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生命熔铸    志在报国

说起应怀樵教授人们都会为了他的“坚韧与顽强、严谨与细致、厚爱与拼搏”的工作作风心生敬佩。古稀之年的应怀樵曾面对“3次中风、4次心梗”的生命挑战，但他依然怀揣一颗科技报国的理想信念，以超人的毅力、坚定的信念，战胜着病魔，执着奋进在创世界一流的“虚拟仪器”科研工作前沿，用生命熔铸着中国虚拟仪器的伟大事业。

1964年应怀樵从浙江大学毕业后进入中国铁道科学研究院工作。1965年参与了我国西部罗布泊核试验基地原子弹和氢弹的核爆炸防护工程研究测试工作。当时国内仪器缺乏，国外商品化的信号分析处理仪器大都是由硬件组成的模拟信号采集和谱分析仪器，不仅体积大、精度低、价格昂贵，且一般不能存储记录，不能实时检查现场测试记录结果，基本上不适合爆炸、冲击等非平稳信号瞬变过程的分析。怀着为国争光的雄心大志，年轻的应怀樵对振动噪声数据采集和频谱分析表现出浓厚的兴趣，并全身心投入到当时具有前沿性的数字计算机和信号处理分析技术研究中，钻研了FFT、MEM、ARMA和模态分析等方法。积淀了振动测试分析、频谱分析、模态分析、仪器研制、计算机编程技术及信号处理分析方面的丰富经验。1973年应怀樵教授开始自行尝试用数字计算机的软件数字积分和离散DFT谱分析取代传统硬件模拟积分和滤波的方法解决上述问题，并于1979年获得成功。这是虚拟仪器的最早成功范例。1979年在杭州召开的国防科委“核试验防护工程学术会议上”， 应教授从理论上提出虚拟仪器的核心概念“软件制造仪器”并正式发表，得到了当时主持会议的中科院力学所原所长郑哲敏院士（2012年国家最高科技奖得主）、清华大学原副校长张维院士、同济大学原校长李国豪院士的赞扬和支持,成为中国最早提出和实现“用软件制造仪器”、“用软硬件相结合”来取代传统的主要由硬件组成的模拟式仪器的学者。1983年应怀樵教授筹建了北京东方所的前身——振动技术咨询部，1985年应怀樵教授自筹资金创建了北京东方振动和噪声技术研究所，并不断攻克在科学仪器及测试领域长期存在世界性技术难题,创造性地提出并全面实现了“把试验室拎着走”的奋斗目标，开创了我国研制虚拟仪器产品的先河。

目前，由应怀樵研制出的便携式虚拟仪器可以满足多领域、多样化的应用和扩展需求，广泛用于科研院所、高等院校、国防军工、航天航空、船舶、机械、铁道、交通、建筑、石油、地震、计量等许多部门和行业。除1988年用于钱塘江大桥模态试验外，还完成了数十项重大工程项目试验测试工作，如1995年用于长三捆运载火箭全箭模态试验获得成功；1996年用于“神舟”号载人飞船移动发射平台模态试验获得成功；2004年用于航天员超重训练设备臂架系统模态分析获得成功；2008年用于北京奥运会场馆鸟巢的动态测试获得成功。参与完成了上百项国家重大工程项目的测试。累计经济效益超过2亿元，打破了此类仪器长期依赖进口的局面，为国家节省了数亿美元外汇。该成果如果全面推广，其经济价值按我国2007年仪器产值估算并以软件取代50%硬件的费用来计算，将产生1000亿元/年的巨大价值。与此同时，应怀樵教授与清华大学、北京大学、中科院力学所、中科院声学所、浙江大学、北京邮电大学、中国科技大学等10多个单位开展了项目合作，联合培养硕士、博士研究生和博士后30多名。应怀樵教授相继撰写和主编了《振动测试和分析》、《波形和频谱分析与随机数据处理》、《现代振动与噪声技术》等十多部专著与论文集，有三项成果获1978年全国科学大会奖；发表了倒熵谱与虚拟仪器等论文160多篇。完成121项振动噪声与信号处理方面的创新技术。应怀樵教授2001年获得全国优秀科技工作者荣誉称号。2009年，应怀樵教授提出了“云”智慧仪器概念，即“VI+互联网+物联网+网络高性能数采仪+智能传感器+云计算”，标志着第三次工业革命的悄然走来。2010年，应怀樵教授被评为《科学中国人》2009年度人物。

科技创新    世界领先

中国虚拟仪器的最大创新和贡献是应怀樵教授原创提出的"软件制造仪器"这一核心概念，并全面实现虚拟仪器库和移动试验室的强大功能。该系统含有一百多项新技术，有20多项居国际领先水平，其中变时基(VTB)传递函数(导纳)测量分析新方法，24位“双核”变幅基A/D高精度超量程160dB数采仪，高精度频率、幅值、相位和阻尼测量新技术，超低频信号快速测量新技术，传递函数实时反演控制，倒熵谱分析方法，FFT/DFT分析方法，AVD“一入三出”振动全息测量，自动化模态分析方法等诸多新方法新技术均突破了世界性难题，使我国科学研究和动态测试仪器从一般的低精度、低档次仪器跃入高端、高精度测量仪器的国际领先水平。

该创新研制的中国虚拟仪器DASP和INV移动试验室系统由各种功能的软件模块组成，包含数据采集分析、虚拟仪器库、信号发生器、模态分析与动力学修改、声学分析、旋转机械、路桥土木、振动台控制、计量检定、应用测试等10个一级模块及170多个二级模块，可不间断地进行大容量数据采集与信号处理，噪声分析，旋转机械分析，桩基检测与地基基础测试，振动台控制，路桥土木试验，信号发生，计量测试以及其它多种应用测试。仅模态分析模块就包括国际最新和本所发明的多种先进方法，可进行模态参数灵敏度扫描，动力修改的正、反问题计算，响应计算和载荷识别等；声学分析模块可进行声功率、声阵列、声品质分析。系统具有体积小，携带方便，功能强大，应用面广，便于扩展升级和更新换代等特点，配合笔记本电脑、数采仪和调理放大器、传感器，可同时实现测试、分析、显示、记录和存储等过程。其功能特性、应用范围及核心技术指标均优于国内外同类产品。而“便携式试验室”必将为科学仪器与科学试验领域带来一次深远的技术革命，其社会意义与经济意义十分巨大。

2011年12月23日在北京中关村上地信息产业基地举行“中国虚拟仪器DASP突破世界十大难题”暨“云智慧仪器首次试验成功”新闻发布会。在发布会上，中国振动工程学会振动与噪声分会理事长，中国虚拟仪器创始人应怀樵教授介绍了东方所多年来在VI技术前沿领域取得的一次次创新和突破（共有121项创新技术），特别是在基于平台式设计的VI库技术、传递函数的测试及实时控制和反演关键技术等十大世界性难题方面取得的重大突破：一是基于平台式设计的VI库技术。用软件制造仪器，软硬件结合取代传统仪器，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。二是变时基（VTB）传递函数（导纳）测量分析方法。这一测量分析方法达到国际领先水平，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、航天员超重训练机模态实验等数十项国家重点项目，效果优良。三是高精度频率、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，比国外常规方法提高精度100万倍，具有重大国际影响力。四是超低频信号快速测量技术，该技术达到国际领先水平。五是原创倒熵熵、倒熵富、倒富熵等三种倒熵谱分析方法，该分析方法达到倒谱分析的国际领先水平。六是FFT/DFT分析方法，该分析方法成为目前频谱细化主要方法之一，达到国际领先。七是振动全息AVD“一入三出”实时测试分析创新技术，原创性地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。八是自动化模态分析方法。一般人员通过简单操作即可获得专家级的模态分析结果。九是24位“双核”变幅基A/D高精度超量程160dB数采仪技术，该技术达到国内首创，国际领先。十是突破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新途径。此技术是一项世界难题，可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，处于国际领先水平。

诺奖征程    勇攀高峰

“虚拟仪器库——振动噪声、模态分析移动试验室新技术”是一项中华民族原创、对仪器仪表和测试技术发展有卓越贡献和深远影响的高科技成果。多年来通过与高等院校和科研院所合作、联合指导培养研究生方式，多单位协作持续创新、推广应用，该项目正在产生巨大的经济效益和社会效益，成为中国创造的知名品牌。也引起境内外媒体的高度关注和反响。《人民日报》、《光明日报》、《科技日报》等国内各大报纸和香港大公报、文汇报和凤凰网等媒体均有大幅报道。应教授被广大业内同行称为虚拟仪器的开拓者和奠基人。在2007年第二届全国虚拟仪器学术交流大会上，专家们充分肯定了应怀樵教授在虚拟仪器领域上的突出地位和卓越贡献，被誉为“中国虚拟仪器之父”。在各方面的关注、宣传和支持下，本项目应有可能问鼎和摘取诺贝尔奖，为国家争取更大荣誉。

香港科技杂志《创新中国》（2011年9月，总第24期）对本成果评价如下：

“他的成绩，使得中美两国同步创造的虚拟仪器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，被认为是可以问鼎诺贝尔物理奖的具有世界性重大意义的成果，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深远影响的现代发明之一”。

美国NI公司有关的专门论坛——GSDzone-LabVIEW图形化设计门户网站论坛也称赞应怀樵教授为“虚拟仪器最早的构建者”，其中第1#评论原文如下：

“上世纪60年代，实验室用火车拉着走，1973年应怀樵开始自行尝试用数字计算机的软件数字积分取代传统硬件模拟积分的方法解决上述难题，1979年获得成功。同年，作者提出“软件制造仪器”的概念，与7年后NI公司“软件是仪器”的概念不谋而合！”

    “其原创高精度频率计和幅值计YLS方法，克服FFT频率分析、频率步进值限制和泄漏的影响，1024点数据软件本身的频率和幅值可达到十进制12～14位数字测量精度。而国外的NI、LMS、BK只能达到5～7位十进制数字精度！”

开拓创新风雨路，诺奖征程攀高峰。应怀樵的“虚拟仪器库——振动噪声、模态分析移动试验室新技术”是具有民族自主知识产权的重大科技成果。该项目DASP虚拟仪器库软件和INV系列硬件产品于1993年3月走出国门，参加了北京新技术展览会赴加拿大多伦多展出，受到国外同行的青睐。在试验区给国家科委汇报材料的表扬名单中，DASP虚拟仪器产品排第一名（第二名是王选的北大方正汉字激光排版系统，瑞星防病毒卡排第三名）。这是当时我国功能最完善，技术水平最高，且完全具有民族自主知识产权的重大科技成果，代表了我国虚拟仪器研发的最高水平。2010年该项目获得北京市科学技术二等奖。 

采访后记

诺贝尔奖只授予在世的科学家，只能在世时获奖。作为本项目的第一完成人应怀樵教授已经72岁，体弱多病。时不我待，如果报奖工作一再拖延，恐怕会错失一次中国获取诺贝尔奖的机会。因为本成果是中华民族原创的，我国比美国早七年提出，许多关键技术居国际领先地位。前不久美国PCB公司已考虑与东方所合作，进行产品配套，但让人担心的是报奖时间越长越容易造成核心机密的泄密与流失，给国家造成损失。希望国家奖励办和北京市奖励办更多关心和支持该项成果，凝聚共识，承载托付，推动成果报奖和推广应用工作，帮助“抢救”该成果，为问鼎并摘取诺贝尔奖创造条件，实现中华民族共同的心愿！