科技報國，立德樹人

張建

2012年仲夏，在清華大學(xué)夏季研究生畢業(yè)典禮暨學(xué)位授予儀式上，曹汛作為代表發(fā)言。他說，走上工作崗位后，定當(dāng)秉承愛國奉獻、追求卓越的精神，努力成就一流的事業(yè)，為祖國的繁榮貢獻自己的力量。

十年倏忽而過，誓言言猶在耳。

入職南京大學(xué)后，曹汛瞄準(zhǔn)科技前沿，面向國家需求，勇闖“無人區(qū)”，不斷攀登科研高峰。

科研戰(zhàn)場之外，曹汛埋首躬耕于三尺講臺。

傳道授業(yè)，立德樹人，曹汛積極鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生立志明德，勇挑重?fù)?dān)。

培養(yǎng)人才，是最重要的任務(wù)

受新冠肺炎疫情影響，線下教學(xué)、實驗、交流研討等活動暫時無法開展，曹汛的工作由線下轉(zhuǎn)到線上。

作為教授、博士生導(dǎo)師，他積極為本科生授課、指導(dǎo)博士和碩士的科研工作、帶領(lǐng)學(xué)生團隊參與各項學(xué)科競賽、帶領(lǐng)團隊推進各項科研工作、思考將研究成果進行轉(zhuǎn)化以解決實際問題。

作為國家重大科技專項專家組成員，他要和其他學(xué)者一起線上商討工作。

盡管日程表排滿，曹汛仍堅守一個原則：一定得安排時間與學(xué)生溝通。

培養(yǎng)人才是他為自己定下的重要任務(wù)。

2006年，曹汛從南京大學(xué)電子科學(xué)與工程系畢業(yè)，被保送到清華大學(xué)深造。

讀研期間，生活基本是“實驗室—食堂—宿舍”三點一線，單調(diào)但不枯燥。

他在科研上投入了足夠的熱情，“科研的課題是有樂趣的，很好玩?！?/p>

曹汛的博士答辯委員會主席陳熙霖研究員講過一個故事：給一個小孩買一個新玩具，小孩晚上不肯睡覺要一直玩，早晨醒來馬上就想到這個新玩具，估計在睡夢中也想著?！瓣惱蠋熣f，如果有一天你對自己的科研項目也是這樣癡迷，那么你離成功就不遠(yuǎn)了！”

曹汛的研究方向是計算攝像學(xué)。這是一個綜合信號處理、光學(xué)、視覺、圖形學(xué)等多種知識的交叉研究學(xué)科，要解決的是“看”的問題，就是怎么獲取視覺信息，因為人和客觀世界交互的信息量中70%～80%跟視覺有關(guān)。

眼見為實。“能看到”帶來的信息量很大，應(yīng)用場景也很多，比如軍事國防、工業(yè)檢測、安全生產(chǎn)監(jiān)控、數(shù)字經(jīng)濟和虛擬現(xiàn)實等。

要想“看到”，電子學(xué)上的裝備就是相機。圍繞相機的學(xué)科有電子、光學(xué)、人工智能等，圖像和視頻得到之后，還需要處理，所以還有計算和信號處理等軟件部分，這些學(xué)科的交叉就構(gòu)成了計算攝像學(xué)的學(xué)科方向。

雖然讀研期間遇到過實驗卡殼的狀況，但曹汛不急不躁，他當(dāng)時的目標(biāo)是取得原創(chuàng)的、最好的成果。直到2011年，也就是研究生讀到第5年時，他才發(fā)表博士階段的第一篇論文。

他說：“要在原創(chuàng)研究方面取得突破，肯定要沉寂一段時間，這段時間要耐得住寂寞。無論是基礎(chǔ)科學(xué)研究還是關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，都是厚積薄發(fā)的積累過程?！?/p>

2012年，曹汛參與的《立體視頻重建與顯示技術(shù)及裝置》課題獲得國家技術(shù)發(fā)明一等獎，他也成為最年輕的國家三大獎獲獎人之一。

博士畢業(yè)時，曹汛規(guī)劃了清晰的未來——要培養(yǎng)人才。

他跟導(dǎo)師戴瓊海院士聊了很多科研工作的想法。他覺得，所有的研究，只有培養(yǎng)出合格的人才，研究才能接續(xù)傳承，單打獨斗肯定不行。

當(dāng)時，很多大企業(yè)給他發(fā)Offer。讀研期間，他曾在歐美等地訪學(xué)，在國外也有不錯的工作機會。甚至畢業(yè)多年后，美國谷歌公司還給他發(fā)信息，希望他去谷歌工作。

他都不為所動。

曹汛認(rèn)為，這些工作或者機會也許能成就一項偉大的技術(shù)成果，但如果能成為一名老師，為國家培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才，意義更大。

他的目標(biāo)是在自己的研究領(lǐng)域培養(yǎng)出具有國際競爭力的人才梯隊。

學(xué)成歸來，曹汛入職母校南京大學(xué)，站上講臺，教書育人。

從當(dāng)學(xué)生到教學(xué)生，身份發(fā)生了變化，曹汛并沒花太多時間去適應(yīng)這個轉(zhuǎn)變。他把這份從容歸功于導(dǎo)師的眼光和格局。早在讀博的時候，他就開始帶一些低年級的同學(xué)團隊協(xié)作，“導(dǎo)師一直在培養(yǎng)我做這些事。教育也是有傳承的，我的老師把正確的方法教給我，我的教學(xué)科研工作自然而然就開展起來了?！?/p>

探索前沿，解決國家需求

關(guān)于成像，古已有之。公元前400年，中國的墨子最早發(fā)現(xiàn)小孔成像原理。

隨著時代的演進，人們發(fā)明了各種裝置用來留存時光和記憶，并進行科學(xué)研究。計算攝像學(xué)可以算是成像史上的第三次革命，讓人們更早介入成像的過程，且在成像過程中加入了“計算”和“智能”的元素。

曹汛介紹，上世紀(jì)90年代，美國的國防部門舉辦計算攝像學(xué)方向的學(xué)術(shù)會議。當(dāng)時，跟計算攝像學(xué)相關(guān)的學(xué)校有麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)等。國內(nèi)最早開設(shè)這門課程的就是清華大學(xué)。

“高大上”的科研聽起來與大眾相去甚遠(yuǎn)，其實，這門學(xué)科與大眾的生活息息相關(guān)。

以智能手機為例，相機和顯示已成為新推出手機中變量最多、研發(fā)投入也最大的元素。近十年來，手機廠商在計算攝像學(xué)方面的研究如火如荼，每家廠商都愿意跟計算攝像學(xué)的相關(guān)實驗室合作。為手機提供相機的供應(yīng)商，無論是硬件還是軟件，也都積極在這方面下大功夫。

還有就是汽車。

不論是新能源汽車，還是傳統(tǒng)的燃油車，近年來也都裝上了各式各樣的“眼睛”——相機裝置。以前開車，主要靠司機來判斷情況，現(xiàn)在的車靠電子“眼睛”來感知環(huán)境、感知三維空間，輔助駕駛，一輛車裝十幾個攝像頭都是正常的。

這兩個市場均已達萬億元級的規(guī)模，是全球廠商的必爭之地。

曹汛的研究開拓了相機的一個新維度——光譜信息。

他長期致力于光譜相機的視頻成像研究，推動了光譜成像技術(shù)由“靜態(tài)”到“動態(tài)”、由“圖像”到“視頻”的突破和跨越。

曹汛說，傳統(tǒng)的光譜相機只能獲取靜態(tài)的光譜數(shù)據(jù)，它需要一定的時間來掃描成像，就像給人拍照，被拍的人不能動，動了就不能成像了。

但是，光譜視頻成像很難。難點就在于如何在短曝光時間內(nèi)獲取高維光譜信息（一秒鐘百萬空間像素的高光譜視頻就達到接近10 GB的數(shù)據(jù)通量）;同時，構(gòu)建實際的視頻成像系統(tǒng)也具有相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)性。

難歸難，國際上的競爭一刻也沒停。

十年前，曹汛開始進行基礎(chǔ)研究時，美國的DARPA（美國國防部高級研究計劃局）和亞利桑那大學(xué)光學(xué)科學(xué)中心也在研究這項技術(shù)。當(dāng)時，這項技術(shù)屬于“無人區(qū)”，大家都在探索，尋找不同的技術(shù)路徑。

前路艱難，上下求索，十年磨一劍。在國家自然科學(xué)基金項目的支持下，曹汛的研究終于結(jié)出碩果。他提出了棱鏡—掩模調(diào)制的光譜視頻成像方法（PMVIS），并研制出系列光譜相機及裝置。

這樣的成果讓曹汛在領(lǐng)域內(nèi)、在國際上占得一席之地。他的研究被國際權(quán)威研究機構(gòu)（包括歐美的軍事研究機構(gòu)）評為當(dāng)前光譜視頻成像的三種代表性技術(shù)之一，研究的應(yīng)用場景包括軍事偵察、工業(yè)檢測等重點領(lǐng)域。

在美國，有實驗室基于美方的研究做出相機，用以檢測化工氣體泄漏，防止重大安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，我國也想引進這項技術(shù)。

曹汛對化工企業(yè)安全事故感觸頗深：“我剛開始研究工業(yè)安全生產(chǎn)檢測的時候，全國每年重大化工爆炸事故有200多起，造成各種經(jīng)濟和社會損失?！?/p>

這些事故的起因主要是化工氣體泄漏引起的爆炸和燃燒，但化工氣體最難“看見”，無聲無形，在空中到處飄。

要想揪出“元兇”，就需要一雙“火眼金睛”。

依托強有力的科研力量支撐，曹汛打造的“火眼金睛”（光譜預(yù)警相機）不僅能夠識別化工氣體，還能追蹤軌跡，從哪兒來、到哪兒去。他和應(yīng)急管理部對接，打造安全生產(chǎn)預(yù)警系統(tǒng)，從而實現(xiàn)化工企業(yè)生產(chǎn)隱患的早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警，降低重大事故的發(fā)生率。

“能排除一起事故，就能救回很多東西?！辈苎凑f。

立志明德，引導(dǎo)學(xué)生登高望遠(yuǎn)

在工作中，曹汛認(rèn)為自己是很嚴(yán)肅的老師。

“我并不是為了嚴(yán)肅而嚴(yán)肅，只是對事情比較認(rèn)真?！比绻麑W(xué)生在科研方向上進展慢了，或者遇到什么問題了，還是比較怕他的。

他喜歡對科研有興趣的學(xué)生，對待科研要有飽滿的熱情和濃厚的解決問題的欲望。

他還喜歡“傻”一點的學(xué)生?！吧鐣喜皇怯小碌睦褐髁x者’的說法嗎，做科研，太‘聰明’不行，要‘傻’一點，能耐得住寂寞，坐得住冷板凳，不能太功利，不能追求短、平、快的利益，這樣才能在科研的漫漫征途中沉下心來?！?/p>

青年學(xué)子應(yīng)當(dāng)樹立怎樣的理想信念？該追求什么樣的人生？

讀博時，曹汛接受的教育是：立大志、入主流、上大舞臺、干大事業(yè)。

他把這種理念帶到工作中，引導(dǎo)學(xué)生登高望遠(yuǎn)。

2021年4月，習(xí)近平總書記到清華大學(xué)考察，寄語學(xué)子“立大志、明大德、成大才、擔(dān)大任”。

曹汛認(rèn)為，總書記的論述是青年學(xué)子成長之路上最明亮的燈塔。

曹汛最推崇的前輩是榮獲“兩彈一星”功勛獎?wù)碌目茖W(xué)家程開甲?！俺滔壬谝淮翁と肓_布泊后，把一生中最好的20多年時光獻給了茫茫戈壁。在服務(wù)國家重大需求方面，程先生無論是精神，還是做事的方式和方法，抑或是科研水平，都是值得我們尊敬的榜樣?！?/p>

每一年，在研究生開學(xué)第一課上，曹汛都會向同學(xué)們傳遞這樣的觀點：要有責(zé)任感和使命感，扛起民族復(fù)興的重任，深入探索，久久為功，做一名專注的科技工作者?！皣蚁虼髮W(xué)傾注了豐富的教學(xué)、科研資源，如果我們沒有擔(dān)當(dāng)，是不是愧對國家的支持和人民的期待？”

從教十年，曹汛的付出獲得認(rèn)可，先后被評為師德先進個人和授課優(yōu)秀教師。

他認(rèn)為，要把當(dāng)老師的根本把握好，把立德樹人的根本任務(wù)執(zhí)行好。他不太關(guān)注學(xué)生怎么評價他，更關(guān)心自己指導(dǎo)的學(xué)生能否成才。

曹汛研究的領(lǐng)域有一項圖像視頻壓縮技術(shù)，這項技術(shù)在國際上是有標(biāo)準(zhǔn)的，這個標(biāo)準(zhǔn)涉及將來各個國家在國際市場上的經(jīng)濟利益劃分，國際上的商業(yè)巨頭都在“分蛋糕”?！坝械膰覟槭裁簇暙I大，將來的經(jīng)濟利益分得多，不就是因為技術(shù)厲害嗎？你的技術(shù)厲害，大家才用你的技術(shù)?！?/p>

科研團隊的老師和學(xué)生圍繞該技術(shù)的下一代評測標(biāo)準(zhǔn)開展攻關(guān)，有了初步成果之后，在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的測評中取得了不錯的成績，有點興奮。曹汛就跟團隊講，這還不是第一名，有什么可高興的？取得了第一名才有更強的話語權(quán)。

所以，曹汛反復(fù)向?qū)W生強調(diào)，志向要遠(yuǎn)大，要瞄準(zhǔn)最先進的方向，如果瞄都不瞄，那做出來的成績也就沒什么可看的了。

他永遠(yuǎn)鼓勵學(xué)生，一定要做到極致。

對話

《風(fēng)流一代》：你怎么教育本科生？

曹汛：對本科生，我還是注重培養(yǎng)、激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，希望他們更早地發(fā)現(xiàn)自己喜歡什么、擅長什么。如果做的事情是喜歡的，并且也是擅長的，應(yīng)該就能在自己的道路上繼續(xù)走下去。

《風(fēng)流一代》：你覺得現(xiàn)在的學(xué)生有什么變化？

曹汛：現(xiàn)在的學(xué)生有一個非常大的變化，就是獲取信息的渠道很多。我記得我上學(xué)的時候，獲取信息的渠道非常單一，無非就是學(xué)校的圖書館，那時候手機都很少。現(xiàn)在的學(xué)生跟我們那個時候已經(jīng)不一樣了。我舉個例子，我上學(xué)的時候，如果想學(xué)人工智能的知識，得去圖書館搶著借有限的幾本書。當(dāng)時大學(xué)生每個月的生活費就幾百元，復(fù)印一本書對我來說還是挺貴的?，F(xiàn)在，學(xué)生只要在網(wǎng)上一搜，相關(guān)的文字、講義、視頻很多。

這個變化對現(xiàn)在的學(xué)生來說有利有弊，對學(xué)生來說，可能第一步就是學(xué)會如何在浩如煙海的資料中找到有用的東西。

《風(fēng)流一代》：你為什么強調(diào)學(xué)生要保持專注？

曹汛：現(xiàn)在的學(xué)生，拿起手機，就會有很多誘惑，如游戲、購物、社交，時間很容易就被浪費掉了。對學(xué)生來說，在學(xué)習(xí)上保持專注的能力很重要。

《風(fēng)流一代》：除了教學(xué)、科研，你還指導(dǎo)學(xué)生參加競賽，如“挑戰(zhàn)杯”、研究生電子設(shè)計競賽，你主要做哪些工作？

曹汛：指導(dǎo)學(xué)生參加競賽，主要是綜合培養(yǎng)，是創(chuàng)新思維的訓(xùn)練。學(xué)生有好的想法，要做一個作品，要指導(dǎo)學(xué)生如何把想法付諸實踐。此外，還要對學(xué)生的思維方式、作品的工程性能、賽場的表達能力進行指導(dǎo)，要讓學(xué)生明白如何實現(xiàn)創(chuàng)新。

《風(fēng)流一代》：你已經(jīng)培養(yǎng)了多少研究生？

曹汛：目前，已經(jīng)有3名博士生、30多名碩士生畢業(yè)，他們進入高校、企業(yè)工作，已經(jīng)獨當(dāng)一面了。