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方金兰/文

　他是年逾古稀的老科技工作者；他提出「用软件制造仪器、用软硬件相结合」的理论和关键技术成功打破振动与噪声、信号处理及虚拟仪器学术领域长期为国外公司垄断的局面，也让中国人在该领域有了绝对发言权；他四十年如一日忘我地工作着，正是源于这份执着与坚持，他攻克了振动与噪声及VI技术领域一道道世界性难题并填补了国内空白。这位老学者便是被誉为「中国虚拟仪器之父」的应怀樵教授，他的「虚拟仪器」不仅给长期缺乏原创元素的国内科技界带来无限活力，也让中国原创技术成功屹立于世界科技之林，为中华民族在国际科学界争了气。　　

　当前，作为一门十分重要的交叉技术学科的振动与噪声、信号处理与虚拟仪器技术在我国国民经济建设中正在发挥着越来越重要的作用。为深入了解此项技术在我国的发展及其应用情况，香港文汇报记者于近日专访了被誉为「虚拟仪器之父」的应怀樵教授。

走近东方所，掀开「虚拟仪器」神奇面纱

　近日，在位于北京中关村的北京东方振动和噪声技术研究所（简称东方所），记者如约见到了应怀樵教授。随着他的详细讲解，这个充满传奇色彩的「虚拟仪器」的神秘面纱被一一揭开。

　他介绍，「所谓『虚拟仪器』其实并非是传统的仪器，它是指集数据采集和信号调理器、信号处理技术与PC机技术于一体的『软件制造仪器』。」

　据了解，科学仪器与实验技术发展至今已经走过了仿真式、数字式、智能式三个阶段，从1983-1986年起，开始出现了第四代仪器即虚拟仪器（简称VI）。作为中国VI的创始人与奠基者，应怀樵教授是国内最早提出「VI」构想、最早提出和实现「用软件制造仪器」，「用软硬件相结合」来取代传统仪器的学者。他表示，VI经过二十多年的发展，目前已经取得重要进展，现已逐步取代了上述三类仪器。

　应教授回忆说，他自1964年浙江大学数学力学系应用力学专业毕业后的四十多年里，一直都在潜心钻研振动与噪声及信号处理SP和VI技术。他于1985年亲手创建了国内首家振动与噪声技术领域的科技实体即东方所。凭借40多年的经验和技术积淀，他带领东方所研发出包含112项自主创新的信号处理与VI新技术的原创产品即DASP虚拟仪器库、INV移动试验室。作为具有我国自主产权的VI产品，不但实现技术世界领先，而且其体积缩小至目前的仅有笔记本大小。

　东方所虚拟仪器库DASP和INV系列虚拟仪器的成功对提升我国在DSP及VI领域的学术科技水平有重大意义。从1979年我国提出「软件制造仪器」到1986年美国提出「软件即是仪器」，再到上世纪九十年代INV306和DASP系统到北美展出，VI基本实现了「把实验室拎着走」。「让INV系统走进每一个实验室，让DASP软件运行在每个实验台上。」这是应教授的理想。目前「把实验室拎着走」的想法已全面实现。

执着创新，铸就「东方」倚天长剑

　四十余年来，应教授夜以继日、呕心沥血，将自己的全部精力都投入到了VI的科学研究之中，在该技术的前沿领域取得了一次次的创新和突破。并在以下十大世界性难题方面取得重大突破：

　一、基于平台式设计的VI库技术。这一具有里程碑式划时代意义的新路线对仪器制造业和测试技术界产生巨大影响，代表了我国在VI研发方面的最高水平。

　二、变时基（VTB）传递函数（导纳）测量分析方法。达到国际领先水平，已获国家发明专利。已完成神舟飞船750吨移动发射平台、「长三捆」大型运载火箭、航天员超重训练机的模态试验等数十项国家重点项目，效果优良。

　三、高精度频率、幅值、相位和阻尼测量技术。东方所原创的高精度频率计和幅值计，软件的频率与幅值目前均可达到十进制12~14位数字测量精度，比国外常规方法提高精度100万倍，具有重大国际影响力。

　四、超低频信号快速测量技术。对于超低频信号（0.1~0.00001Hz）的快速准确测定，达到国际领先水平。

　五、倒熵谱分析方法。具有倒熵富、倒富熵、倒熵熵等三种倒谱，达到倒谱分析的国际领先水平。

　六、FFT/FT分析方法，是目前频谱细化的主要方法之一。

　七、振动全息AVD「一入三出」实时测试分析创新技术。原创提出了全程微积分方法，实现AVD「一入三出」振动全息实时动态连续测量，达到国际领先。

　八、自动化模态分析方法。通过此技术手段，一般人员通过简单操作即可获得专家级的模态分析结果。

　九、24位「双核」变幅基A/D高精度超量程160dB数采仪技术。达到国内首创，国际领先。

　十、突破了传递函数的测试及实时控制和反演关键技术，为提高仪器测量精度和范围开辟了新途径。此技术是一项世界难题。应教授原创提出由软件构成的在数采过程中实时快速精确测试幅频和相频曲线，并通过YSL专门技术实时实现传递函数的控制和反演，已在DASP软件中取得成功应用。此技术可以极大扩展仪器的频率测试范围，提高测试精度，极具国际竞争力。使得中美两国创造的虚拟仪器达到可以问鼎诺贝尔物理学奖的具有世界性重大意义的成果。其意义可与光纤之父诺奖得主高锟教授的「光纤通信」的成果相提并论。是中华民族继古代四大发明之后，对人类文明有重要意义和影响的现代发明之一。

　实践证明，「软件制造仪器」省掉大量昂贵和笨重的硬件材料和人力物力、设备、厂房及能源，便于生产、携带。目前，已广泛用于国防军工、航天航空等许多部门，参与完成火箭、神舟飞船、大桥、高铁、大型建筑和设备等上百项国家重大工程项目的测试。据不完全统计，东方所已有2000多家用户，累计经济效益超过1亿元，打破了此类仪器长期依赖进口的局面，为国家节省外汇约数亿美元。若在国内全面推广，其经济价值按我国2007年仪器产值估算，按软件取代硬件30%到一半计算，将会产生600多亿到1000多亿元/年的巨大价值。为促进技术变革和推动新兴产业的形成，造福国计民生发挥重大作用。

紧跟前沿科技 积极关注「实验室云时代」课题

 

　作为一直站在技术前沿且极具前瞻性思维和战略眼光的科技工作者，应教授提出「云智慧科学仪器实验室」的概念。他说「云智慧科学仪器实验室」=「VI+互联网+物联网（传感网）+网络式高性能数采仪+智能传感器+云计算+DASP等各种科学仪器软件包」，云式「智慧测试时代正向我们大步走来！」他表示，「智慧地球」被认为是振兴经济、建立全球竞争优势的关键战略，而「云智慧科学仪器」必将是科学仪器未来的发展方向。所以他建议国家应尽快开展「云智慧」的研究，并建立自己的「云智慧科学仪器实验室」与「云智慧故障诊断中心、医疗中心、教育中心、交通中心」。