“雷達目標識別這個研究方向很重要,而我們現在還有很多問題沒有解決,做的還不夠好,所以,我不會放棄,也不覺得苦。”

---- 杜蘭
青年女科學家杜蘭:打造“智慧化”大國利器

央視網消息:“獨創”“最早”“發明人”……西安電子科技大學電子工程學院教授杜蘭正在“雷達目標識別”研究領域穩步前進。她的團隊獨創性地最早提出了高分辨雷達回波統計識別框架;她最早將貝葉斯統計學習方法應用於雷達目標識別;2014年,她以第二發明人獲得國防技術發明一等獎,2015年,又以第二發明人獲得國家技術發明二等獎;2017年2月,她榮獲第十三屆“中國青年女科學家獎”。
  杜蘭人如其名,如空谷幽蘭,素凈淡雅。不管是為人師表,傳道授業,還是作為科學家,埋頭實驗,亦或是接受採訪,談及科研成果,她總是一副溫柔舒雅的姿態,舉止斯文,從容自然,讓人心生親近之意。
  誰也不會想到,這位80後木蘭一樣的女子,正在從事著雷達信號領域最為困難的研究方向之一——雷達目標識別技術,並且一做就是10餘年。

十余載潛心鑽研 攻堅“雷達智慧化”
西安電子科技大學雷達信號處理重點實驗室教授 杜蘭

從20世紀30年代起,用電磁波探測目標的雷達技術逐步被應用於防空。雷達最基本的功能,是對目標進行檢測、跟蹤、成像和識別,而在這四個基本功能中,識別功能是真正使雷達能夠判斷目標屬性、在戰時提升軍隊信息獲取能力的重要功能。早在20世紀80年代雷達目標識別就被美國列為國防關鍵技術,受到美國等發達國家的高度重視。
  據杜蘭介紹,從本科畢業設計時開始接觸雷達目標識別,知道這是非常重要的軍事技術,但在後來長期研究中,她逐漸了解到雷達目標識別是一個很小眾的科研方向,在我國專門負責這塊領域的科研人員寥寥無幾。但是不可否認的是,雷達目標識別研究雖難,卻是當時非常重要的軍事技術。而讓雷達識別目標的過程更加智慧,這在當時的中國,是最具挑戰性的研究方向,是一個不同學科間的“交叉地帶”。對於雷達智慧化這一項目,她解釋道:“智慧化的雷達和人工智慧有些相似。不但能探測、跟蹤目標,還能進一步判斷目標的屬性。”
  在師從保錚院士期間,杜蘭接觸到這一新興並充滿挑戰的領域。“雖然讀博期間取得了一些成績,但是,博士快畢業時更多的卻是危機感和瓶頸感,”杜蘭坦承,“我們在雷達信號處理方面的研究是有優勢的,但在機器學習和模式識別方面還有很大欠缺。要想讓雷達目標識別研究更進一步,在結合雷達回波特性的基礎上,還需要具備最新的機器學習和模式識別方面的知識。”出於這個原因,2007年9月,她前往美國杜克大學進行博士後訪問學習。她所在的Lawrence Carin教授研究小組做的是基礎的貝葉斯統計機器學習研究。正是這段時間,杜蘭逐漸意識到讓雷達具有更好的“學習”乃至“思考決斷”的能力,才是讓雷達智慧化的關鍵。

收穫纍纍碩果 蘭花依舊淡淡香
杜蘭證件照

為了實現雷達智慧化,杜蘭選擇“貝葉斯機器學習”這一陌生的領域作為自己博士後期間需要攻克的新難關。她最早將貝葉斯統計學習方法應用於雷達目標識別,重點解決了小樣本學習和噪聲穩健兩個關鍵性的工程應用問題。
  這是一個理論與實際反復磨合的過程。雷達目標識別不僅僅是理論問題,同時也涉及到系統工程問題。儘管有先進的理念作為支撐,在不同雷達平臺上應用過程中,理論和實際的結合衍生出了不同的新的問題。回國後,杜蘭和她的團隊攻堅克難,經過在設備上調試、數據處理、再調試、再改進等一系列反復而漫長的過程,最終在國內首次將目標分類方法應用到了型號雷達系統中。這一成果為提升我國現有裝備的信息獲取能力作出了突出的貢獻,她也因此榮獲2015年國家技術發明二等獎。
  十余載潛心鑽研,十余載領頭創新,杜蘭和她的科研團隊經歷過無數失敗,遭受過嚴重挫折,更收穫了一個個喜人成果,實現了階段性成功。她們不僅在雷達目標識別方面取得突破,在貝葉斯方法理論研究、圖像處理、生物信號分析、智慧交通管理等其他應用方面也備受關注。 然而這位人淡如蘭的科研工作者,每每談到目前已經取得的科研成果,總是目光清澈,虔誠謙恭。她微笑著説道:“談不上成就,只能説取得了一些進展,這要十分感謝保錚老師的指導和引領。保老師教會我最基本的科研方法,首先是物理概念,其次是數學算法,還有歸納總結的能力以及做科研的嚴謹作風。”

科學家不分性別 巾幗不讓鬚眉
圖片來源於網絡

研究雷達目標識別技術,時至今日仍然是一項十分艱苦的工作。相比于在實驗室的理論研究,杜蘭需要經常去實驗場所從事與研究所合作的工程應用類項目。有些試驗場條件異常艱苦,曾被認為不適合女性參加,但杜蘭都樂於前往,從不説苦叫累。
  “無論是在求學讀書的時候,還是工作以後,我都不曾因為自己是女性就對工作降低要求。其實女性與男性的智力水平在生物學意義上並不存在本質差異,只是在科研領域,如果要做到和男性同行一樣好,女性就要付出更多。對我而言,雷達目標識別這個研究方向很重要,而我們現在還有很多問題沒有解決,做的還不夠好,所以,我不會放棄,也不覺得苦。”杜蘭堅定的説。
  博士階段學會了基本的科研方法,博士後階段學會了如何把握理論前沿,回國工作以來,她在理論和應用相結合的研究中不斷成長。
  對於杜蘭來説,每前進一步都是新的挑戰,每一次成績的背後都是堅持的力量。最近初為人母的她,對事業和家庭的平衡有了新的感悟,身份角色的改變也讓她對人生有了新的理解。她在感激家人和同事給自己的支持與鼓勵的同時,也希望更多的人關注和理解女科研工作者,使她們可以更加堅定不移地追逐自己的科研夢想。(實習編輯/徐可越)