瞭望 | 哈工大儀器學(xué)科:挑戰(zhàn)尖端 儀器報國|觀察
哈爾濱工業(yè)大學(xué)孕育了我國第一個儀器專業(yè)與學(xué)科,擁有深厚的歷史底蘊和卓越的創(chuàng)新實力。經(jīng)過百余年探索與創(chuàng)新,哈工大儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科(簡稱“儀器學(xué)科”)在歷次全國一級學(xué)科評估中名列前茅,在軟科世界一流學(xué)科排名中連續(xù)八年位列第一。
挑戰(zhàn)尖端,儀器報國。在中國工程院院士譚久彬引領(lǐng)下,哈工大儀器科學(xué)與工程學(xué)院(簡稱“儀器學(xué)院”)不斷創(chuàng)新突破,積累了大量核心技術(shù),取得了一大批具有國際領(lǐng)先水平的重大創(chuàng)新成果,有力推動了國內(nèi)高端超精密儀器與高端裝備的進(jìn)步。
瞄準(zhǔn)“儀器報國”
加快新一代高精尖裝備技術(shù)研發(fā),離不開超精密儀器。然而,超精密儀器設(shè)備買不來、求不來、換不來,想要實現(xiàn)突破,就必須要靠自主研發(fā)。
動態(tài)雙頻激光干涉儀是高端超精密設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)集成和調(diào)試過程中必不可少的高端精密儀器。2023年,在譚久彬院士指導(dǎo)下,哈工大儀器學(xué)院胡鵬程教授團(tuán)隊研制出“甚多軸高速超精密激光干涉儀系統(tǒng)”,在首屆“金燧獎”中國光電儀器品牌榜中榮獲金獎。消息一出,引發(fā)業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。
“團(tuán)隊十余年磨一劍,研制的系列多軸高速超精密激光干涉儀系統(tǒng),能夠在線、實時獲取超精密裝備高速運動模塊的納米級相對位置。”胡鵬程說,這項成果不僅可以嵌入超精密裝備作為其高速運動的測量標(biāo)準(zhǔn),還可在各種精密工程中充當(dāng)通用的超高精度激光尺。
這是哈工大儀器學(xué)科奮發(fā)作為、追求卓越的一個縮影。自1920年建校初期建立測量實驗室,哈工大儀器學(xué)科發(fā)展已有百余年歷史。新中國成立后,哈工大成為國家確定的首批6所重點大學(xué)之一,學(xué)科建設(shè)步伐加快。1949年,哈工大設(shè)立測量專業(yè),并逐步轉(zhuǎn)向精密儀器的設(shè)計與制造;1952年,擴建測量儀器、精密儀器和電工計量等實驗室;1956年,哈工大儀器制造系成立,標(biāo)志著儀器學(xué)科體系初步形成。
譚久彬院士回憶說,儀器制造系開設(shè)精密機械儀器、光學(xué)儀器、電磁儀器、計時儀器、激光技術(shù)和儀器制造工藝等6個專業(yè),并建立儀器零件教研室、公差教研室。這使哈工大成為儀器專業(yè)領(lǐng)域最早建系、最早成體系培養(yǎng)高端精密儀器人才的高校。
為適應(yīng)國家發(fā)展需求,2018年10月8日,哈工大正式成立儀器科學(xué)與工程學(xué)院,旨在進(jìn)一步整合學(xué)科資源,支撐儀器強國建設(shè)。
遵循學(xué)科發(fā)展規(guī)律,學(xué)院設(shè)有精密儀器、測控技術(shù)與儀器、智能感知工程三個本科專業(yè),建有超精密儀器及智能化工業(yè)和信息化部重點實驗室、國家光刻機產(chǎn)業(yè)計量測試中心(在建)等科研平臺;為打造儀器領(lǐng)域國家戰(zhàn)略科技力量,組建了全國唯一一個實體型精密儀器工程研究院;并成為中國計量測試學(xué)會計量儀器專業(yè)委員會和中國儀器儀表學(xué)會顯微儀器分會掛靠單位。
在科學(xué)研究方面,哈工大儀器學(xué)科率先提出并一直堅持“大團(tuán)隊、大平臺、大項目、大成果”的特色發(fā)展模式,并凝練出“真需求、真問題、真創(chuàng)新、真解決、真應(yīng)用”的科研文化理念。這支百余人的科研團(tuán)隊,盡管年輕,卻承擔(dān)著國家最急需的重大任務(wù)。
第一臺超精密特種形狀測量儀、第一臺圓柱度測量國家標(biāo)準(zhǔn)裝置、第一臺深微尺度計量最高標(biāo)準(zhǔn)裝置、第一臺超大型超精密隔微振裝置、第一臺超大型雙軸精密測量轉(zhuǎn)臺、第一臺空間相機寬幅探測器拼接儀、第一臺納米分辨力共焦顯微測量儀器、第一臺納弧級三軸激光自準(zhǔn)直儀等。一大批超精密儀器從這里誕生,精度能達(dá)到納米、亞納米甚至皮米量級,能夠?qū)崟r監(jiān)控精密操作的每一個細(xì)節(jié),如同為高精尖大國重器裝上“眼睛”。
據(jù)統(tǒng)計,近年來哈工大儀器學(xué)科團(tuán)隊承擔(dān)國家科技重大專項、國家重點研發(fā)計劃、國家重大工程等項目40余項,榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎1項、二等獎3項,國家科技進(jìn)步獎二等獎1項,省部級科技成果獎一、二等獎30余項,累計成功研制6種國家級計量標(biāo)準(zhǔn)裝置、50余種上千臺套大型超精密儀器與裝備,在解決高精尖裝備研制生產(chǎn)中的超精密測量難題方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
“我們一定要把教育家精神和科學(xué)家精神結(jié)合起來,做大學(xué)問、大先生,才能培養(yǎng)高層次人才,做出高水平學(xué)術(shù)成果。”譚久彬院士的這番話,揭示著哈工大儀器學(xué)科在科研道路上的價值追求——瞄準(zhǔn)“儀器報國”,勇敢“挑戰(zhàn)尖端”。

在哈爾濱工業(yè)大學(xué)超精密光電儀器工程研究所,譚久彬院士(右)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗(資料照片) 哈工大儀器學(xué)院供圖
堅持“為國育才”
“能不能吃苦?敢不敢接受挑戰(zhàn)?”導(dǎo)師譚久彬院士的發(fā)問,讓哈工大儀器學(xué)院院長崔俊寧記憶猶新。在這個以“嚴(yán)”聞名的團(tuán)隊,加班到凌晨是常態(tài)。
1992年,譚久彬率領(lǐng)三人課題組白手起家。實驗室條件簡陋,僅有一張借來的桌子,他卻“除了睡覺吃飯,一頭扎進(jìn)科研”,常奔波于北京、上海等地頂尖科研院所“蹭”實驗設(shè)備。
歷經(jīng)挫敗,愈挫愈勇。2007年2月27日,其團(tuán)隊“超精密特種形狀測量技術(shù)與裝置”獲國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。
譚久彬并未止步,結(jié)合國際技術(shù)趨勢持續(xù)攻關(guān)。“大型超精密儀器研發(fā)不可能短時間出成果,要能吃苦、有毅力韌勁,一干十幾年甚至幾十年,更需一代代儀器人前赴后繼。”他說。
“95后”趙唯淞是團(tuán)隊里一名青年教師,28歲時憑借在超分辨顯微儀器技術(shù)方面取得重要突破,從助理教授破格晉升為研究員,次年獲得國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目資助。短短幾年內(nèi),在光學(xué)顯微成像及其在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用領(lǐng)域,他以第一作者或通訊作者身份發(fā)表了多篇國際頂尖期刊論文,獲得學(xué)術(shù)界認(rèn)可。
“無論是基礎(chǔ)研究還是技術(shù)創(chuàng)新,都需要挑戰(zhàn)尖端的勇氣和長年累月的潛心耕耘。”趙唯淞說,在團(tuán)隊中,他有機會緊密圍繞國家重大需求,參與儀器領(lǐng)域國家重大科技難題和國際前沿學(xué)術(shù)問題研究,在“毫厘之爭”中把科研攻關(guān)做到極致。
“站在巨人的肩膀上成長”,“用創(chuàng)新打破技術(shù)壁壘,用青春丈量微觀世界”,是哈工大儀器學(xué)科不少年輕人的共同感受。在青年教師常笛看來,哈工大儀器學(xué)科擁有“大團(tuán)隊、大項目、大平臺、大成果”,在這里不用擔(dān)心經(jīng)費、項目和課題,可以心無旁騖地向著自己的研究方向去攻關(guān)、去沖鋒,去做國家最需要的事。
“哈工大青年儀器人必須具備儀器報國的情懷、挑戰(zhàn)尖端的能力、百折不撓的精神和國際前沿的視野。”哈工大儀器學(xué)院黨委書記楊彬說,學(xué)科秉承“情懷引領(lǐng)、交叉創(chuàng)新、團(tuán)隊協(xié)同、實戰(zhàn)錘煉”的發(fā)展理念,逐漸形成獨具特色的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。
從這里走出的學(xué)生,以工程能力強、敢于挑戰(zhàn)國際前沿尖端問題而著稱。每年培養(yǎng)的200余名碩博士研究生,多數(shù)會進(jìn)入航天工業(yè)部門、科研院所、高科技企事業(yè)單位,投身科研報國;近3年,本科畢業(yè)生中近80%選擇繼續(xù)深造,磨煉本領(lǐng)、挑戰(zhàn)尖端。學(xué)院成立以來,累計輸送540余名畢業(yè)生到重要領(lǐng)域重點科研院所,從事科學(xué)技術(shù)研究、開發(fā)或管理工作,為國家安全和航天建設(shè)貢獻(xiàn)力量。
全國高校黃大年式教師團(tuán)隊、全國“雙帶頭人”黨支部書記工作室、全國青年文明號、全國卓越工程師培養(yǎng)改革優(yōu)秀校企導(dǎo)師組、黑龍江省青年五四獎?wù)录w……哈工大儀器學(xué)科團(tuán)隊用夜以繼日的奮斗,留下一串閃光的見證。
與時代前沿共振
光線分布不均是室內(nèi)采光的常見問題,傳統(tǒng)窗簾在保護(hù)隱私的同時,會阻擋自然光。今年5月,在第34屆哈爾濱國際經(jīng)濟貿(mào)易洽談會上,一款哈工大儀器學(xué)院科技成果轉(zhuǎn)化的新型自然采光窗簾吸引不少關(guān)注。
“我們采用光學(xué)PC材料,相比傳統(tǒng)布簾,光照亮度提高3~4倍,采光深度提高10倍以上。拉上后透光不透景,保護(hù)隱私,確保陽光進(jìn)入室內(nèi),帶來全新采光體驗。”這款窗簾的制造商榮儀尚科光電技術(shù)(哈爾濱)有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人谷婧琪說,自2021年通過哈工大儀器學(xué)院科技成果轉(zhuǎn)化成立公司以來,致力于將前沿光學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用,推動微光學(xué)產(chǎn)品發(fā)展。
“通過組織化、體系化推進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化工作,學(xué)院不斷加強重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)孵化,提高成果轉(zhuǎn)化比例和效益。”哈工大儀器學(xué)院院長崔俊寧說,如今學(xué)院每月都召開專題會議,研究以專利轉(zhuǎn)讓、授權(quán)、共享等方式,重點培育新一代光刻裝備技術(shù)、超分辨高通量顯微儀器技術(shù)、新一代光柵測量技術(shù)、納弧級三軸激光自準(zhǔn)直技術(shù)、自然采光照明技術(shù)、超聲刀技術(shù)及聲光材料應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。結(jié)合黑龍江農(nóng)業(yè)大省的區(qū)域優(yōu)勢,推動校地合作,布局智慧農(nóng)業(yè)傳感器與檢測儀器產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,將科研成果轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力。
國際合作與交流是邁向世界一流大學(xué)前列的必由之路。哈工大儀器學(xué)院已連續(xù)主辦13屆國際工程測量與儀器學(xué)術(shù)研討會,連續(xù)主辦3屆高端測量儀器國際高層論壇和4屆顯微儀器國際高層論壇,不斷以嶄新面貌亮相國際學(xué)術(shù)交流的舞臺,不斷提升哈工大儀器學(xué)院學(xué)科的國際影響力,形成深度合作交流的新局面。
值得一提的是,2022年9月,團(tuán)隊成員、儀器學(xué)院教授劉儉被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織聘請為ISO8785-1998(產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范—表面缺陷—術(shù)語、定義和參數(shù))標(biāo)準(zhǔn)修訂的項目負(fù)責(zé)人,這是中國在產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)領(lǐng)域首次牽頭組織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)制定,也是中國標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域參與GPS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品規(guī)則制定的歷史性突破。
如今,哈工大儀器學(xué)科在超精密測量領(lǐng)域形成中外發(fā)明專利600余項,并牽頭和參與制定系列國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等40余項。團(tuán)隊在《科學(xué)》《自然》子刊等頂級和重要期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文1000余篇。
展望未來,哈工大儀器學(xué)科將以“儀器報國、敢當(dāng)大任”為引領(lǐng),以“學(xué)科交叉、技術(shù)融合”為途徑,以“挑戰(zhàn)尖端、實戰(zhàn)實效”為目標(biāo),為支撐中國精度領(lǐng)跑世界的目標(biāo)貢獻(xiàn)哈工大儀器力量。
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