符利勇心系“國家事”

宋平

“要跳出一時一事、一地一己的局限，站到黨和國家需要的層面上去，將一名林業(yè)科研工作者的價值放大。”這是中國林科院資源信息研究所研究員符利勇經(jīng)常引述的一句話。

2009年，他報考中國科學(xué)院院士唐守正的博士研究生時，恩師對他講了這席話。從那時起，他就把恩師對自己的教誨記在了心上。

轉(zhuǎn)眼間，他已畢業(yè)10年，成長為科研團隊的帶頭人。他繼承導(dǎo)師的事業(yè)，在林業(yè)統(tǒng)計學(xué)里深耕細作，成為唐院士口中、心中的“得意門生”。

不久前，摘得第17屆中國青年科技獎的桂冠后，符利勇再次強調(diào)，“是導(dǎo)師的諄諄教誨啟發(fā)了我的科研認識，確立了我的人生道路”。

他說，作為一名科研人員，只有把自己的研究和國家的需要緊密結(jié)合起來，做到心系“國家事”，肩扛“國家責”，自身的價值才會真正得以體現(xiàn)。

林業(yè)統(tǒng)計領(lǐng)域的后起之秀

唐守正院士是公認的“林業(yè)界的統(tǒng)計學(xué)家”。他用數(shù)學(xué)方法解決了一個個林業(yè)難題，極大地推動了中國森林經(jīng)理學(xué)科和林業(yè)統(tǒng)計學(xué)科的發(fā)展。

一代大師可以造就或影響一個時代，但要想把這個事業(yè)繼續(xù)下去、發(fā)展下去，一個好的傳承人非常關(guān)鍵。為此，唐院士一直在眾多弟子中尋找可以繼承自己事業(yè)發(fā)展、壯大林業(yè)統(tǒng)計學(xué)學(xué)科的人才。直到2009年符利勇的加入，他才得償所愿。師生從此開啟了一段“亦師亦友”的探索之路。

2009年，在接到唐院士安排做非線性混合效應(yīng)模型這一研究任務(wù)時，符利勇連什么是非線性混合模型都不知道。他在互聯(lián)網(wǎng)上反復(fù)檢索，竟沒發(fā)現(xiàn)有這幾個字的組合。唯一的資料信息，只有唐院士推薦的幾本英文教材和英文文獻中才能見到，里面還都是公式。

領(lǐng)到任務(wù)的符利勇如泰山壓頂，倍感壓力。但他挺住了！

當時，全世界只有兩個統(tǒng)計軟件可運行非線性混合效應(yīng)模型，一個是SAS，一個是R/S-Plus。但這兩個軟件的核心算法都不對外公布。無奈，他只能自己一步步摸索著推導(dǎo)。

“推導(dǎo)的過程實在痛苦。我查閱了很多書，補習(xí)了很多統(tǒng)計學(xué)和運籌學(xué)的理論知識?！狈抡f，每一次推導(dǎo)完優(yōu)化算法，都要用程序來實現(xiàn)，動輒就幾萬行代碼，敲鍵盤敲到手指頭長繭。

點擊“start”的那一刻，是他心情最緊張的時刻。同樣的例子，同樣的模型，用SAS算一遍，用S-plus算一遍，再用自己編程的算法算一遍，結(jié)果必須完全一致才算成功。

后來，他在一位哈佛大學(xué)教授發(fā)表的線性混合效應(yīng)模型參數(shù)估計方法的論文中找到了靈感。根據(jù)論文的思路，他把非線性混合效應(yīng)模型通過一階泰勒展開，近似得到線性混合效應(yīng)模型，再利用線性混合效應(yīng)模型參數(shù)估計方法得出非線性混合效應(yīng)模型參數(shù)估計值，計算結(jié)果果然跟SAS的一樣。

這讓符利勇興奮不已，積壓10年的難題終于解決了！當時，唐院士比他更興奮。他清楚地記得當時的情景。

那一年，他臘月二十九才坐上了回家的火車。年三十的晚上，他和導(dǎo)師還在電話里討論工作。

2012年7月，符利勇博士畢業(yè)后順利地留在了唐院士課題組工作。師徒二人繼續(xù)并肩作戰(zhàn)。

幾年后，在唐院士的精心指導(dǎo)下，他首創(chuàng)正態(tài)非線性混合效應(yīng)模型的標準表達式，研發(fā)了“線性逼近-逐步2次規(guī)劃”算法，并證明穩(wěn)健性和收斂性。

該研究從根本上解決了困擾全球林業(yè)統(tǒng)計乃至整個生物統(tǒng)計領(lǐng)域的痛點和難點，打通了傳統(tǒng)非線性混合效應(yīng)模型僅局限于隨機因子為單水平和嵌套多水平這一堵點，攻克了世界范圍內(nèi)森林生長收獲預(yù)估模型不能處理交互隨機效應(yīng)的理論技術(shù)，極大提高了模型精度和適用范圍。

迄今為止，這一研究仍然處于國際領(lǐng)先地位。

他提出的系列近代統(tǒng)計模型及參數(shù)估計理論在國際上產(chǎn)生了較高的關(guān)注度，得到了國內(nèi)外同行的肯定。他先后被聘任為泛華統(tǒng)計協(xié)會統(tǒng)計軟件設(shè)計與開發(fā)分會副主席、美國新英格蘭地區(qū)統(tǒng)計學(xué)會會員。作為特邀嘉賓，他參加了第三屆國際生物計量學(xué)和生物統(tǒng)計學(xué)論壇并做大會報告。

符利勇說，能做唐老師的弟子是我的榮幸。這些年跟隨唐老師，學(xué)到了實實在在的本領(lǐng)。唐老師擅長把林業(yè)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，然后指導(dǎo)我們?nèi)绾蝺?yōu)化算法，去解決林業(yè)問題。這些看問題的角度和分析問題的方法，讓我受益終生。

無人機防火關(guān)鍵技術(shù)護航冬奧

從塞外森林氧吧，到冬奧雪上項目的主賽場，河北省張家口市崇禮區(qū)向世界展現(xiàn)出了自己的熱情和美。崇禮冬奧賽事順利舉辦的背后，有一支科研團隊默默奉獻護航。這就是符利勇領(lǐng)銜的無人機創(chuàng)新應(yīng)用團隊。

4支無人機小組，每組3人，從2021年1月1日開始，12人長期駐扎崇禮，每天堅持巡護。符利勇忘不了那段艱難而有意義的歲月。

盡管張家口崇禮賽區(qū)和團隊簽訂的1年合作服務(wù)協(xié)議在冬奧會開始前就已結(jié)束，但他帶領(lǐng)的無人機小組為了適應(yīng)新形勢、新變化，連續(xù)兩個春節(jié)假期堅守工作崗位，為冬奧生態(tài)安全保駕護航。

“辛苦是辛苦了點，但作為國家級科研團隊和地方政府合作，為社會提供科技服務(wù)，不應(yīng)該是一錘子買賣。更多的應(yīng)該是體現(xiàn)我們的責任和擔當?！?/p>

崇禮區(qū)是京津冀和晉冀蒙兩大經(jīng)濟圈交叉疊合的核心之地，境內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫。豐富的森林成就了崇禮天然獨特滑雪場的良好生態(tài)。然而，森林最大的“敵人”是火災(zāi)，有效防控森林火災(zāi)又是一個世界性的難題。特別是崇禮區(qū)特殊的地形地貌，山高林密，冬季大雪覆蓋，人員和車輛通達性差，給傳統(tǒng)森林防火巡護監(jiān)測造成極大困難。一旦發(fā)生森林火情，如果不能第一時間早發(fā)現(xiàn)、早撲救，小火極易釀成大災(zāi)，甚至風助火勢火燒連營，帶來破壞性與政治性影響，后果不堪設(shè)想。

為確保冬奧森林防火萬無一失，崇禮區(qū)在加大森林防火力量投入的同時，面向社會公開招標森林防火綜合體系建設(shè)無人機巡護監(jiān)測系統(tǒng)項目。

早在北京籌備冬奧會起，符利勇就在思考一個問題：作為林草科研國家隊，科研人員該如何以實際行動助力國家舉辦的這一盛事。

看到招標公告后，他迅速行動，積極組織，帶領(lǐng)中國林科院資源信息所無人機創(chuàng)新應(yīng)用團隊在最終的競標中脫穎而出，成為冬奧項目服務(wù)組成員。

在他看來，把自然資源無人機監(jiān)測技術(shù)研究成果應(yīng)用到森林防火中，為冬奧生態(tài)安全保障提供科技支撐服務(wù)，實現(xiàn)智能防火、科學(xué)防火、精準防火，是一項富有挑戰(zhàn)但意義非凡的任務(wù)。

在各方的大力支持下，他以資源信息所多學(xué)科專家為基礎(chǔ)，延攬業(yè)內(nèi)頂尖人才和合作伙伴，成立了地面調(diào)查、無人機專題數(shù)據(jù)采集、技術(shù)研發(fā)、軟件開發(fā)、無人機日常巡護、后勤保障、項目日報周報月報材料撰寫7個小組，分工協(xié)作，合力攻關(guān)。

經(jīng)與崇禮區(qū)林草局多次對接項目需求，他帶領(lǐng)團隊采用無人機技術(shù)、GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、遠程監(jiān)控技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及計算機技術(shù)，打造了森林防火綜合體系無人機巡護監(jiān)測系統(tǒng)。這是崇禮森林防火綜合體系建設(shè)項目中最重要的部分之一，是整個巡護監(jiān)測體系“一動一靜”中的“一動”。

在他的團隊努力下，無人機的機動靈活性與崇禮已建的73套森林防火高山視頻監(jiān)控交相呼應(yīng)，全面實現(xiàn)了冬奧核心區(qū)100%監(jiān)測，為崇禮森林資源安全和冬奧期間核心區(qū)“不冒煙、不見火”提供了重要支撐。

無人機巡護監(jiān)測系統(tǒng)是崇禮區(qū)森林草原防火的利器。無人機按照預(yù)定的航線進行空中巡查，將所獲取的影像數(shù)據(jù)傳輸給地面的指揮中心。一旦判定地面出現(xiàn)火情，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報。

項目執(zhí)行過程中，他帶領(lǐng)12名團隊成員長期堅持一線駐扎，戰(zhàn)風雨冰雪，斗新冠疫情，放棄了陪伴家人的所有假期，每天堅守在第一線，開展空中和地面巡護，確保了防火監(jiān)測零失誤。

自2021年1月啟動后，他的團隊及時發(fā)現(xiàn)早期火情10多次，上報并協(xié)助當?shù)厣址阑鸩块T進行了實時精準林火預(yù)測預(yù)警，真正實現(xiàn)了打早、打小、打了的林火防控要求。這項服務(wù)得到了奧組委和當?shù)卣母叨仍u價和認可。

這個項目建成了實時傳輸、自動精準識別和預(yù)警的無人機防火平臺，組織了高效的無人機巡護隊伍，開展了可燃物本底調(diào)查和信息提取，其中煙火識別技術(shù)和人員智能檢測技術(shù)已達國際先進水平。

崇禮區(qū)林草局副局長高全軍評價說，無人機防火平臺及巡護隊伍在項目執(zhí)行過程中表現(xiàn)突出，發(fā)現(xiàn)并預(yù)警了多起火情，協(xié)助崇禮區(qū)林草局實現(xiàn)了早發(fā)現(xiàn)、早出動、早撲滅的“三早”防火目標。

唐守正院士肯定該項目以服務(wù)國家冬奧大局需要為目標，將科學(xué)研究成果與實際應(yīng)用高度結(jié)合，極大地體現(xiàn)了無人機高新技術(shù)落地推廣的社會意義和商業(yè)價值。他建議，項目研究成果在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，提高我國林草防火信息化建設(shè)水平。

冬奧會成功舉辦后，符利勇說，“作為科研人員，在國家大事面前，在國家需要面前，我和我的團隊沒有缺席！”

在為國家奮斗中得到升華

2022年1月，符利勇作為中國林科院的青年科技代表，參加國家林草局組織的座談會，作了《擔當科技創(chuàng)新重任，做林草高質(zhì)量發(fā)展先行者》的主題發(fā)言。

他表示，不管自己取得什么樣的成績，我都不會忘記自己作為一名黨員及科研人員的職責和使命。

10余年的時間，他從一名博士研究生成長為自然資源無人機監(jiān)測應(yīng)用團隊的學(xué)科帶頭人，先后入選中國林科院“杰出青年”、國家林草局“百千萬人才工程”省部級人選、國家“萬人計劃”青年拔尖人才。

他說，這都離不開黨對青年科技人才的重視和培養(yǎng)。這也讓他更加堅定，要保持始終如一的定力，聽黨話、跟黨走。讓“小我”在為“大我”的奮斗中得到升華。

實現(xiàn)碳達峰、碳中和愿景目標，是我國向世界作出的莊嚴承諾。為了能有效回答我國森林的現(xiàn)有碳儲量有多少、潛在碳匯量有多少、未來我國森林碳匯還有多少提升空間等行業(yè)緊迫問題，符利勇帶領(lǐng)團隊又開始了新的努力。

他發(fā)揮林業(yè)統(tǒng)計學(xué)科優(yōu)勢，將非線性混合效應(yīng)模型方法引入到生物量建模研究中，系統(tǒng)提出了森林生物量建模和碳匯潛力預(yù)估新理論、新方法，并結(jié)合博弈論方法首次從理論上明晰了樹木生物量分配機理，大幅降低了生物量測算的不確定性，提高了模型精度。這些進展為現(xiàn)階段國家實施森林碳匯行動計劃、提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯增量、發(fā)揮森林碳匯主力軍作用提供了有力支撐。

如何精準測算全國退化林面積是長期困擾我國林草行業(yè)的技術(shù)痛點。面對這一難題，他潛心研究，結(jié)合森林生長收獲預(yù)估模型創(chuàng)新，提出了基于一類清查數(shù)據(jù)的全國喬木退化林面積測算方法。這項成果首次實現(xiàn)了對我國退化林面積的精準測算，填補了國內(nèi)退化林面積測算領(lǐng)域的空白，為國家實施森林質(zhì)量精準提升和國家儲備林建設(shè)工程等急難險重工作提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科技支撐。

在中國工程院2021全球工程前沿發(fā)布會上，他作為林草行業(yè)唯一代表，重點解讀了自己主持研發(fā)的“嚴重退化林與草地生態(tài)修復(fù)技術(shù)”。

2022年11月12日，第17屆“中國青年科技獎”頒獎典禮在2022世界青年科學(xué)家峰會開幕式上舉行，符利勇受到表彰。

面對榮譽和褒獎，他表示，繼續(xù)弘揚老一輩科學(xué)家精神，樹牢科技報國的信念，把個人的價值追求融入到黨和國家的重大需求之中，為實現(xiàn)國家“雙碳”戰(zhàn)略目標、林草事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻智慧和力量。