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青年女科学家杜兰:研究雷达目标识别的花木兰(图)
2017-03-13 阅读次数:

  2月28日,全国妇联、中国科协、中国联合国教科文组织全国委员会等宣布,授予10位优秀女性科技工作者第十三届“中国青年女科学家奖”。年轻的80后美女科学家——西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室教授杜兰光荣入选。

  杜兰,一位80后温柔舒雅的女子,但已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10余年。

  师出名门,花香自苦寒来

  “早在本科毕业设计我就已经开始接触了雷达目标识别,这个方向是我的导师保铮教授安排我去做的,后来通过一段时间的研究,我逐渐了解到雷达目标识别是一个很小众的科研方向,研究起来很难,很长一段时间内,在保老师的团队中没有老师专门去负责。”杜兰说。

  已耄年的保铮教授是我国雷达研究领域的学术权威,1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。

  据了解,雷达目标识技术在上世纪80年代就被美国列为国防关键技术之一,是关乎一个国家防御能力的重要技术范畴。同时涉及雷达目标识研究的问题,也一直都是学科中难啃的硬骨头难题。

  因为雷达目标识别是一个交叉方向,除了传统的雷达系统、信号处理之外,还涉及机器学习和模式识别,要通过回波特性分析目标属性。而对于虚假或伪装目标的识别,人们要确定一个基准的门线,以区别判断真实目标与虚假或伪装目标。

  “硕、博学习期间,我集中研究了高分辨雷达回波特性分析和统计建模。保老师一直很强调物理概念,所以,我们研究在结合雷达回波特性方面是很有特色的,也发表了多篇高水平的国际论文。”杜兰说。

  据悉,杜兰的博士学位论文曾获得全国百篇优秀博士论文奖。但博士仅仅是迈入研究难题领域大门的起步,特别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,我前往美国杜克大学进行博士后访问学习。我所在的Lawrence Carin教授研究小组在有关统计机器学习方面国际上很有名气,我在该小组做的是基础的贝叶斯统计机器学习研究。”杜兰介绍说。

  在杜克大学,学校有一项“Safe Ride”的福利,就是学校为了保障学生安全,晚上可以免费送住在附近的学生、博士后回公寓。那时候杜兰经常工作到凌晨1、2点,反复修改、纠正自己的设想,甚至3、4点,独自一人叫Safe Ride;时间长了,一个白头发、白胡子的司机都认识她了,经常在回家的路上和她聊天,问关于中国、关于科研工作的问题,也说做科研工作也好辛苦呀。回想起这段小插曲,杜兰印象很深刻。

  国外学习交流进修回国后,历经十多年攻关,杜兰带领研究团队在高分辨雷达回波特性分析的基础上,独创性的提出了高分辨回波统计识别框架,对应了一系列由简单到复杂的基于统计建模的识别方法。

  这种方法相对于传统识别方法,更适合于雷达目标高分辨回波的特性,在应对噪声、干扰和在线建库方面都更具优势。

  此外,为了使雷达目标识别技术满足实际应用的需求,杜兰也是最早将贝叶斯统计学习方法应用于雷达目标识别的学者,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。相关成果不仅在雷达目标识别方面受到关注,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的论文中多有被引用参考。

  “雷达目标识别不仅仅是理论问题,同时也涉及系统工程问题。”谈到团队项目获奖情况时杜兰介绍讲。

  “我们在国内首次将目标分类方法应用到了型号雷达系统中,实现了雷达目标识别理论方法的具体应用.......”

  “一个技术理论方法的实用化是一个不断试验、不断改进的长期过程,可能需要很长时间很多人的努力才能实现。在理论研究时,可能环境的设置都比较理想,但是在工程应用中,实际的系统环境,有限的系统资源和时间分配都与在实验室不同,利用有限的资源来实现目标识别的功能就需要不断地去改进和调试,这才是在应用中最大的困难。这个获奖的项目如果从初期的理论算法研究开始算起,前前后后一共经历了大概有15年的时间。”杜兰说。

  杜兰所在科研团队完成的雷达目标分类技术项目获得了2015年国家技术发明二等奖,为提升我国现有装备的信息获取能力做出了突出的贡献。

  据了解,当时因项目需要,杜兰和研究生在一年内需多次去外省荒凉某地处理数据,最长的时候要待近1个月。为了保证学校的教学工作,她只能多次往返西安和外场地,行程最紧的时候一周要往返两趟某地处理外场数据。

  学高为师,传承西电学风

  “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,其次才是数学算法,还有归纳总结的能力以及做科研的严谨和仔细。”谈到目前已经取得这这些成果,杜兰十分谦虚地如此而说。

  杜兰认为,对物理慨念的理解很重要!她深有体会。“博士学习期间,保老师通过实际案例的教导经历使我明白:数学算法固然重要,但更重要的是物理概念,只有把牢牢的把握住要解决的物理问题,才能用对、用好数学算法。这也是我们团队一直在延续坚守的一种研究理念。

  谈到培养研究生的体会,杜兰表示:“首先要严于律己,以我为表率,高标准、严要求,不断提升自己;其次是对科研能力和严谨科研作风的培养。”“延续着保铮老师对我的教导,我十分重视引导学生从物理层面把握新方法、新概念,不用一味地陷入算法和数学推导。”

  杜兰也重视对学生论文的修改,将保铮院士当年一字一个标点修改自己论文的做法用到了她自己学生的身上,帮助学生形成标准、规范的写作习惯。据悉,她们团队一直有着坚持读文章,定期做工作汇报和讨论组会的传统,以培养学生的归纳总结能力,加强学生之间的交流。

  “在报考研究生选择导师时,看到杜老师的介绍,对于如此年轻的老师取得如此大的成就感到很震撼,也因此报考了杜老师的研究生。然而上了研究生之后感到更加震撼,因为感觉不管我们多早来实验室,杜老师都已经坐在实验室开始工作了。”来自学校电子工程学院的研二学生刘彬说。

  “我非常重视专家在评审和答辩时提出的意见和问题,不仅在当时会思考回答,事后我也会反复琢磨,我认为这些专家是在帮助我把握自己的科研方向。而相比于称号和奖项,这才是最大的收获。”杜兰说。

  “我感觉科研工作贵在坚持,学习和研究雷达目标识别问题很难!一些同学、朋友和学生也问过我,女生做科研工作是不是太苦了。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,因喜欢这个学科,对于难题我不会放弃,有信心攻克它做出最好的!不觉得有多苦。”杜兰坚定地说。

  从一个西电小女生到今天的中国女青年科学家,杜兰每一步前行都是迎接挑战的结果,一个个成绩的背后都是学术创新力量的坚持和不懈努力的攀登。

  今天,作为2015年度教育部“长江学者奖励计划”入选者的杜兰才进入继续跋涉“雷达目标识别”领域崇山峻岭的佳境状态。

  责任编辑:张晓卉
 

作者:科学网 作者: 李直 张行勇 文章来源:中国科技网--科技日报(2017-03-10)
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