李惠院士：杰青項目振奮了我的科學精神

 李惠   受訪者供圖

中國科學院院士、哈爾濱工業大學教授李惠是一名橋梁工程專家，研究方向為橋梁智能科學與技術，即通過人工智能與橋梁工程學科交叉監測橋梁結構健康狀態，為橋梁安全“把脈”。

李惠的研究成果廣泛應用于我國特大橋梁，如世界首座跨度超1000米的斜拉橋蘇通大橋、世界最大公鐵兩用橋滬蘇通大橋、浙江舟山西堠門大橋、粵港澳大灣區南沙大橋等。

李惠表示，獲得國家杰出青年科學基金項目（以下簡稱杰青項目）資助對其科學研究生涯影響巨大。“杰青項目振奮了我的科學精神，提升了我的科研品味，提高了我的科學研究尤其是基礎科學研究水平。”她近日在接受《中國科學報》采訪時說。

科學性、基礎性、創新性最重要

李惠曾于2005年獲得杰青項目資助。彼時，結構健康監測是新興交叉研究方向，她對這一方向極感興趣，獲得杰青項目資助讓她能靜下心來，長期從事這個嶄新且具挑戰性的研究。

談及撰寫杰青項目申請書的經歷，李惠表示，研究成果的科學性、基礎性、創新性是最重要的；其次，申請人的國內外學術影響力和活躍度也非常重要。“撰寫杰青項目申請書和準備答辯，是一個深刻思考個人研究對學科發展貢獻的過程。”她對《中國科學報》說。

自攻讀博士學位開始，李惠就致力于土木工程交叉創新研究。她是我國較早開展結構振動控制研究的學者，在主動調頻質量阻尼控制、半主動控制和形狀記憶合金自恢復智能控制領域取得了系列成果，尤其是提出了斜拉橋智能負剛度控制理論，大幅提升了振動控制效果，且深刻揭示了智能控制機理。

在杰青項目的資助下，李惠給自己設定更高的標準和要求——做具有更高創新水平的基礎研究。

“獲得杰青項目資助對我影響非常大，讓我的研究理念、研究品味發生了很大變化。”李惠說。

何為科研品味？李惠表示，好的科研品味是追求研究對象的本質，抓住其最核心、最本質的第一性原理；同時，要用數學語言對原理機制進行表述，從而使研究具有普適性。正如法國哲學家、物理學家笛卡爾所說，“一切問題都可以轉化為數學問題”。

帶著夢想啟航

當科學家是李惠兒時的夢想。受杰青項目資助，李惠獲得5年160萬元經費支持，這讓她帶著兒時的科研夢想揚帆啟航，開始研究結構健康監測。

大型橋梁造價昂貴。由于多處于潮濕、高鹽、臺風等惡劣環境中，且每天有大量車輛經過，腐蝕、疲勞等因素導致橋梁產生累積損傷，降低了安全性。此外，風致振動和地震等災害也會對橋梁服役安全造成很大威脅。

結構健康監測則是保障重大工程結構安全的重要技術。然而，如何實時準確監測和診斷一座大型橋梁的全生命周期健康，是一個國際難題。

針對這一難題，李惠率先將人工智能深度學習與橋梁工程交叉融合，研究橋梁結構健康診斷理論。

“結構健康診斷就是從數據中挖掘與橋梁健康有關的特征指標， 然后像給人看病一樣，診斷結構是否存在損傷、是否需要進行修復和控制，從而確保橋梁在全生命周期內安全運行。”李惠解釋說。

通過杰青項目的資助及后續15年的不懈創新，李惠建立了橋梁結構健康監測大數據挖掘與安全評定理論和技術體系，其中包括橋梁結構局部損傷的計算機視覺識別算法和相關模式機器學習算法、結構整體損傷的稀疏動力反演算法、橋梁結構流場偏微分方程機器學習算法、湍流物理機器學習模型、橋梁風致振動渦動力學及渦激振動識別與建模的物理機器學習算法，并將上述算法開發為軟件，廣泛應用于實際橋梁健康診斷，為保障大型橋梁服役安全提供了堅實的基礎理論和先進技術支撐。

這些成果讓李惠在國際上率先開辟并引領了結構健康監測數據科學的研究，使結構健康監測進入了一個新時期，推動了橋梁智慧科學與技術新領域的發展。

李惠的成果已經應用于國內外上百座大型橋梁監測數據的分析挖掘和安全診斷，能夠及時識別渦激振動并報警。

“橋梁是我國科技的一張名片。我國建設了世界上數量最多、規模最大的橋梁，橋梁科技和橋梁建設水平世界領先，其中也包括橋梁健康監測基礎理論、技術和系統。”李惠充滿信心地說。

李惠長期扎根這一研究領域，2015年，她獲得國際結構健康監測年度人物獎；2018年，她作為第一完成人完成的“大型橋梁結構健康監測數據挖掘與安全評定關鍵技術”項目，獲得國家科技進步獎二等獎；2021年，她因在橋梁健康監測基礎理論和工程實踐方面的貢獻，獲得美國土木工程師協會G.W.豪斯納獎章；2023年，她因在橋梁風工程機器學習理論和工程實踐方面的貢獻，獲得美國土木工程師協會R.H.斯坎倫獎章。

當前，我國正在推動數字化、信息化建設。橋梁結構健康監測技術不僅用于大型橋梁，未來其聯合人工智能技術還將廣泛應用于中小型橋梁。李惠希望進一步發展更先進、低造價的結構健康監測技術。

助力青年科學家攀登科研“珠峰”

從切身參與杰青項目申請，到多年擔任該項目評審專家，在李惠看來，“杰青項目是我國最好的人才資助項目之一，給青年人做頂尖成果提供了機會，為提高我國基礎科學研究水平發揮了巨大的作用”。

當前，走過30個年頭的杰青項目正在進行系列改革，其中包括三期滾動支持。首期5年400萬元（數學和管理科學每項為280萬元）資助期滿后，擇優遴選給予第二個5年滾動支持，資助強度加倍達到800萬元；資助期滿后，再擇優遴選給予第三個5年1600萬元的資助。

在李惠看來，“滾動支持”是一個積極舉措。一方面，它可以使獲得杰青項目的年輕人繼續努力，把項目做好，爭取滾動支持；另一方面，可以使他們靜下心來，長期聚焦更有挑戰性的難題的研究。

采訪中，李惠多次表示，應建立鼓勵青年科學家冒險、長期靜心攻關具有挑戰性課題的制度和環境，這樣青年科學家即使失敗也沒有后顧之憂。同時，年輕人要有勇氣、有夢想、有情懷，要把科學當成興趣，有強烈的好奇心，科學是事業而不是謀生的手段，只有這樣才能夠在杰青項目的滾動支持下，攀登科研領域的“珠峰”， 做出推動學科發展的歷史性重大成果，為建設科技強國作貢獻。

獲得杰青項目資助、實現人生理想的李惠，也希望為青少年圓夢出一份力。2021年8月，她帶領團隊設立“菁華智慧獎助學金”，每年捐款5萬元資助黑龍江省同樂村低收入家庭的大中小學生順利完成學業。此外，他們每年還給廣西金秀縣捐贈圖書500冊，供中小學生閱讀。

“教育是民族的大事，但這件事不能全靠國家，我們有能力也應該為國家教育作貢獻，讓困難家庭的孩子不因經濟問題而失學。我們也希望為孩子們樹立一個榜樣，等將來他們成長起來、有能力的時候，再去幫助其他有困難的人。”李惠說。