祝贺!李德仁、薛其坤获2023年度国家最高科学技术奖
研发家 | 2024-06-25 0

2023年度国家最高科学技术奖今天(6月24日)在北京揭晓,李德仁院士、薛其坤院士获得中国科技界崇高荣誉。

李德仁是著名的摄影测量与遥感学家,一直致力于提升我国测绘遥感对地观测水平。他攻克卫星遥感全球高精度定位及测图核心技术,解决了遥感卫星影像高精度处理的系列难题,带领团队研发全自动高精度航空与地面测量系统,为我国高精度高分辨率对地观测体系建设作出了杰出贡献。

 

薛其坤是凝聚态物理领域著名科学家,取得多项引领性的重要科学突破。他率领团队首次实验观测到量子反常霍尔效应,在国际上产生重大学术影响;在异质结体系中发现界面增强的高温超导电性,开启了国际高温超导领域的全新研究方向。

 

 

李德仁:推动我国向遥感强国跨越发展

 

中国科学院院士、中国工程院院士李德仁是国际著名的摄影测量与遥感学家,尽管已85岁高龄,依然活跃在科研一线。

中国科学院院士、中国工程院院士李德仁 东方IC 图(下同)

 

大家都知道,院士是我国科学领域最高学术称号,成功当选的无一不是领域翘楚。同时获得两院认可、获得“双院士”殊荣的,武汉大学李德仁教授便是其中一位。

 

他引领了我国传统测绘到信息化测绘遥感的根本性变革,推动了我国由遥感大国向遥感强国的跨越式发展,面对对地观测领域的“卡脖子”难题,他加速追赶国际先进水平……今天,李德仁院士接过了沉甸甸的2023年度国家最高科学技术奖证书。

 

“我这一生的工作,就是让测绘这一过程实现数字化、智能化、自动化、实时化。”李德仁感慨。

 

 

解决测量学百年难题

 

1939年,李德仁出生于江苏泰县的书香门第,自小成绩优异。高中时,受在课外兴趣小组得到的测量学启蒙,高考填报的12个志愿中,第八志愿便是航测与制图。

 

结果,原本报考数学力学系、打算研究火箭的他,意外被刚成立一年的武汉测绘制图学院录取,专业是航空摄影测量。

 

新中国成立初期,大规模经济建设和国防建设急需地图资料,发展测绘技术迫在眉睫。在学校里,他勤学好问、敢于质疑,给老师出的试卷、苏联专家编的教科书挑错,正因如此,引起了“中国摄影测量与遥感学科之父”王之卓的注意。

 

1978年,国家恢复研究生招生考试,39岁的李德仁如愿考上王之卓的研究生。三年后,李德仁院士以全优的成绩获得了硕士学位,站在中国测绘学界的前沿。

 

1982年,李德仁院士获得赴联邦德国学习交流的机会,在恩师的推荐下,他师从国际著名的摄影测量和遥感学家阿克曼教授。当时,阿克曼给了他一个航空测量领域极具挑战的难题——找到一个理论,能同时区分偶然误差、系统误差和粗差。

 

误差问题是当时的世界性难题,作为访问学者,李德仁在德国的时间只有两年多。他每天工作十几个小时,常在凌晨最后一个锁门,又在清晨第一个打开实验室大门,最终仅用一年零四个月的时间,就用德语完成了博士论文。而他的博士论文,解决了世界测量学上的百年难题——中国李德仁的名字在整个国际航测界回荡。

追上世界先进水平

 

“爱我中华”,这是李德仁的曾祖父留下的家训首句。

 

从德国毕业时,包括斯图加特大学在内的国外多家研究机构向李德仁伸出了橄榄枝,面对邀约,李德仁毅然选择回国,投入到祖国的建设中。

 

妻子朱宜萱在当时给他的信中写道:“你是一头牛,吃国家的草,一直到了45岁,你怎么不为国家为人民产点奶?你现在应当回来挤奶了,这是你做贡献的时候。”

 

回国后,李德仁加快了研究步伐,在他看来“有跨越才有创新,仅仅跟在人家后面做重复的研究,便总在后面”。面对世纪之交我国卫星、航空、地面系统等多方面存在差距的现状,李德仁提出:“中国要有自己的高分辨率卫星,要有自己的测绘卫星。”

 

据统计,2008年时,美国已经拥有在轨卫星超过400颗,中国只有20多颗。世界上不少发达国家已经有了自己的高分辨率对地观测卫星系统,而中国则苦苦追赶。

 

那时我国核心元器件依赖进口,只能买到次等品的硬件,但李德仁说:“用起来必须跟人家一样好,硬件不足软件补!器件的毛病通过计算机的理论和算法、人工智能的方法给它补上。”

 

2010年,我国高分辨率对地观测系统重大专项全面启动实施,李德仁担任项目副组长。随着“高分专项”的实施,比西方国家晚了近30年的中国遥感卫星研究,实现了从“有”到“好”的跨越式发展,卫星分辨率提高到民用0.5米,遥感信息服务时间从数小时缩短至八分钟,追上了世界先进水平。

 

“从我回国以后,了解中国跟外国的差距的时候,就认为我们要用最短的时间去追赶、去赶超,这个责任一直没有停,一直没有断。”李德仁表示。

由武汉大学牵头研制的“珞珈”系列卫星

 

 

从“玩微信”到“玩卫星”

 

针对卫星遥感存在的“成本高、效率低、不稳定、应用少”等问题,李德仁带领的团队把目光投向更远——“东方慧眼”智能遥感星座项目。

 

目前,由武汉大学牵头研制的“珞珈”系列卫星,已作为“先遣队”已经出发。“珞珈一号01星”“珞珈二号01星”和“珞珈三号01星”相继入轨,前往太空探路。

 

在2023年夏季河北省防汛救灾中,“珞珈二号”卫星就曾发挥重要作用,当时通过“珞珈二号”卫星获取河北受灾地区上空的雷达图像,观测到一处堤防决口,发布预警当天帮助6000余人安全转移,消除了安全隐患。“这就是雷达遥感的一个优势,全天时,全天候,可以做到工程级的应用。”

 

按照李德仁的计划,到2030年,整个星座在轨200多颗卫星,搭建起一张集定位、导航、通信、应急、搜救于一体的“太空网”,从“玩微信”到“玩卫星”,让每个人都可以用手机调用头顶的卫星,3至5分钟就能看到想看的地球图片或视频。

 

在武汉大学测绘学科师生眼里,李德仁有口皆碑:他站得高、看得远,是一位战略型科学家。2022年,在第24届国际摄影测量与遥感大会上,李德仁获颁国际摄影测量与遥感领域最具影响力的奖项之一——布洛克金奖,成为我国获此殊荣的第一人。

 

 

薛其坤:成功观测到量子反常霍尔效应

 

61岁的薛其坤,成为国家最高科学技术奖史上最年轻的获奖者。

 

2023年度国家最高科学技术奖获得者、清华大学教授薛其坤

 

多年来,薛其坤带领团队从事基础研究、探索物质世界,在科研创新之路上从未止步。在他心中,从事科学工作,除了实事求是,还要做到追求极致,踏踏实实走好每步路。

 

 

从0到1不能“跳跃”

 

量子反常霍尔效应未来可能应用于发展新一代低能耗电子器件,它是凝聚态物理中的一个重要量子效应。长期以来,使其“现身”并实现实验观测的难度极大,是众多研究者一生奋力追求的科学目标。

 

2009年起,薛其坤联合清华大学物理系、中国科学院物理研究所、美国斯坦福大学的多个研究组组成攻关团队,开始从拓扑绝缘体方向尝试突破。2012年底,在克服一道又一道难关后,薛其坤团队终于成功在实验中观测到量子反常霍尔效应。该成果于2013年发表在国际顶级期刊《科学》(Science)上,被审稿人称为“凝聚态物理界一项里程碑式的工作”。诺贝尔奖获得者杨振宁称:“这是从中国实验室里,第一次发表出了诺贝尔奖级的物理学论文!”

 

2015年,团队首次观测到量子反常霍尔效应的零电导平台;2017年,团队将量子反常霍尔效应观测温度提高了一个数量级,并首次实现量子反常霍尔效应多层结构;2018年,团队与合作者首次发现一种内禀磁性拓扑绝缘体,开启了国际上一个热点研究方向……

 

目前,薛其坤团队正沿着两个方向开展攻关,一个是量子反常霍尔效应以及拓扑绝缘体的相关领域研究,另一个是高温超导相关研究。“这是国际凝聚态物理领域最关注的研究方向,有利于推动物理学基础理论和相关学科发展,我们站在世界前沿。”他对此十分坚定。

 

一项技术的应用前景越大,涉及的科学技术问题往往越具有挑战性,原创性越强,其颠覆性意义也越大。这是21世纪基础研究的重要特点之一。在薛其坤看来,作为基础研究的团队,必须做好基础研究应该做的工作,为未来的应用打好科学基础。

 

“基础研究要有一种愚公移山的精神,坚持一代人、两代人,甚至几代人,把一件事情做好。”薛其坤不止一次地说,“从事基础研究不能跳跃。科学工作,最重要的是实事求是。在具体的科研工作中,一定不能作假、不能打折扣。”


“每个人都要有一种信念”

 

出生于山东蒙阴的薛其坤,说话时带有一些乡音。他曾自比为“一艘从沂蒙山区驶出的小船”,从家乡驶向无垠的大海,一路上经历不少风吹浪打。

 

年少时,他从来也没有想到过将来自己会成为物理学家。1980年,薛其坤考入了山东大学光学系。关于专业的选择,他只记得那时候物理成绩考得好,老师给他推荐了几个系,他就照着填,其中就包括光学系。读大二的时候,有一天薛其坤看到学校的报栏上贴着一些招生宣传资料,一看就挪不动步子了。他想,如果当了研究生也许就能做科学家,这是多么幸福的一件事啊。于是,怀着对科学朴素的向往,他决心考研。头两回考的分数不好,薛其坤并没有气馁,终于如愿考入中科院物理所。

 

“回看自己的人生历程,我感受到,每个人都要有一种信念。” 薛其坤坚信,当前开展原创性基础研究,需要一批乐于从事基础研究、敢于冲击科学难题的杰出人才。他觉得,杰出人才要具备扎实的理论基础,要有卓越的科学直觉,要有对探究自然奥秘或者思考科学问题的浓厚兴趣,要有百折不挠、追求极致、挑战极限的品质品格等。同时,还需要有为国家富强、民族复兴献身的远大抱负和理想。

不睡觉的时候基本都在工作

 

薛其坤有一个出了名的外号,叫“7-11院士”。熟悉他的人都知道,早上7点进实验室,一直干到晚上11点离开,这样的作息,薛其坤坚持了20年。“要把一个实验做得完美,可能会花费很长时间,有时甚至会通宵工作。想做好高质量的工作,离不开艰苦的奋斗。”

 

薛其坤经常和学生讲起当年自己“做针尖”的故事。攻读硕士期间,他用的实验仪器是场离子显微镜,样品是金属针尖。在导师的严格监督下,每天至少要试做3个针尖,先后做了1000多个,最终能在短时间内制作出接近实验要求的完美针尖。“科学精神的培养需要日积月累,需要高强度的反复训练和意志的磨炼,需要精益求精、脚踏实地做好每一次实验,不断挑战新的极限。”后来,在量子反常霍尔效应实验的样品制备测试过程中,薛其坤团队用5台精密仪器,制备测试了1000多个样品,几乎每天都在重复同一个实验,历时4年多才最终完成。

 

2020年11月起,薛其坤担任南方科技大学校长。身兼科学研究、人才培养、行政管理等多项职责,他更忙碌了。“我只要不睡觉的时候,基本上都在工作。”薛其坤笑言,“夜深人静时,与自然界、与文章打交道,那种感觉是幸福的。”

 

 

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