng)成果在2014年獲得了IEEE頒發(fā)的微波應(yīng)用獎,證明了他在此領(lǐng)域所做出的開拓性貢獻(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)電磁場—電路模型統(tǒng)一化是另一項(xiàng)重大成果(1996年)。它解決了電路模型準(zhǔn)確度的問題,使其達(dá)到了場模型的精確度,從而使得商業(yè)設(shè)計(jì)軟件的準(zhǔn)確度大大提高。它可用于所有的集成電路,對計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和建模設(shè)計(jì)和優(yōu)化產(chǎn)生了革命性的影響。這項(xiàng)成果獲得了1997亞太微波獎。

2、目前正在進(jìn)行三個(gè)重要研究

吳柯還向記者介紹了他所領(lǐng)導(dǎo)的小組目前正在進(jìn)行并已取得突破性進(jìn)展的三個(gè)重要研究課題:

一是無線功率傳輸和收集。吳柯說,環(huán)境無線電磁功率和其他環(huán)境能源的有效收集,對于未來的無線系統(tǒng)和未來無處不在的物聯(lián)網(wǎng)分布式設(shè)備和器件至關(guān)重要。他和他的合作者們提出了不同于傳統(tǒng)方法的革命性的新思想,比如用自旋二極管和隧道二極管替代傳統(tǒng)的肖特基二極管,來進(jìn)行低功率密度無線能源的回收。他們于2014年10月發(fā)表在國際電子電氣工程師協(xié)會的頂級綜合刊物 (Proceedings of the IEEE)的有關(guān)文章受到了國際上的極大關(guān)注。此外,他和他的學(xué)生們在短距和長距無線功率有效傳輸?shù)入y題上取得了一系列突破性進(jìn)展。

二是二維調(diào)諧智能技術(shù)。傳統(tǒng)調(diào)諧通常是在一維中進(jìn)行的,如在電路或電子器件中改變與電場或磁場有關(guān)的參數(shù)。這種方法實(shí)際上屬于典型的場微擾法,因而射頻電路和系統(tǒng)的可調(diào)范圍極為有限并且效果不好。吳教授另辟蹊徑,提出了二維可調(diào)電路概念,即同時(shí)并有機(jī)地改變電場和磁場,使電和磁相結(jié)合產(chǎn)生模式可調(diào)效應(yīng),從而大大提高可調(diào)和可控范圍。這給高速和高效電磁可調(diào)和可重構(gòu)技術(shù)帶來了全新的革命性變化,這會對未來智能器件、電路和系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。盡管這個(gè)技術(shù)剛剛公布不久,但已經(jīng)被許多同行廣泛引用。

三是聯(lián)體接收發(fā)送機(jī)。以前,雷達(dá)傳感和數(shù)據(jù)通信是分開的兩大類系統(tǒng)。吳柯將二者合為一體,使無線收發(fā)系統(tǒng)既可以作為雷達(dá)裝置又可以作為通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。最近,吳教授還將無線功率傳輸功能集成進(jìn)入了這個(gè)系統(tǒng),由此將傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和無線傳輸三者合為一體,并且還能使得這三大無線功能之間能有效地產(chǎn)生交互作用,這個(gè)技術(shù)將會成就顛覆性5G和未來無線技術(shù)和系統(tǒng)的開發(fā),在無線領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)一次革命性跨躍。

3、培養(yǎng)一大批杰出的科技人才

吳柯的貢獻(xiàn)不僅僅在于這些開創(chuàng)性的創(chuàng)造發(fā)明,更在于為世界培養(yǎng)了一大批杰出的科技人才。由他親手指導(dǎo)并已畢業(yè)的碩士生有83人、博士生有50多人,不少人已成為名牌大學(xué)和著名企業(yè)的研究骨干和領(lǐng)導(dǎo)人才,比如全球聞名的渥太華大學(xué)光學(xué)研究中心主任貝利尼教授就是他指導(dǎo)的博士生。中國學(xué)生中,有任教于電子科技大學(xué)的知名教授程鈺間。在他所指導(dǎo)的博士生中,有1/3是從中國各大學(xué)招收來的學(xué)生。吳柯現(xiàn)在主持的這個(gè)射頻和微波研究中心共有100多人,博士生和博士后約有80人,他親自指導(dǎo)的有20多人。每年,他都要到中國的許多大學(xué)講學(xué),向國內(nèi)介紹光、電和微波方面的前沿研究和進(jìn)展。中國最知名的通訊公司正同他的中心商談合作事宜。

采訪中,記者問吳柯為何能有這么多的發(fā)明創(chuàng)造和突破性成果?吳柯笑著告訴記者,他做科研選題時(shí)有3個(gè)原則:首先,課題必須是原創(chuàng)性或開創(chuàng)性的;其次,課題要有突破性,要能產(chǎn)生重大影響;第三,其成果要有實(shí)用價(jià)值,而不能僅僅停留在理論層面。

吳柯說,在研究目標(biāo)和方向確定后,重要的就是要堅(jiān)韌不拔、持之以恒。基片集成電路的發(fā)明就是如此?！半y關(guān)即是創(chuàng)新機(jī)遇”,當(dāng)“山重水復(fù)疑無路”時(shí),拓展思路,可能就會“柳暗花明又一村”了。

那么,如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性?吳柯說:“知識多并不等于有創(chuàng)造性,學(xué)校更應(yīng)注重的是培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性,為學(xué)生的個(gè)性發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)自由寬松的環(huán)境,讓他們有可以獨(dú)立思維的自由空間,而不能僅僅是灌輸知識、追求高分?！?

他告訴記者,他從世界各地遴選研究生時(shí),有時(shí)只要在電話里交談一下,大概就可以確定他(她)有沒有發(fā)展前途。在交談中主要不是看他(她)有多么深厚的專業(yè)功底和知識,而是考察他(她)是否具有開拓性思維,是否有獨(dú)立思辨和研究能力。他指導(dǎo)的研究生,每周三下午要在小組里作研究進(jìn)展報(bào)告,回答其他人的提問,讓他們接受質(zhì)疑和批評,從相互交鋒中撞出火花,這對他們未來展開獨(dú)立研究非常重要。吳柯認(rèn)為,真正有用的人才是在自己的極大興趣基礎(chǔ)上全面鍛煉培養(yǎng)出來的,包括理論、實(shí)驗(yàn)和經(jīng)歷;而不是簡單地靠書本、考試和說服中培養(yǎng)出來的,他們在研究的困境和挑戰(zhàn)中顯示出自己與眾不同的堅(jiān)韌和力量。當(dāng)然,知識的積累是必要的。人才必須具備獨(dú)立的人格和優(yōu)良的品德,需要在批評和被批評的寬松環(huán)境中成熟起來。有趣的是,每個(gè)人才的成長道路和文化背景都不一樣。因此,人才不是靠一種固定模式“培育”出來的。

當(dāng)我問吳柯對中國科教有什么建議時(shí),他提出了兩點(diǎn)看法。

首先,他認(rèn)為科研和教學(xué)不應(yīng)分開,應(yīng)該教研結(jié)合。中國的發(fā)展不能僅僅靠引入外國人才,主要還是要靠大批本土人才,但這些本土人才必須擁有國際視野和經(jīng)歷。如果將教育比作地基的話,那么科技發(fā)展就如高樓,而人才則是大廈中的鋼筋。必須讓那些對國家發(fā)展有戰(zhàn)略性意義的人才有更大的用武之地和發(fā)展空間,盡量減少行政干預(yù)和那些無用的兼職。

其次,他認(rèn)為國家對軟件工程和硬件工程都要兼顧,不能只重軟件開發(fā)而忽視硬件。軟件工程和軟件企業(yè)的成功是才智的短暫爆發(fā),效益來得快,引人矚目;但其基礎(chǔ)仍然依賴于硬件的發(fā)展。而硬件工程是需要長期科研積累的,其效益也是長期才得以顯現(xiàn)的。從事硬件工程研究的人也是這樣,他們一生從事研究,雖然年歲大了,但其知識經(jīng)驗(yàn)積累深厚,厚積薄發(fā),仍然寶貴可用。所以,在用人方面不宜以年齡劃線,搞一刀切,否則將是人才的一大浪費(fèi)。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才