“雷达目标识别这个研究方向很重要,而我们现在还有很多问题没有解决,做的还不够好,所以,我不会放弃,也不觉得苦。”

---- 杜兰
青年女科学家杜兰:打造“智能化”大国利器

央视网消息:“独创”“最早”“发明人”……西安电子科技大学电子工程学院教授杜兰正在“雷达目标识别”研究领域稳步前进。她的团队独创性地最早提出了高分辨雷达回波统计识别框架;她最早将贝叶斯统计学习方法应用于雷达目标识别;2014年,她以第二发明人获得国防技术发明一等奖,2015年,又以第二发明人获得国家技术发明二等奖;2017年2月,她荣获第十三届“中国青年女科学家奖”。
  杜兰人如其名,如空谷幽兰,素净淡雅。不管是为人师表,传道授业,还是作为科学家,埋头实验,亦或是接受采访,谈及科研成果,她总是一副温柔舒雅的姿态,举止斯文,从容自然,让人心生亲近之意。
  谁也不会想到,这位80后木兰一样的女子,正在从事着雷达信号领域最为困难的研究方向之一——雷达目标识别技术,并且一做就是10余年。

十余载潜心钻研 攻坚“雷达智能化”
西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室教授 杜兰

从20世纪30年代起,用电磁波探测目标的雷达技术逐步被应用于防空。雷达最基本的功能,是对目标进行检测、跟踪、成像和识别,而在这四个基本功能中,识别功能是真正使雷达能够判断目标属性、在战时提升军队信息获取能力的重要功能。早在20世纪80年代雷达目标识别就被美国列为国防关键技术,受到美国等发达国家的高度重视。
  据杜兰介绍,从本科毕业设计时开始接触雷达目标识别,知道这是非常重要的军事技术,但在后来长期研究中,她逐渐了解到雷达目标识别是一个很小众的科研方向,在我国专门负责这块领域的科研人员寥寥无几。但是不可否认的是,雷达目标识别研究虽难,却是当时非常重要的军事技术。而让雷达识别目标的过程更加智能,这在当时的中国,是最具挑战性的研究方向,是一个不同学科间的“交叉地带”。对于雷达智能化这一项目,她解释道:“智能化的雷达和人工智能有些相似。不但能探测、跟踪目标,还能进一步判断目标的属性。”
  在师从保铮院士期间,杜兰接触到这一新兴并充满挑战的领域。“虽然读博期间取得了一些成绩,但是,博士快毕业时更多的却是危机感和瓶颈感,”杜兰坦承,“我们在雷达信号处理方面的研究是有优势的,但在机器学习和模式识别方面还有很大欠缺。要想让雷达目标识别研究更进一步,在结合雷达回波特性的基础上,还需要具备最新的机器学习和模式识别方面的知识。”出于这个原因,2007年9月,她前往美国杜克大学进行博士后访问学习。她所在的Lawrence Carin教授研究小组做的是基础的贝叶斯统计机器学习研究。正是这段时间,杜兰逐渐意识到让雷达具有更好的“学习”乃至“思考决断”的能力,才是让雷达智能化的关键。

收获累累硕果 兰花依旧淡淡香
杜兰证件照

为了实现雷达智能化,杜兰选择“贝叶斯机器学习”这一陌生的领域作为自己博士后期间需要攻克的新难关。她最早将贝叶斯统计学习方法应用于雷达目标识别,重点解决了小样本学习和噪声稳健两个关键性的工程应用问题。
  这是一个理论与实际反复磨合的过程。雷达目标识别不仅仅是理论问题,同时也涉及到系统工程问题。尽管有先进的理念作为支撑,在不同雷达平台上应用过程中,理论和实际的结合衍生出了不同的新的问题。回国后,杜兰和她的团队攻坚克难,经过在设备上调试、数据处理、再调试、再改进等一系列反复而漫长的过程,最终在国内首次将目标分类方法应用到了型号雷达系统中。这一成果为提升我国现有装备的信息获取能力作出了突出的贡献,她也因此荣2015年国家技术发明二等奖。
  十余载潜心钻研,十余载领头创新,杜兰和她的科研团队经历过无数失败,遭受过严重挫折,更收获了一个个喜人成果,实现了阶段性成功。她们不仅在雷达目标识别方面取得突破,在贝叶斯方法理论研究、图像处理、生物信号分析、智能交通管理等其他应用方面也备受关注。 然而这位人淡如兰的科研工作者,每每谈到目前已经取得的科研成果,总是目光清澈,虔诚谦恭。她微笑着说道:“谈不上成就,只能说取得了一些进展,这要十分感谢保铮老师的指导和引领。保老师教会我最基本的科研方法,首先是物理概念,其次是数学算法,还有归纳总结的能力以及做科研的严谨作风。”

科学家不分性别 巾帼不让须眉
图片来源于网络

研究雷达目标识别技术,时至今日仍然是一项十分艰苦的工作。相比于在实验室的理论研究,杜兰需要经常去实验场所从事与研究所合作的工程应用类项目。有些试验场条件异常艰苦,曾被认为不适合女性参加,但杜兰都乐于前往,从不说苦叫累。
  “无论是在求学读书的时候,还是工作以后,我都不曾因为自己是女性就对工作降低要求。其实女性与男性的智力水平在生物学意义上并不存在本质差异,只是在科研领域,如果要做到和男性同行一样好,女性就要付出更多。对我而言,雷达目标识别这个研究方向很重要,而我们现在还有很多问题没有解决,做的还不够好,所以,我不会放弃,也不觉得苦。”杜兰坚定的说。
  博士阶段学会了基本的科研方法,博士后阶段学会了如何把握理论前沿,回国工作以来,她在理论和应用相结合的研究中不断成长。
  对于杜兰来说,每前进一步都是新的挑战,每一次成绩的背后都是坚持的力量。最近初为人母的她,对事业和家庭的平衡有了新的感悟,身份角色的改变也让她对人生有了新的理解。她在感激家人和同事给自己的支持与鼓励的同时,也希望更多的人关注和理解女科研工作者,使她们可以更加坚定不移地追逐自己的科研梦想。(实习编辑/徐可越)