目光睿智,学识广博,谈吐间透着自信和一种由心而生的定力。
李洪兴,我院学术委员会主任。我国变论域自适应控制理论的首创者,国家级有突出贡献的中青年专家。

百折不挠,苦战7年多,李洪兴教授率领团队于今年6月18日在世界上首次实现了“空间四级倒立摆实物系统控制”。这一原创性达到世界领先水平的标志性科研成果,是其团队继2002年实现“二维四级倒立摆实物系统控制”,获得教育部自然科学一等奖后的又一重大突破。
再创奇迹,李洪兴教授仍一如往日的淡定。他说,如果没有团队一路走来的团结奋进,永不放弃的精神,就没有今天的成功。
“最初的成果诞生在临建棚里”
2002年盛夏。那是在走廊过道临时搭建起的一个被戏称为“三楼半”的棚子,因为地方足够高才能满足实验,而原来的实验室不够高,所以才有了“三楼半”的临建棚。身为北京师范大学数学系教授的李洪兴,带领科研团队就在临建棚里夜以继日地做着实验。酷热难耐,棚内没有空调,又不能吹电扇,因为实验要避免不必要的风力干扰。白天闷热,晚上蚊子叮咬,虽然汗流浃背,但大伙儿全然不当回事。
经过两个多月的鏖战,8月11日,世界上第一台“二维四级倒立摆实物控制”实验成功。教育部随后组织成果鉴定会,由12位著名专家组成的鉴定委员会一致认为,该成果是一项“原创性的具有国际领先水平的重大科研成果”。
这一重大成果所应用的就是李洪兴在1995年首次提出的变论域自适应控制理论。“变论域自适应控制理论,目前已应用于炼铝行业,今后将在半导体加工、机器人柔性控制、军事与航天等多个领域中得到应用。”回想当初的情形,李洪兴历历在目:“那时压力特别大,临建棚条件简陋,有碍观瞻,不知有多少人在瞅着我们。当四级倒立摆第一次立起来的时候,尽管只有几秒钟,但我们知道最终的成功就要到来了。”这一重大成果引起轰动,光明日报、科技日报、科学时报、中央电视台一频道、中央电视台十频道等多家媒体跟进做了报道。
李洪兴继续作战,将“空间多级倒立摆实物系统控制的实现”作为重要研究课题之一。2003年10月,又在世界上首次实现了空间三级倒立摆实物系统控制。教育部组织9位专家进行鉴定,仍然认为这是一项原创性具有国际领先水平的重大科研成果。该成果获得2005年度教育部自然科学二等奖。
“通俗地讲,二维倒立摆是在一个平面上运动的倒立摆,而空间倒立摆则是实现了左、右、前、后以及任何方向运动的倒立摆。”李洪兴进一步打比方:杂技演员手心向上可以平托一根立起的直杆,直杆上接续立上三根,依旧不倒,就是空间四级倒立摆。可惜,人类的反应和技能是不可能实现二级以上的倒立摆的。只有新的控制理论借助于机电一体化的设备才能实现。2004年以前,他们陆续实现了“二维四级倒立摆实物系统控制”和“空间三级倒立摆实物系统控制”。此后所做的“空间四级倒立摆实物系统控制”的研发,就是让类似杂技演员托杆这种平常人不可能做到和不可思议的现象,在实验室里通过实物控制系统设备实现。

“你要不停地审视自己的决定,当研究进入死胡同的时候,该放弃还是该继续就在你一念之间。”李洪兴解释道,从控制理论和控制工程的意义上讲,空间倒立摆实物系统控制的实现要比普通倒立摆的实现困难得多,不仅因为这样的系统其变量、非线性程度及不稳定性成倍增加,而且有关机械和电子器件的实现或选用也遇到瓶颈性的困难。他抓住问题的关键,紧咬不放,把变论域自适应控制理论在实际应用中演绎到极致,解决了碰到的一系列理论和实际难题。同时,针对电子器件的实现或选用遇到的“瓶颈”,在电子器件的精密度上下足功夫,一个器件加工十或二十套,从中优中选优,甚至派人到工厂直接“监工”加工质量。有的干脆自己动手打磨,精益求精。
七年多时间,李洪兴每天都在与时间赛跑。业内有“倒立摆是控制理论皇冠上的明珠”一说。李洪兴在应用数学、控制理论与控制工程、模式识别与人工智能交叉学科领域驰骋二十多年,厚重的理论积淀,捕捉科学问题的敏锐眼光,使他有接受挑战,摘取这颗明珠的底气。他是研究项目的指挥员,除了出差,大多“泡”在实验室,计算机模拟仿真——总结后调整运行程序——实物实验,每一次循环往复,都是总结失败教训、解决问题的过程。目标只有一个:让空间四级倒立摆实物像杂技演员手上的四根秆子一样立起来!
“屡败屡战考验着我们的承受力”
李洪兴体会最深的是,任何一次实验的开始到结束,过程可能短暂也可能漫长,实验,可以在最后一分钟发生各种状况,将之前的努力全部一次清光。这种事经常发生,此乃科研工作的一部分,你必须学会接受它,否则根本没办法继续下去。
但他领导的团队有一种不服输的精神。“实验室里有太多的失败,坚持,让我们看到了成功的希望。”李洪兴常常跳脱既定的模式和框框另辟蹊径,寻求一种不同的或独具创意的解决方案。每次失败后,他们至少要找出5种以上的原因,进行筛选,反复尝试,以便确定最后的直接原因。
难忘的是6月18日那天,下午4时30分。实验室鸦雀无声,李洪兴教授坐在计算机前操作,大家屏住呼吸,静静等待着,只见站在桌子上的王加银把扶住四级倒立摆的手轻轻地松开,刹那间,空间四级倒立摆稳稳地立住了,没有一丝震动。大家欢呼雀跃,相拥庆贺。

经受过无数失败打击不曾掉泪的男子汉们,此刻却变得柔弱起来,有的流下激动的泪水。太不容易了,为攻克这一世界难题,李老师带领科研团队整整奋战了7年!
李老师经常寄语学生们,大学期间只是获得了再学习的能力,走入社会还要温故知新才能不断进步。面对复杂社会的各种情况,你们要有能力做出自己独立的选择。只要有思想,就会有美好的未来,就能走向成功。
“有了一种境界可以心静如水”
“做科学研究,我的感悟是必须耐得住寂寞,没有突破时也许痛苦,但只要静下心来更多的时候还是充满乐趣。从事科研,热情、兴趣和探索未知世界的献身精神,是必不可少的。爱因斯坦、牛顿无不是从浓厚的兴趣开始,踏入科学研究的理想王国。”李洪兴如是说。
对大学精神、教授的品格,他也有自己的见解:“大学是象牙塔,应该远离喧嚣和浮躁。其实教授不能靠学校的牌子抬高自己的身价,关键是作出了什么成果。在名牌大学无所事事照样无‘价’可谈。”说到对人才的判断标准,他认为不应是论文数量的指标统计,或者考核材料的简单叠加。袁隆平发明杂交水稻,陈景润研究哥德巴赫猜想,成果都是实实在在的,都可以用一句话说清他们的成果。更重要的是他们给国家和社会作出了贡献,或者弘扬了科学精神。
静水深流。正因为崇尚这样的至高境界,李洪兴始终能够沉下心来一步一个脚印地走下去。
他读小学、中学时对数学、物理科目兴趣盎然,对无线电特别着迷,拆过家里的收音机,做过汽车、坦克模型。最大的喜好是逛书店。上中学时,显像管买不起,就花15元买个示波管装了台电视机,记得当时看的电影是《南征北战》。
李洪兴读的是南开大学数学系,从此与数学结缘。毕业后到天津工业大学工作,在教师中第一在国际刊物上发表论文。后师从北京师范大学汪培庄教授攻读博士,不仅学到了老师严谨的治学精神,更让他对应用数学、模糊控制理论等产生了浓厚兴趣。汪老师雄厚的理论功底,极大地影响了李洪兴日后对研究方向的选择。
岁月更迭,承上启下,李洪兴在前辈早期研究成果的基础上,继续深入探讨有关模糊控制理论及应用前景,延续着学术前辈们的追求和梦想。
“学生拿出去的论文就该是成熟的”
袁学海教授、王加银副教授跟随李洪兴多年,最清楚李老师干起工作来是个追求完美的人。汪德刚老师、博士后孙凯彪、博士生张永立、胡凯、郭海刚和谭彦华等都记得李老师指导自己时常说的那些中肯之言:科学研究留下的是有影响的成果和人文精神。既然瞄准了目标就要坚持不懈地做下去,要经得起外界功利的诱惑。论文能拿出去发表就应该是研究中精彩一刻的理论总结,只有非常成熟了才能出手,否则宁缺毋滥。著书立说更不是简单的事,好的专著应该是传世的。他还以哈佛大学和耶鲁大学的校训激励大家,树立追求真理和光明的远大理想。在李洪兴的影响和带动下,大家以严谨的治学精神踏踏实实搞科研,一心扑在攻克“空间四级倒立摆实物系统控制”的研究上。
在这个团队,有个共同认可的原则:细节决定成败。所以,也形成了一种默契,不管任何时候,任何情况下,对实验中的差错都是“零”容忍。器件不能有一点瑕疵。张永立是负责硬件设计的,他最清楚对每一个器件的要求标准之高。在6月18日实验成功前的4月初,空间四级倒立摆实物系统控制曾出现过瞬间的成功,但只立住了20秒。反复查找原因,是一个轴承套的精密度不够,重新处理又连续实验一个多月,才有了最终的久立而不倒。

李洪兴每每工作到深夜想起课题上的什么事给学生发短信或邮件是常有的事。为给一个新的研究选题做准备,他一段时间以来坚持自解与微分方程有关的泛函分析、微分流形和代数等方面的习题,50道为一组分批发给每个学生,已做完1000多道。他说,“做题过万道,下笔方有神”。谭彦华说,老师要求我们讲课一定要脱稿。经过严格训练,现在她每次上课或作报告都要把讲的内容理通和背熟。
对科学研究的执著,对探索精神的坚守,和不囿陈规大胆突破的勇气,让李洪兴教授无愧于鲜花和掌声。来到大连理工大学,对这里的工作环境和氛围,他感到满意和满足。如今,他所带领的团队登上了倒立摆研究领域又一新的高峰。当领略无限风光,极目远眺时,他们有憧憬,也有对更高目标的锁定。
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倒立摆仿真或实物控制实验是控制领域中用来检验某种控制理论或方法的典型方案。最初研究开始于20世纪50年代。美国麻省理工学院(MIT)的控制论专家根据火箭发射助推器原理设计出一级倒立摆实验设备,而后人们又参照双足机器人控制问题研制二级倒立摆控制设备,从而提高了检验控制理论或方法的能力,也拓宽了控制理论或方法的检验范围。三级倒立摆是由一、二级倒立摆演绎而来,它的实物系统控制实现已经是公认的难题。至于四级倒立摆实物系统控制的实现则是世界上空白的具有极大挑战性的课题。