王彥平的辦公室，在一間大型實驗室盡頭，他常年大部分時間都待在這里，包括節(jié)假日。實驗室里最顯眼的，是造型各異且精密的儀器設備，最大型的長達三米、重達150公斤，最小的體型有如一只暖水瓶，輕巧靈動可旋轉(zhuǎn)，它們服務于不同場景的安全監(jiān)測，但背后有著一個共同的技術原理——雷達成像安全監(jiān)測技術。

這些設備的核心技術自主創(chuàng)新，都出自王彥平團隊之手。王彥平是北方工業(yè)大學信息學院人工智能系主任、博士生導師，同時也是北京市學術創(chuàng)新團隊負責人。20余年來，他從事雷達成像安全監(jiān)測技術研究和教學，帶著學生沖在災害事故現(xiàn)場、在安全生產(chǎn)一線。

普通人所不知道的是，這些設備在國家重大事項和人民生命安全保護中立下過汗馬功勞：在滑坡災害救援中對災情隱患進行動態(tài)監(jiān)測預警，在礦山礦坑生產(chǎn)中監(jiān)測礦坑形變保證安全生產(chǎn)，監(jiān)測隧道、橋梁等城市重大基礎設施護航人們生命財產(chǎn)和公共安全……

除科研外，王彥平的另一個重要身份是教師。在通常情況下，科研工作需要一個準確數(shù)據(jù)及結(jié)果、為了一個目標堅定推進，而教育則不同。王彥平的主張是，順應每個學生的能力特點和天性，給予充分的空間和包容，“放手”讓他們自由探索、自在生長。

王彥平指導研究生開展雷達系統(tǒng)實驗。受訪者供圖

打破國外壟斷，自主研發(fā)雷達成像安全監(jiān)測設備

“雷達監(jiān)測技術背后的技術原理是通過電磁波的變化來觀察物體的形變，比如說觀測橋梁是否產(chǎn)生震動形變來看橋的健康狀況，監(jiān)測滑坡的形變情況來預警是否產(chǎn)生二次災害，監(jiān)測隧道的形變進行安全預警等。”王彥平解釋。

“滑坡發(fā)生之后，搶險救援緊急進行，如果再次產(chǎn)生大的形變、發(fā)生二次滑坡，那這個區(qū)域內(nèi)的救援人員也會面臨生命危險。”王彥平回憶起2015年廣東深圳地區(qū)發(fā)生的一次滑坡災害，“我們把雷達放到對面二三公里處的樓頂上，24小時不間斷監(jiān)測，大概每10分鐘就要看看滑坡區(qū)域是否產(chǎn)生形變。”

這是國內(nèi)自主研制的首套雷達成像安全監(jiān)測設備。此前，該設備屬于新事物，使用并不普及，國內(nèi)無自主產(chǎn)品、市場使用少、用戶接受度低，而進口產(chǎn)品昂貴，即便企業(yè)有需求，也往往面臨“買不起”、售后難、“用不好”的普遍問題。

面對滑坡監(jiān)測預警國家重大需求，從2009年開始，從事雷達成像技術研究的王彥平開始將目光轉(zhuǎn)向應用領域，在國內(nèi)率先開展滑坡監(jiān)測預警雷達技術研究，經(jīng)過五年攻堅，成功研制我國首套自主知識產(chǎn)權(quán)的滑坡監(jiān)測預警雷達產(chǎn)品樣機。

這臺樣機最早一次“上戰(zhàn)場”應用于滑坡救援，是在2015年11月的浙江麗水。“接到任務很突然，當時我還在云南的礦區(qū)執(zhí)行監(jiān)測任務，要緊急帶著這臺三米多長的樣機，先坐大卡車走幾個小時的山路，再轉(zhuǎn)乘專門的航班到浙江，心里特別沒底。”王彥平回憶道。

王彥平“沒底”的原因，一方面是因為樣機測試還不夠充分，對設備在滑坡場景中的適應性沒有把握；另一方面，擔心三米多長的大型設備經(jīng)過長途運輸顛簸，是否會造成損害。“到了之后架起來能不能用？心里確實很忐忑。”

這也是王彥平第一次距離災難現(xiàn)場如此之近。在看到人員傷亡悲傷情緒之余，他頂著巨大的壓力和責任在災害現(xiàn)場堅守了近10天。“現(xiàn)場不敢睡覺，和2位團隊成員輪流值班，20分鐘就要報送一次監(jiān)測數(shù)據(jù)。一方面擔心數(shù)據(jù)是否準確，另一方面擔心設備運行是否穩(wěn)定。”

最終現(xiàn)實證明，設備表現(xiàn)良好，順利執(zhí)行監(jiān)測任務。“這一次對人、對設備都是重大考驗。在這次之后，行業(yè)內(nèi)對這一技術的不可替代性有了新的認識，雷達在搶險救援工作中的可用性、重要性得到檢驗。相比其他技術的安全監(jiān)測，雷達成像監(jiān)測具備無需布點、監(jiān)測區(qū)域廣、不受空氣能見度影響、數(shù)據(jù)更新速度快等優(yōu)勢。”

在打破國外壟斷、實現(xiàn)自主研制替代進口的同時，王彥平團隊以1/10成本實現(xiàn)國外產(chǎn)品同等性能甚至部分指標領先，為企業(yè)“買得起”、“用得好”做好鋪墊。

王彥平團隊研發(fā)的系列成果在活動上展出。受訪者供圖

堅持迭代和創(chuàng)新，推出適用多場景的監(jiān)測設備

隨著雷達成像安全監(jiān)測技術的逐步成熟、行業(yè)認知不斷加深，各方搶險救援力量，包括武警、消防、水利、水電、交通、隧道、管道基地等，均陸續(xù)采納該技術設備輔助進行監(jiān)測和救援。

即便技術日臻完善，王彥平和團隊仍然堅持在每一次任務中堅守現(xiàn)場，“即便設備再穩(wěn)定再可靠，仍然有必要堅持24小時值守。救援一定要萬無一失。”王彥平強調(diào)。

“福建泰寧滑坡救援”“四川漢源滑坡救援”“甘肅永靖滑坡監(jiān)測”……十年來，王彥平和團隊去過30余次監(jiān)測現(xiàn)場，包括各種災害現(xiàn)場，進行動態(tài)監(jiān)測、指導設備使用、提供技術支持。

研發(fā)和創(chuàng)新并未停止。2018年，王彥平團隊研制出二代雷達系統(tǒng)，推出國內(nèi)外首套大視場直線掃描滑坡監(jiān)測預警雷達，設備可以旋轉(zhuǎn)，左右方向可監(jiān)測視角擴大至120°，極大提升了數(shù)據(jù)的刷新效率，數(shù)據(jù)刷新間隔從半小時壓縮到50秒，更適用于災情場景。

“正是在一次次的應用中，我們發(fā)現(xiàn)了設備在應對不同場景時，需要和場景特點相適配，也因此推進了一次次的迭代升級。”王彥平介紹。

后來，他帶團隊一一攻克了設備的溫度適應性問題（適用于-30-℃~60℃）、運輸震動可靠性問題；為了解決體積大、重量大、笨重不適合移動和運輸?shù)膯栴}，王彥平團隊開發(fā)了便攜式的靈巧的監(jiān)測設備；為了擴大監(jiān)測視角，又開發(fā)了可360°旋轉(zhuǎn)的監(jiān)測設備；為了讓雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)的讀取更直觀，團隊在數(shù)據(jù)圖上疊加了三維地形圖，便于非專業(yè)人士和普通用戶也能很明白地讀取信息；為了解決企業(yè)用戶的后期運維及時和便利性，團隊實現(xiàn)了遠距離故障診斷……形成了全鏈條、系列化產(chǎn)品矩陣。

近年來，團隊研制的系列化滑坡監(jiān)測預警雷達，推進了從單一露天礦山到國土、應急等多行業(yè)應用拓展。目前，全國大部分省市都有覆蓋。

即便如此，王彥平對這項技術的研發(fā)應用仍然沒有止步。團隊接下來的任務是，在不同場景中做新的技術研究和開發(fā)。“雷達監(jiān)測的優(yōu)勢在于監(jiān)測形變可能導致的設備損害，這種監(jiān)測不僅可以應用于礦坑、滑坡，也可以應用于橋梁、隧道、公路、鐵路、水利、水電等各種城市重大基礎設施中。”

王彥平進一步解釋，雖然底層原理是相通的，但每個場景都有各自的技術難點，無法直接復制。“例如，隧道深處沒有GPS信號，而雷達的工作需要知道準確位置，要靠技術解決信號問題；再例如，面對結(jié)構(gòu)復雜的監(jiān)測對象，要排除多徑的干擾問題等。”

王彥平跟學生講解雷達成像安全監(jiān)測技術。受訪者供圖

注重實踐能力培養(yǎng)，帶學生值守救援監(jiān)測一線

作為一名高校教授，講課、帶學生是王彥平工作的重要內(nèi)容。目前，王彥平擔任北方工業(yè)大學信息學院人工智能系主任，在育人方面，他有著獨特的主張。

在人工智能浪潮席卷全球、重塑各領域的背景下，王彥平格外注重培養(yǎng)學生們的適應未來發(fā)展的能力和素養(yǎng)。對于本科生，他一方面強調(diào)讓學生理解基本概念、夯實專業(yè)基礎、掌握基本技能，另一方面，為學生盡可能多地提供實踐機會，讓他們接觸社會企業(yè)、熱點技術，了解和熟悉行業(yè)產(chǎn)業(yè)前沿。

“實踐能力的培養(yǎng)要格外重視。”王彥平鼓勵學生要注重應用創(chuàng)新。在他的主導下，專業(yè)除了做好知識和課程框架搭建，還以科研創(chuàng)新應用成果為基礎，為學生們建立了大數(shù)據(jù)實踐實訓平臺。記者了解到，該校人工智能系本科生的實踐課學時所占比例達到30%，這在各高校相關專業(yè)當中比例是很高的。

王彥平從監(jiān)測預警雷達一線實踐應用中提煉技術難題，寓教于用、創(chuàng)新教學，不少學生的研究課題、畢業(yè)論文等也從當中獲得靈感。“學生的論文研究成果在服務首都地質(zhì)災害防治和高新信息技術發(fā)展方面得到廣泛應用，同時論文的應用得到檢驗也激發(fā)了學生創(chuàng)新熱情。”王彥平介紹到。

服務新首鋼大橋建設就是一個典型的例子。王彥平團隊接到任務為大橋建設提供從施工到運維的健康監(jiān)測，團隊中幾名學生參與其中，負責數(shù)據(jù)處理、形變觀測、雷達數(shù)據(jù)和三維激光數(shù)據(jù)多元融合等工作。

“例如雷達數(shù)據(jù)和三維激光數(shù)據(jù)多元融合，激光數(shù)據(jù)和雷達圖像的差異是非常大的，要把這兩種數(shù)據(jù)融合在一起呈現(xiàn)出來，一開始融合得不好，有學生就此開展了課題研究，研究的過程也是解決問題的過程，過程也比較艱難和苦悶，最終想到使用‘對抗生成網(wǎng)絡’技術解決了這一問題，出來之后效果非常好，并在實際的工程當中進行了應用，學生也非常興奮、很有成就感。”

王彥平也不止一次帶著學生們到達搶險救援一線，服務于我國重大滑坡?lián)岆U救援應急監(jiān)測。2020年，為了緊急調(diào)試雷達交付，他和師生堅守礦山現(xiàn)場數(shù)周，克服了內(nèi)蒙古7級風和惡劣雨沙天氣困難，最終保障了雷達設備按期投入穩(wěn)定運行。

同時，王彥平還注重把思政元素融入專業(yè)課課堂和實踐教學，在知識傳授和技能培養(yǎng)中潛移默化提升學生政治素養(yǎng)和思想道德素質(zhì)。在他講授的《多傳感器融合》課程中，他從傳感器的獨特性與互補性出發(fā)，厚植學生保障國家安全科技自立自強、急難關頭勇挑重擔、團結(jié)協(xié)作共克難關的意識。

北方工業(yè)大學信息學院人工智能系主任、博導王彥平。受訪者供圖

嚴格對待誤差的同時“放手”讓學生探索

在王彥平眼中，科研的過程是千方百計解決掉技術難題、最終達成確定的目標，而教育這件事則不同。

“每個學生都有自己的個性和特點，人才培養(yǎng)不能按照一個標準、一個目標，而是要根據(jù)每個學生的特點做個性化的培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)每個學生的長處開發(fā)他的潛能，創(chuàng)造適合他的機會和發(fā)展路徑。如果培養(yǎng)學生都按照一個標準就出問題了。”王彥平說道。

基于這樣的教育主張，王彥平帶學生的一貫風格是——“放手”。王彥平團隊中的另一位教授林赟評價王彥平稱，對待學生心態(tài)總是很平和，很包容、開放，會去了解每位同學的能力和特長在哪里，并鼓勵他在自己感興趣的方向上突破自己、有所成長。

但“放手”并非放任不管，而是為學生提供更自由的探索空間、更大容錯率和更多的成長機會，讓學生盡早獨當一面、構(gòu)建起自己的能力體系。“我們團隊的研究是全鏈條的，從基礎理論到關鍵算法開發(fā)、系統(tǒng)研制，到工程應用，再到校企協(xié)同，都有所覆蓋，每一個學生都能在這個鏈條中找到他所擅長的的研究方向。”王彥平說道。

王彥平的“放手”還體現(xiàn)在實驗室管理上，他倡導讓同學們“自治”，從實驗室綜合業(yè)務、活動組織、公共事務等，均由學生自發(fā)管理，培養(yǎng)學生們的責任意識，同時保證實驗室的有效運轉(zhuǎn)。

在這個團隊的實驗室，雖然不考勤，但是王彥平希望學生們首先要坐得住，要肯花時間、有耐心去鉆研。“搞科研寫論文不是坐班坐8個小時就結(jié)束了，而是要以解決問題為目標，不肯花功夫是出不來成果的。”

在細節(jié)把控上，王彥平則是出了名的“嚴格”。尤其對待數(shù)據(jù)誤差，非常謹慎。“從事雷達技術研究，設備都需要做到毫米、亞毫米的精度，如果某一個環(huán)節(jié)上出現(xiàn)一點誤差，帶來的最直接影響是影響到設備的精度和穩(wěn)定性，但是對社會上，則可能威脅到人的生命安全、企業(yè)的生產(chǎn)安全。”

對良好科研習慣的培養(yǎng)，王彥平也毫不含糊。團隊中一位同學告訴記者，“開題報告王老師會幫我們逐行提出修改意見，甚至連標點符號這樣的細節(jié)都會幫我們糾正。”雖然是不小的工作量，但對此王彥平認為很有必要。“剛開始研究工作，寫的文章很不嚴謹或者重點不突出，是需要逐行修改的，包括思維習慣、基本技能、寫作能力，都需要進行訓練，才能養(yǎng)成好的科研習慣。”

對于新入學的研究生，他特別強調(diào)，要盡快完成“兩個轉(zhuǎn)變”。首先是從本科到研究生的思維方式轉(zhuǎn)變，和本科生主要吸收課堂知識不同，研究生需要主動思考、研究問題、解決問題，要針對一個問題開展研究、取得成果，因此思維方式必須轉(zhuǎn)變。

第二個轉(zhuǎn)變是，學生要盡快融入團隊中，在團隊協(xié)作中尋找突破口、相互啟發(fā)、解決問題，把研究生當成踏入社會的“練兵場”。在王彥平看來，團隊協(xié)作能力非常重要，“這項能力不具備，到社會上要吃很大苦頭，這一課到頭來早晚還是要補上。”