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院友风采—— 1994 届院友卢新明教授:矿山里的数学家

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发表于 2024-6-27 16:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
院友风采—— 1994 届院友卢新明教授:矿山里的数学家

撰文 余欢 中国科学院数学与系统科学研究院 2024-06-27 14:39 北京



卢新明:现任山东蓝光软件有限公司任董事长兼总工程师、山东科技大学教授、博士生导师。1991 年进入中国科学院应用数学研究所学习,1994 年获理学博士学位,师从吴方研究员。主要研究方向:数字矿山软件、CAD 、计算机图形学、可视化等。

“我是下矿的人里最会搞数学的,也是搞数学的人里下过矿最多的!”1994 年毕业于中国科学院应用数学研究所(以下简称数学院)运筹学与控制论专业的卢新明教授,开玩笑说道。

今年,是卢新明教授从数学院毕业的第 30 年,虽已年过半百,卢新明仍然燃有一颗激情四射的“少年之心”。

作为现任山东蓝光软件有限公司任董事长兼总工程师、山东科技大学教授和博士生导师的卢新明,几乎一刻不停地活跃在科研与成果转化的第一线。

他是泰山学者攀登计划专家、全国五一劳动奖章获得者,享受国务院政府特殊津贴,1995 年英国剑桥国际传记中心授予他“The International leads in Achievement”,载入《世界名人录》; 2019 年他获得庆祝中华人民共和国成立 70 周年纪念章。

他更是深耕“智慧矿山”的“老牛”,粗略估计,他曾下过各种各样的一线矿井 500 余个,发表文章近百篇,获得国家科技进步二等奖 1 项,山东省科技进步一等奖 2 项和其他省部级科技奖 10 余项,先后主持近 30 项国家、省部级大项目,研究成果已经在 30 余个矿山企业的 400 余座矿山进行了应用。

在他心中,数学就是生产力,智慧矿山是值得奋斗一生的伟大事业。

用“数学 + ”的思维,践行“数学就是生产力”

1991 年,卢新明考入中国科学院应用数学研究所攻读运筹学与控制论专业,只用了不到 3 年时间,他就于 1994 年 4 月获得了博士学位。期间,他选择运筹学界和经济学界所关注的线性规划作为主攻目标,完成和发表了10 余篇学术论文,提出了一系列有效的新算法。其中以他为主完成的《线性规划有效算法》一文由《数值计算与计算机应用》杂志发表后,又被选入美国《Chinese Journal of Numerical Mathematics and Applications》杂志。

而考入数学所也是因为一场实至名归的“破格选拔”,通常来说,攻读博士学位需要有硕士学位,但彼时的卢新明只有本科学位。从山东矿业学院(现山东科技大学)计算数学专业本科毕业后,因师资缺乏,成绩突出的他自然而然地留校任教。

“没空”备考研究生,卢新明有很多事要忙:学习是重要的,他坚信“永远不能停止追求知识、追求真理的步伐”,以学生的身份选修了研究生课程,都取得了相应的学分;分享知识也是很重要的,通过自学,他又为学生了开设了多门高质量课程、主动勘误教材撰写最新的教学参考资料、撰写论文 26 篇、提出了通风网络分析与解算的新方法,形成了一个优化体系,达到了国际先进水平…… 1991 年,实在“拗不过”领导与同事们深造催促的卢新明考取了数学所,开启了他与数学所的一生缘分。

即使已经毕业 30 年,但回忆起在数学所学习的时候,卢新明脸上还是洋溢着幸福喜悦的笑容。

那是一段像海绵吸水一样飞速成长的时光,他收获了很多知识——“可以和数学水平顶尖的专家交流,了解国际最先进技术与研究”,还能“想学什么就学什么,只要是学习,买书导师是一定支持的!”很长一段时间里,卢新明都负责带头学习,学完了再教,带着整个课题组一起学。作为整个课题组里最早会编程的人,甚至导师吴方研究员(著名数学家、中国科学院数学与系统科学研究院应用数学研究所原所长)的计算机编程还是跟卢新明学入门的。

更重要的是,卢新明还收获了对自己学术信念上的肯定。数学是美的,这一点毋庸置疑,那也可以认为数学要是有用的吗?比如能不能用计算机解决数学问题,用数学解决工程问题?从读大学时,卢新明就有一个梦想,立足计算数学,解决黑色矿山开采难题。这颗小小的种子被导师吴方激励着“大胆生根”,吴方研究员鼓励他——就是要用数学方法解决实际问题!这就是数学报国!

用直击本质的眼光,解决最关键的问题

一块深埋地下千万年的煤炭要经过井田开拓、巷道掘进、地下开采、运输、筛选、清洗等一系列复杂流程,才能走向市场。

深耕矿山领域 40 多年后,卢新明总结:在采掘工作面,如何采用适合的方法和先进工艺,将煤炭安全、高效地开采出来非常关键。而地下开采长期存在着巷道掘进量大、产煤量少、通风条件恶劣等难题。

大学伊始,卢新明就问老师,矿业最难学的是什么领域?老师答,通风,数学问题解决不了,卡就卡在数学上了。好的,那就搞通风!通风系统是矿井的“呼吸系统”。它源源不断地将地面空气输送到井下,稀释和排除井下各种有毒有害气体和矿尘,也是防治煤与瓦斯爆炸、降温、除尘、灭火的重要技术手段。

还是一名大二学生时,卢新明就致力于解决改善矿山通风问题。在很多人看来,年轻人定这样的目标或有些好高骛远,但用他的话说,“在矿业学院学习,不就是要解决矿业领域最难的问题吗?”

他保持着极高的学习吸收效率,用直击本质的眼光,来解决科研或一线生产中最关键的问题,至于在解决这个问题的过程中要应对的艰难险阻和百转千回,他从不退缩——“所谓困难,就是用来克服的!”

而计算数学,就是卢新明的得力“武器”,专门攻克矿业开采领域那些尚未解决和无法解决的难题。卢新明坚信:“一个人的解决问题的能力与其数学能力成正比。”

这个正比背后还有一个朴素的道理:“知识不怕多,学得越多,总有它的用处。”他认为,无论是管理、科学还是工程,都与数学紧密相连。即使看起来神通广大无所不能的计算机,本质不还是 0 和 1 嘛。“如果觉得学得没用了,那不是学得太多了,而是学得太少,没有真正融会贯通!”卢新明如是解释。以通风为例,通风智能化不仅涉及空间科学、采矿技术和流体力学理论,更离不开数学、自动化、计算机和信息科学的底层支持。

从数学院毕业后,卢新明拒绝了很多明晃晃的高薪诱惑,又回到熟悉的矿业领域。

在他的带领下,山东蓝光软件有限公司应运而生,这是一支由博导、教授、博士、硕士组成的充满活力和创新精神的中青年科技队伍。他们的使命是为用户提供专家级的工具软件,构建可视化的计算平台,以信息化推动工业化,以信息技术更新传统产业。

用面向未来的行动,做服务社会的伟大贡献

仿佛被命运安排着,意外踏入矿业这片广阔天地,但卢新明从不纠结“选择”。至于对于探寻内心深处的答案——自己究竟是爱一行干一行,还是干一行爱一行,对他来说,似乎也并无太大意义。

他只简单而纯粹地觉得,“坚持了 40 多年,从未改变,我必须逐一攻克这个行业的难题!”

矿业行业,看似小众,却是国民经济发展的顶梁柱之一,对于经济发展和社会稳定有着不可或缺的作用。特别是中国,已成为全球最大的矿产品生产国、消费国和贸易国,对全球矿业发展的影响举足轻重。

每当提及此,卢新明的脸上总是洋溢着一种强烈的责任感、使命感以及由此而生的幸福感。

多年来,山东蓝光软件有限公司对采矿行业中的地质、测量、水文、通风、瓦斯、采掘、供电、矿压、运输、排水、设备管理等各个专业的理论和技术进行了深入研究,结合现代数学理论、计算机技术和互联网平台的最新成果,解决了采矿领域诸多的理论难题,成为目前采矿行业内领先的信息化解决方案提供商。

2024 年年初,《中共中央国务院关于全面推进美丽中国建设的意见》出台,矿业行业如何推进产业升级,提升产品质量,延长产业链,打造符合时代要求的绿色新兴矿产品,是行业高质量发展的关键内容。

智慧矿山被视为中国矿业转型发展的新路径,其将云计算、大数据、AI 等技术融入矿山中,最终实现少人化甚至无人化采矿。

在国内首次提出智慧矿山概念并落地后,卢新明又带头将“智慧矿山信息系统通用技术规范”上升为国家标准,研发的“面向数字化采矿的软件关键技术及应用”获得国家科技进步奖二等奖,他研发的成果也陆续应用到山东能源、国家能源、中煤集团等单位所属的 400 多个矿山。

在卢新明看来,智慧矿山要重点实现四个方面:第一,精准预警,安全是研发的起点与终点,要利用技术对地质灾害和危险源进行超前预知和防治;第二,透明地质,结束“赌石”一般的采矿逻辑,因为矿业只要“赌”,往往以人命为代价;第三,通风系统,一个卢新明与团队用了几十年时间,基本解决的行业难题;第四,智能化开采,人们在地面上对着大屏幕就能了解矿山任何地点、任何时间、任何方面的信息并做出相应决策。在卢新明的最高级设想中,未来,“一人采煤时代”甚至“无人采煤时代”都有望来临。

他人眼中的“成果不断”,其实是卢新明团队服务行业发展与社会需要所自然而然的积累。

成果分为三类,第一类成果——专利,代表着他们能够把现实问题转化为数学问题、物理问题,实现从无到有的技术突破;第二类成果——论文,象征着他们把智慧的结晶,与学界的同仁们共同分享;第三类成果——软件,直接改善一线行业的生产力。

也正是在这样的背景下,具有完全自主产权、不依赖于任何第三方软件的三维计算机辅助设计(CAD)/地理信息系统(GIS)一体化双功能平台,和成套智慧矿山软件产品诞生了,这些软件也结束了我国采矿软件长期依赖进口的历史。当山东能源枣矿集团付煤公司采用了卢新明团队研发的智慧矿山软件系统,结果令人震撼——工人减少了 70% ,效率却提高了 20 倍。

大道至简,总结自己的科研理念,卢新明有“三个必须”,必须摊开知识面,必须拓宽视野,必须尝试升华自己的理论思维。当然,如何去践行属于自己的“三个必须”呢?卢新明的答案也很简单,投身于真实而热烈的生活!

来源:中国科学院数学与系统科学研究院

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