管曉宏
中國(guó)科學(xué)院院士、西安交通大學(xué)電子與信息學(xué)部主任管曉宏是我國(guó)著名系統(tǒng)工程學(xué)家。20世紀(jì)70年代，管曉宏曾是文工團(tuán)樂隊(duì)的笛手，同行和學(xué)生中流傳著這樣一句話——“不會(huì)吹長(zhǎng)笛的教授不是好院士”。
從能源電力系統(tǒng)優(yōu)化到網(wǎng)絡(luò)安全，管曉宏數(shù)十年如一日，瞄準(zhǔn)國(guó)家重大需求和重點(diǎn)領(lǐng)域，勇攀科學(xué)高峰。如同交響樂團(tuán)中不可或缺的指揮，他運(yùn)用數(shù)學(xué)模型與優(yōu)化算法這根“指揮棒”，精準(zhǔn)調(diào)控著復(fù)雜系統(tǒng)的每一個(gè)“音符”，讓看似雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)在算法的引導(dǎo)下演繹出和諧美妙的旋律。
1997年，管曉宏獲得國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱杰青項(xiàng)目）資助?！敖芮囗?xiàng)目當(dāng)時(shí)認(rèn)可了我的研究方向的重大意義，為我沿著這條路繼續(xù)從事科研建立了十足的信心?！惫軙院旮嬖V《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。
? ?迎難而上延續(xù)創(chuàng)新
1997年，管曉宏提交了杰青項(xiàng)目申請(qǐng)書。他在美國(guó)康涅狄格大學(xué)讀博期間，在與美國(guó)東北電力公司的合作項(xiàng)目中，提出并實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新的電力調(diào)度決策優(yōu)化方法，置換了軟件的關(guān)鍵部分，這項(xiàng)工作被合作企業(yè)稱贊為“置換原有程序的心臟”。
“我們發(fā)現(xiàn)原有軟件的功能還處于初級(jí)階段。”管曉宏說，“通過建立先進(jìn)的數(shù)學(xué)模型，引入最優(yōu)化算法，我們?cè)诳紤]復(fù)雜外部因素的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)資源的優(yōu)化調(diào)度?！?/span>
最終，這一創(chuàng)新方案將原本耗時(shí)一周的人工加計(jì)算機(jī)輔助決策周期縮短至一分鐘內(nèi)，顯著降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本并極大提高了效率。
杰青項(xiàng)目申請(qǐng)中，管曉宏計(jì)劃延續(xù)此前的創(chuàng)新工作，繼續(xù)在電力系統(tǒng)優(yōu)化方面開展深入研究。這一次，他的視野聚焦于中國(guó)，特別是西北地區(qū)復(fù)雜多樣的電力網(wǎng)絡(luò)。
西北電網(wǎng)涵蓋水電、火電等多種電源類型以及各類負(fù)載，其規(guī)模之大、結(jié)構(gòu)之復(fù)雜在當(dāng)時(shí)全球范圍內(nèi)位居前列。
在管曉宏看來，當(dāng)時(shí)盡管風(fēng)電和光伏發(fā)電尚未形成規(guī)模，但西北地區(qū)電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化已面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，尤其是黃河流域的水火電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度，復(fù)雜度遠(yuǎn)超美國(guó)同類系統(tǒng)。
“解決這個(gè)問題是國(guó)家重大需求，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重大意義。”管曉宏表示。
經(jīng)過嚴(yán)格評(píng)審，管曉宏順利獲得杰青項(xiàng)目資助。在杰青項(xiàng)目資助下，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)迎難而上，綜合考慮各種電源特性和負(fù)載需求，力求在保障穩(wěn)定供電的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)資源的高效利用和成本的有效控制。
最終，通過不懈努力，他們提出的電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度理論和方法在復(fù)雜性與創(chuàng)新性方面達(dá)到了世界一流水平。
令管曉宏感到欣慰的是，這項(xiàng)成果不僅解決了西北地區(qū)電力系統(tǒng)面臨的難題，也為我國(guó)能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展開辟了新路徑。
如今，回顧杰青項(xiàng)目的研究成果，管曉宏認(rèn)為，這項(xiàng)研究與當(dāng)前倡導(dǎo)發(fā)展綠色生產(chǎn)力的理念不謀而合，尤其在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)方面，其價(jià)值越發(fā)凸顯。
“面向未來，隨著原有問題的解決，應(yīng)當(dāng)把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向如何有效整合可再生能源，以及應(yīng)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)突破等高度不確定的挑戰(zhàn)上?！睘榇耍岢隽恕皻滟x能零碳智慧能源系統(tǒng)”，并擔(dān)任國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“含氫多能源供需系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”負(fù)責(zé)人。
2022年7月，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在陜西榆林建成了世界領(lǐng)先的氫賦能零碳智慧能源站并投入使用，實(shí)現(xiàn)了零碳和經(jīng)濟(jì)性的雙示范。
? ?見證與書寫歷史
回憶起20多年前申請(qǐng)杰青項(xiàng)目的點(diǎn)滴，管曉宏至今仍記憶猶新。彼時(shí)，距離他從美國(guó)當(dāng)時(shí)最大的電力公司太平洋燃?xì)馀c電力公司辭職回國(guó)工作剛剛兩年。
“當(dāng)時(shí)杰青項(xiàng)目啟動(dòng)不久，我剛回國(guó)，對(duì)項(xiàng)目的相關(guān)事宜不了解?！惫軙院昊貞浾f，“我對(duì)答辯一無(wú)所知，對(duì)答辯的要求、流程、重點(diǎn)完全沒有把握?！?/span>
一個(gè)小插曲是，1997年夏天，正在國(guó)外參加學(xué)術(shù)會(huì)議的管曉宏突然接到答辯的通知。他迅速行動(dòng)，馬上訂票，直飛北京，又馬不停蹄地轉(zhuǎn)機(jī)前往蘭州。答辯結(jié)束后，他從蘭州返回西安的途中，經(jīng)歷了一個(gè)特別的歷史時(shí)刻——乘坐我國(guó)最后一班由“圖－154”客機(jī)執(zhí)飛的航班，見證了我國(guó)航空史的重要時(shí)刻。
他記得，答辯現(xiàn)場(chǎng)沒有如今的電腦PPT演示，演講材料都印刷在透明膠片上，需要通過投影儀逐頁(yè)投射在屏幕上。就在這樣的答辯條件下，管曉宏書寫了自己科研生涯中的一段重要?dú)v史。
答辯中，由我國(guó)著名系統(tǒng)科學(xué)家于景元等組成的評(píng)審專家組對(duì)管曉宏的研究工作給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為他的研究植根于國(guó)內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，其復(fù)雜性甚至超過國(guó)外案例，保證了未來產(chǎn)出的創(chuàng)新性和實(shí)用性。
“這些此前出現(xiàn)在教科書中的專家的認(rèn)可，不僅是對(duì)我個(gè)人工作的肯定，還是對(duì)我未來科研方向的支持。”管曉宏表示，“這堅(jiān)定了我在國(guó)家自然科學(xué)基金資助下開展更深層次研究的決心?！?/span>
? ?藝術(shù)啟迪科學(xué)人生
作為一位科學(xué)家，管曉宏深受藝術(shù)的影響。少年時(shí)期，他只上了四年小學(xué)和一年半小學(xué)附設(shè)的初中班。
在沒有任何家人從事藝術(shù)工作的情況下，管曉宏不知道從哪里獲得了“藝術(shù)細(xì)胞”，找家里要了幾塊錢買了竹笛，學(xué)吹笛子且無(wú)師自通，進(jìn)步還很快。
就這樣，不滿15歲的管曉宏，有幸以笛手身份由臨時(shí)工轉(zhuǎn)正成為工廠的正式職工，后來當(dāng)了木工、鉗工、車工，其間自學(xué)了初中和高中的數(shù)理化全部課程，最終在1977年恢復(fù)高考時(shí)脫穎而出，被清華大學(xué)錄取。
“我感謝音樂，第一次改變了我的命運(yùn)；1977年恢復(fù)高考，則徹底改變了我的人生?！彼诮邮苊襟w采訪時(shí)表示。
管曉宏善于反向思考，這一思維方式不僅助力他解決科學(xué)研究中的困難與挑戰(zhàn)，也為探尋藝術(shù)與科學(xué)的交叉結(jié)合提供了新機(jī)遇。真正以科研為職業(yè)后，他依然堅(jiān)持以藝術(shù)啟迪科學(xué)。
管曉宏團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，音樂旋律的統(tǒng)計(jì)特性與自然界現(xiàn)象和工程系統(tǒng)呈現(xiàn)相同的“冪律分布”。這促使他們深入探討音樂旋律的數(shù)學(xué)本質(zhì)以及作曲家在創(chuàng)作時(shí)無(wú)意識(shí)追求的模式。在總結(jié)出音樂作曲理論中的3個(gè)數(shù)學(xué)特征后，他們構(gòu)建了一個(gè)新的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出音樂旋律的冪律。
基于上述研究，他們正在承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)交叉科學(xué)部專項(xiàng)項(xiàng)目“音樂智能量化和腦科學(xué)認(rèn)知研究”，期待在音樂人工智能領(lǐng)域取得創(chuàng)新成果。
近年來，管曉宏致力于通過教學(xué)實(shí)踐，讓學(xué)生在科學(xué)探索中融入藝術(shù)思維，從而推動(dòng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，為社會(huì)進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。
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