弘揚科學(xué)家精神人物訪談錄
訪激光極端制造研究中心主任
[李琳院士]
受訪嘉賓：李琳院士
特邀記者：桑娜
★人物介紹★
李琳
英國皇家工程院院士，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所激光極端制造研究中心主任。
國際光子與激光工程學(xué)會會士，國際生產(chǎn)工程學(xué)會會士，美國激光學(xué)會會士和英國工程技術(shù)學(xué)會會士。曾任美國激光學(xué)會（LIA，激光加工領(lǐng)域最權(quán)威的國際學(xué)術(shù)機構(gòu)）主席、國際光子與激光工程學(xué)會（IAPLE）主席和英國工業(yè)激光用戶協(xié)會（AILU）主席等。發(fā)表了700余篇學(xué)術(shù)論文，申請激光先進制造專利60余項。
長期從事高效精密激光制孔、硬脆/復(fù)合材料激光加工、多材料增材制造、超分辨率激光加工等領(lǐng)域研究，工程創(chuàng)新成果已在多個行業(yè)實現(xiàn)了激光加工替代傳統(tǒng)加工；曾榮獲英國皇家工程院弗蘭克·惠特爾獎（英國皇家工程院學(xué)術(shù)榮譽）、美國激光學(xué)會肖洛獎（全球激光加工行業(yè)最高終身成就獎）、英國皇家學(xué)會沃爾夫森研究優(yōu)異獎、英國工業(yè)激光學(xué)會終生成就獎等多個重要學(xué)術(shù)及工程獎項。
提問Qustions&解答Answers
Part1 科研引領(lǐng)者
Q1
作為激光材料加工的先驅(qū)者，您長期從事激光打孔、焊接切割、表面處理、增材制造、及激光微納制造，應(yīng)用范圍涉及先進制造、生物醫(yī)療、新能源技術(shù)等多個交叉領(lǐng)域。您的研究工作涉獵廣、覆蓋面全，其中令您最驕傲的研究結(jié)果是哪一項呢？在這期間，發(fā)生了哪些科研趣事，或是面臨了怎樣的困難與瓶頸，您又是如何克服這些挫折，能否給我們分享一下寶貴的科研經(jīng)驗?zāi)兀?/strong>
@李琳院士：
我的研究主要集中在激光的先進制造技術(shù)和工程應(yīng)用領(lǐng)域。激光加工精度與激光波長有關(guān)。在空氣中光斑直徑理論極限是波長的1/2，這就是光的衍射極限。在激光精密加工的時候需要突破衍射極限。我們發(fā)明了偏角掃描微球陣列并行激光加工，將一束激光通過微球透鏡分成百萬束光，實現(xiàn)了幾十納米的加工精度，通過近場光學(xué)突破了衍射極限?？紤]到這個光路是否可以反過來，我們把微球和顯微鏡結(jié)合起來，實現(xiàn)了50納米的分辨率，真正地打破了衍射極限（可見光范圍這個極限是200納米）。這個發(fā)現(xiàn)讓我們很吃驚，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·通訊》雜志上，也被很多媒體報道這個科研工作。后來這個技術(shù)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，在半導(dǎo)體芯片檢測，安全檢測，納米材料觀測及生物醫(yī)療研究領(lǐng)域得到實際應(yīng)用。這個偶然的發(fā)現(xiàn)促成了新檢測技術(shù)的產(chǎn)生，也在工業(yè)中得到應(yīng)用，我想說只要用心，多思考，多實踐，敢于打破框框，新的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明有時會在偶然機會實現(xiàn)。
Q2
我看您在大連理工大學(xué)的本科專業(yè)是自動化控制，但最終攻讀的博士專業(yè)卻是激光工程，請問李院士您是怎么走進激光先進制造工程及微納光學(xué)這條路的呢？您與您的導(dǎo)師，激光材料加工之父Bill Steen教授之間又曾發(fā)生過哪些趣聞呢？
@李琳院士：
這其實也是一個巧合。一開始，我考到英國帝國理工大學(xué)電子工程系自動控制理論組，當時導(dǎo)師布置了輸出反饋控制系統(tǒng)的課題，我在國內(nèi)的理論基礎(chǔ)尚可，因此短短幾個月就完成了當時的課題。此時，正好碰到了華人博士在Steen教授實驗室一位華人博士生在用激光做金屬表面合金化。當時，國內(nèi)對激光還是比較陌生的。出于興趣，我主動約見了Steen教授，得知他承擔了需控制激光表面熔覆的國家項目。恰好我又具有自動化控制的學(xué)術(shù)背景，就這樣，我轉(zhuǎn)到Steen教授的課題組開始了我的激光之旅。
Part2 “頂天立地”做科研
Q1
您曾經(jīng)說過，“科研人應(yīng)該頂天立地。頂天，就是在科學(xué)上有最大的發(fā)現(xiàn)；立地，就是你的科研成果能轉(zhuǎn)化成實際可用的技術(shù)，在某種程度上推動社會發(fā)展”。您在2013年被英國皇家工程院授予弗蘭克·維特爵士（Sir Frank Whittle）勛章，這是英國工程最高的成就獎之一，且該勛章每年只有一枚，用于表彰在創(chuàng)新制造技術(shù)領(lǐng)域中的取得杰出成就，及產(chǎn)生經(jīng)濟和社會價值的人物。其中，獲獎評價里寫到：“您在制造業(yè)的工程創(chuàng)新方面取得了杰出和持續(xù)的研究成果，并且這些成果直接造福了英國經(jīng)濟。”請問您是如何看“科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)和社會發(fā)展”，三者的關(guān)系與聯(lián)系呢？
@李琳院士：
在1840年以前，中國的GDP曾經(jīng)是世界領(lǐng)先的。直到第一次工業(yè)革命，蒸汽機的發(fā)明實現(xiàn)了機械化。第二次工業(yè)革命，電的發(fā)現(xiàn)使西方的生產(chǎn)工具又有了一個突飛猛進的發(fā)展。之后的第三次工業(yè)革命，計算機的發(fā)明進一步提高了加工的效率。美國在這個過程中實現(xiàn)了科技領(lǐng)先，軍事領(lǐng)先和經(jīng)濟領(lǐng)先。這幾次工業(yè)革命從機械能、到電能、數(shù)字化，再到現(xiàn)在的智能化即第四次工業(yè)革命，制造工具的發(fā)展對整個社會的進步都起到了決定性作用。我們在近代鴉片戰(zhàn)爭時期備受欺凌，除了與當時的封建社會有關(guān)，還和我們落后的科學(xué)技術(shù)相關(guān)。所以說，科學(xué)技術(shù)對整個社會發(fā)展、國家生產(chǎn)力提高乃至人類文明的進步都起到了重要作用。
Q2
您在1994年開始組建自己的實驗室——曼徹斯特大學(xué)激光加工研究中心，2000年該研究中心正式成立，目前已成為英國大學(xué)中最大的激光加工研究中心之一，在英國乃至世界均享有很高聲譽。2019年美國激光學(xué)會肖洛Arthur L. Schawlow獎項評價您：“李琳在激光制造工藝方面進行了開創(chuàng)性研究和開發(fā)，并且他對技術(shù)商業(yè)化充滿創(chuàng)業(yè)動力和愿景?！弊鳛閯?chuàng)始人，您在整個研究中心的創(chuàng)立過程中，一定面對了很多挑戰(zhàn)和難關(guān)，關(guān)于這段行業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的經(jīng)歷，您有哪些理念和經(jīng)驗與大家分享的呢？
@李琳院士：
我們做工程技術(shù)的主要目的是解決實際工程問題。一方面，我們要做異想天開的事情，提出先進的方法并科學(xué)地證明方法的可行性，另一方面，要把這些方法和實際工程結(jié)合起來。在曼徹斯特大學(xué)激光加工研究中心，我們和60多家公司有合作，很多工程需求都是由這些公司提出來的，這樣的科研成果就會更有針對性?？蒲星捌?，大學(xué)起主導(dǎo)作用進行研發(fā)，公司從實際需求出發(fā)提出一些科學(xué)和技術(shù)挑戰(zhàn)；中、后期由公司主導(dǎo)做工業(yè)驗證，這一部分的開發(fā)當然也離不開大學(xué)的支持，大學(xué)起協(xié)助作用。這樣，整個科研鏈條更具備完整性。我們很多研究成果轉(zhuǎn)化都是通過校企合作的模式產(chǎn)生的。
Part3 生活感悟
Q1
1977年9月，中國教育部恢復(fù)已經(jīng)停止了10年的高考，當時李院士您剛剛高中畢業(yè)、下鄉(xiāng)半年，作為恢復(fù)高考后的第一屆大學(xué)生，您重返校園，前往當時的大連工學(xué)院，也就是現(xiàn)在的大連理工大學(xué)，李院士您能給我們這些青年學(xué)子，分享這段特別的青蔥歲月嗎？
@李琳院士：
我讀書時，經(jīng)過一段國家動蕩期——文革時期。我讀完小學(xué)一年級便停學(xué)兩年，之后直接跳級到3年級，由于學(xué)習(xí)好又跳到4年級。隨后跟隨父母（醫(yī)療工作者）上山下鄉(xiāng)支持農(nóng)村醫(yī)療事業(yè)，兩年后回到城市繼續(xù)學(xué)習(xí)，此時國家風(fēng)氣已經(jīng)稍好一些，但還是在政治運動上花費了很多時間。我中學(xué)畢業(yè)那年剛好是恢復(fù)高考第一年，畢業(yè)后先是分配到了鄉(xiāng)下。那時候生活艱苦，沒有時間復(fù)習(xí)，直到被派做土地測量工作后才有復(fù)習(xí)功課的時間。我參加了恢復(fù)后的第一屆高考，以第一志愿進入了大連工學(xué)院（現(xiàn)大連理工大學(xué)）電子工程系自動控制專業(yè)。
Q2
1982年，您本科畢業(yè)后，曾在沈陽工業(yè)學(xué)院任教過一段時間。在1983年9月，您考取了大連海運學(xué)院（即大連海事大學(xué)）的出國研究生，繼續(xù)深造。在當時的時代背景下，相當于現(xiàn)在的碩博連讀，國內(nèi)讀碩士、在國外讀博士。獨在異鄉(xiāng)為異客，每逢佳節(jié)倍思親。不管是文化差異，還是生活心態(tài)上，您在異國他鄉(xiāng)的海外求學(xué)經(jīng)歷一定非常特別，您在這期間都遇到了哪些困難，又是如何適應(yīng)的呢？
@李琳院士：
起初的國外求學(xué)還是挺不容易的。英國留學(xué)期間，我先是寄宿到一戶可提供工作日伙食的英國家庭中。當時英國政府提供全額學(xué)費資助，國家提供每月160英鎊的生活補助，而每月高達140英鎊的房租促使我周末選擇去餐廳打工，這樣一來可以改善拮據(jù)的留學(xué)生活，又可以為國內(nèi)的家人添置些家庭電器。后來，我便和幾位華人學(xué)生合租一套公寓。公寓離學(xué)校很遠，加上英國經(jīng)常下雨，騎車路上非常不便。除了生活條件的艱苦，國內(nèi)外文化差異也很大。比如，國人習(xí)慣性的大聲交談被誤認為是吵架；西方習(xí)慣實行分餐制，他們出入時會為后面的人扶門等。在言語理解上也是經(jīng)過很長一段時間才真正領(lǐng)悟到英國人表達不同意見的方式以鼓勵為主，先揚后抑，委婉地道出真實想法。盡管剛開始存在各種不適，隨著經(jīng)歷逐漸豐富也就慢慢適應(yīng)了海外生活。
Q3
我們知道，您不僅在自身的科學(xué)領(lǐng)域有所建樹，作為優(yōu)秀導(dǎo)師、學(xué)術(shù)先驅(qū)，我知道您還擅長許多樂器演奏，包括竹笛和二胡。您在中學(xué)和高中時就是學(xué)校樂隊的成員；在倫敦攻讀博士學(xué)位時，參加華人樂團；在曼徹斯特東方絲竹民樂隊，也經(jīng)常演出，還定期和學(xué)生舉行燒烤等活動……對于如何工作和生活的平衡，你有什么建議給年輕學(xué)子嗎？
@李琳院士：
科學(xué)研究大部分是枯燥的，倘若沒有個人愛好，就很容易鉆進自己的牛角尖。實際上，藝術(shù)和科學(xué)是相通的，它們都需要想象力和創(chuàng)造力。我們做科學(xué)工作，如果只是“死心眼、一根筋”的做一件事，就很容易疲勞。當我們換換腦子開展些文體活動，反而對我們做科研起到勞逸結(jié)合的作用。我想說，投入的時間和產(chǎn)出不一定成正比，核心在于如何利用好、管理好時間。
Part4 寄語青年學(xué)子
Q1
2019年英國機械工程師學(xué)會唐納德·朱利葉斯·格羅恩（Donal Julius Groen）獎評價您對機電一體化、制造業(yè)工程創(chuàng)新研究和教育均做出了杰出貢獻，特別是在激光增材制造領(lǐng)域。我們也知道，您非常注重人才教育與培養(yǎng)，指導(dǎo)畢業(yè)博士生已有60多位，他們遍布各個國家和各個領(lǐng)域。您經(jīng)常鼓勵學(xué)生要開拓創(chuàng)新，站在科學(xué)發(fā)展的最前沿。您認為，什么是青年科研工作者最應(yīng)該具備的素養(yǎng)和品質(zhì)？您對有志從事科學(xué)研究的青年學(xué)生有什么建議？
@李琳院士：
年輕人剛開始學(xué)習(xí)和科研都是很迷茫、沒有自信的，老師的作用就是引路，當然，也不能過分依賴老師。實際上，本科和研究生培養(yǎng)的最重要的能力就是獨立解決問題的能力。遇到問題要多閱讀資料、多去與別人討論，多問、多學(xué)、多思考。另外，不要害怕失敗，因為很多重要發(fā)現(xiàn)都是源自“失敗”。美國3M公司的一名工程師研發(fā)的膠水始終不粘，但當時教堂的牧師表示這正是他所需要的——使用這種膠水把紙粘上揭下對紙張不會有影響。于是這被做成明星產(chǎn)品每年幫助公司賺取好幾十億美元。所以，失敗是成功之母，一個項目的“失敗”很有可能促成另一個項目的成功。
Q2
您經(jīng)常與學(xué)生交流，也培育了許多學(xué)生，您對當前廣大的研究生職業(yè)發(fā)展規(guī)劃、或求職、或出國深造有哪些建議？
@李琳院士：
中國每年有不少學(xué)生去海外留學(xué)，正如事物具有兩面性一樣，有利有弊。出國深造的優(yōu)點在于能接觸到西方的文化和教育體系，尤其是一些創(chuàng)新思維和科研方法；但是國外的花銷比較多。其次，現(xiàn)在國內(nèi)科研條件不比國外差。另外，國外學(xué)生的培養(yǎng)技能更“專一化”只做科研；國內(nèi)學(xué)生除了做科研外，還會學(xué)習(xí)接待、交流等人際交往能力，他們的能力會更“全面綜合化”。總體來說，大家需要綜合自身條件以及社會關(guān)系來考量和選擇適合自己的路。
Q3
最后，可否為我們廣大青年學(xué)子送上寄語？
@李琳院士：
未來的世界是屬于年輕人的，一代人有一代人的使命，我們的使命主要是為年輕人提供科研舞臺。當前我們正處于第四次工業(yè)革命——人工智能到來的時代，先進制造工具對社會發(fā)展起至關(guān)重要的作用。目前，我們很多高端制造工具和儀器都是依賴進口，一些關(guān)鍵技術(shù)、前沿技術(shù)還是要落后一些。所以，我們新一代的年輕人，要把握機遇，在歷史的關(guān)鍵時刻，讓中國成為讓西方乃至全球仰視的大國、強國。
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