新時(shí)代科技長(zhǎng)征路上的突圍者
——記北京大學(xué)工學(xué)院講席教授黎波

楊 戈 劉玉杰

一代人有一代人的“長(zhǎng)征”，一代人有一代人的使命。我們的祖輩為了推翻舊社會(huì)、解放全中國(guó)而奮斗；我們的父輩則致力于發(fā)展經(jīng)濟(jì)、富強(qiáng)國(guó)家。然而，經(jīng)濟(jì)的繁榮與人民的幸福需要有一個(gè)強(qiáng)大的國(guó)防和工業(yè)體系作為保障，改革開(kāi)放的成果需要科技這一把利劍來(lái)守護(hù)。正因如此，我們這一代的使命就更加重要：科技衛(wèi)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)！

——黎波

2021年的初冬，黎波博士又一次回到國(guó)內(nèi)。與以往每年兩三次的短暫回國(guó)交流與合作不同，這一回，黎波有了新的身份——北京大學(xué)工學(xué)院研究員、京東方講席教授、博士生導(dǎo)師。從此，他不再是往返于大洋彼岸之間，不以山海為遠(yuǎn)的候鳥(niǎo)，而成為一粒飽蓄力量的種子，將在祖國(guó)的科技土壤中扎下根去，助力國(guó)家在計(jì)算科學(xué)、極端力學(xué)，以及計(jì)算機(jī)仿真（CAE）工業(yè)軟件等領(lǐng)域的發(fā)展與突破。

多年海外留學(xué)與工作經(jīng)歷的浸染，讓黎波具有了幾分西方式的直率與坦誠(chéng)，但在舉手投足間，依然不難發(fā)現(xiàn)留在他身上那種屬于中國(guó)傳統(tǒng)知識(shí)分子的內(nèi)斂與擔(dān)當(dāng)。19年前，黎波踏上了美國(guó)的土地，在異國(guó)他鄉(xiāng)的學(xué)術(shù)領(lǐng)域里打拼。先后在美國(guó)加州理工學(xué)院和凱斯西儲(chǔ)大學(xué)學(xué)習(xí)與任教，長(zhǎng)期致力于材料在高溫、高壓、高應(yīng)變率與高加熱冷卻率等極端熱力學(xué)條件下動(dòng)態(tài)行為的理論與仿真計(jì)算研究，在多物理場(chǎng)強(qiáng)耦合數(shù)值模擬、先進(jìn)計(jì)算方法、多尺度材料建模、斷裂力學(xué)、增材制造以及超大型并行CAE工業(yè)軟件等方向取得了多項(xiàng)創(chuàng)新性成果。

黎波

在美國(guó)，黎波是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（N S F）、美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、美國(guó)能源部（DoE）、美國(guó)國(guó)防部（DoD）等機(jī)構(gòu)和科研院所的座上賓，主持和參與了多項(xiàng)由NSF、NASA、DoE、DoD資助的重要科研項(xiàng)目，以PI身份主持和參與的研究獲得經(jīng)費(fèi)支持超過(guò)數(shù)千萬(wàn)美元，并先后斬獲了美國(guó)國(guó)家航空航天局暑期教授獎(jiǎng)（NASA Summer Faculty Fellowship）與美國(guó)科學(xué)基金會(huì)杰出青年獎(jiǎng)（NSF Career Award）等一系列重量級(jí)的獎(jiǎng)項(xiàng)。

與此同時(shí)，一腔赤子之心的黎波時(shí)刻關(guān)注著國(guó)內(nèi)科學(xué)事業(yè)的發(fā)展，一心想把在國(guó)外所汲取的先進(jìn)知識(shí)帶回中國(guó)，報(bào)效祖國(guó)。所以，當(dāng)國(guó)家需要他時(shí)，他沒(méi)有絲毫的猶豫，毅然決然地選擇了放棄美國(guó)高校終身教授的優(yōu)厚待遇回國(guó)從頭開(kāi)始。黎波說(shuō)：“這其實(shí)是水到渠成的事，也緣于我一生都無(wú)法割舍的家國(guó)情懷。”

奮進(jìn)之路

興趣是一個(gè)人積極探究事物的原動(dòng)力，只有擁有濃厚的興趣才是人們不懼艱難、堅(jiān)持鉆研下去的源泉，也只有這樣才會(huì)最終走向成功。黎波的成長(zhǎng)經(jīng)歷正是如此。

出生于鄉(xiāng)村家庭的黎波，父親從事汽修工作。“我從小就在汽修廠里面玩，天天鼓搗那些機(jī)械零部件，所以自然而然地對(duì)機(jī)械產(chǎn)生了濃厚的興趣?！崩璨ɑ貞浀?，高中的時(shí)候自己經(jīng)常看編程方面的書(shū)籍，雖然20世紀(jì)90年代初，個(gè)人電腦在中國(guó)的一線城市都尚未普及，但是父母為了支持他的興趣愛(ài)好，專門為他買了一臺(tái)可以用來(lái)編程的學(xué)習(xí)機(jī)。黎波就是利用這臺(tái)簡(jiǎn)陋的學(xué)習(xí)機(jī)，在寒暑假里自學(xué)完成了國(guó)際信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽的全部題目。

彼時(shí)，年少的黎波對(duì)于未來(lái)世界充滿了幻想，特別是科幻世界中的星辰大海，“滿腦子都是外太空的事情，希望有一天能夠幫助人類遨游宇宙”。帶著這種宏愿，黎波在高考填報(bào)志愿的時(shí)候義無(wú)反顧地選擇了北京航空航天大學(xué)，并順利地被名列航空航天學(xué)科領(lǐng)域全國(guó)第一的飛行器動(dòng)力工程專業(yè)錄取。

進(jìn)入北航學(xué)習(xí)之后，一個(gè)全新的世界展開(kāi)在黎波面前?！袄舷壬鷤兘o我們講了航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的整個(gè)歷程、設(shè)計(jì)上的難點(diǎn)，以及今后發(fā)展的方向，給我非常大的觸動(dòng)和啟發(fā)?！鼻拜叺慕虒?dǎo)讓黎波明白了往往看似非常小的一個(gè)問(wèn)題或細(xì)節(jié)里面涉及的通常是一個(gè)非常龐大的學(xué)科，每個(gè)公式、符號(hào)和參數(shù)都承載著龐大的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的累積，“需要先把基礎(chǔ)打牢，只有在基礎(chǔ)理論方向做出突破，才能真正在工程中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新”。

黎波（中）在加州理工學(xué)院畢業(yè)時(shí)的合影

本科畢業(yè)時(shí)，黎波由于出色的成績(jī)被保送攻讀北航的碩士研究生，進(jìn)入到王榮橋教授的項(xiàng)目組。“王老師主要研究的是發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，除了做很多實(shí)驗(yàn)外，還要開(kāi)展大量的數(shù)值模擬研究，這是我一直以來(lái)特別感興趣的?！庇?jì)算機(jī)模擬在當(dāng)時(shí)也是國(guó)內(nèi)非常前沿的研究方向，王榮橋?qū)⒗璨◣нM(jìn)了理念先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)殿堂。黎波在此期間做了大量的工作，并深入沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠的一線，幫助他們建立了零部件自動(dòng)化設(shè)計(jì)與數(shù)值分析系統(tǒng)，同時(shí)也發(fā)表了多篇重要的論文。

在這個(gè)過(guò)程中，黎波接觸到了計(jì)算力學(xué)。這是一門極具挑戰(zhàn)的交叉學(xué)科，需要掌握高深的數(shù)學(xué)理論，深入理解物理與力學(xué)知識(shí)，并具備非常扎實(shí)的計(jì)算機(jī)理論功底與動(dòng)手編程能力?！巴趵蠋熃o我推薦了一本《計(jì)算材料學(xué)》，讀完之后令我大為震撼，發(fā)現(xiàn)很多工程上的問(wèn)題從物質(zhì)原子到材料結(jié)構(gòu)，從微觀到宏觀尺度，都可以利用數(shù)學(xué)理論建立一個(gè)比較完備的描述和理解，找出背后的物理規(guī)律和力學(xué)模型，從而幫助你優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，確定最佳的解決方案。如果需要通過(guò)試驗(yàn)一個(gè)一個(gè)盲目地去試錯(cuò)，一來(lái)耽誤的時(shí)間太多、成本太高，同時(shí)不確定性的因素太多，很難高效地找到一組最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)?！?/p>

古希臘哲學(xué)家芝諾曾說(shuō)過(guò)：“人的知識(shí)就好比一個(gè)圓圈，圓圈里面是已知的，圓圈外面是未知的。你知道得越多，圓圈也就越大，你不知道的也就越多。”《計(jì)算材料學(xué)》成為黎波不斷攀登科學(xué)高峰路上的一塊指示標(biāo)，也激發(fā)了他走出去看世界的想法。

當(dāng)時(shí)，航空航天領(lǐng)域在全世界排名第一的是美國(guó)加州理工學(xué)院（California Institute of Technology）的航空系。航空系每年從全世界只招收15名左右的學(xué)生，這一名額分配到中國(guó)，基本上每年只招收一名學(xué)生。作為世界頂尖名校，加州理工學(xué)院規(guī)模雖小，全校只有區(qū)區(qū)兩千學(xué)生和老師，但卻彰顯了卓越和雄心。那里集結(jié)了世界上最聰明的學(xué)生，還有最具創(chuàng)新性的研究設(shè)施，學(xué)院的教職員工和校友的貢獻(xiàn)贏得了來(lái)自美國(guó)和國(guó)際科學(xué)界的認(rèn)可，其中包括多項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)的獲得者，幾乎一半以上的教授都是美國(guó)國(guó)家科學(xué)院與工程院院士。

指導(dǎo)學(xué)生

2004年，加州理工學(xué)院將這一個(gè)寶貴的招生名額用在了黎波身上，黎波與他的科學(xué)偶像錢學(xué)森先生成為校友，在錢老學(xué)習(xí)和工作過(guò)的航空系開(kāi)始了對(duì)未來(lái)的探索。黎波在加州理工學(xué)院師從于世界著名計(jì)算力學(xué)家、美國(guó)國(guó)家工程院與文理學(xué)院兩院院士、西班牙工程院外籍院士邁克爾·奧爾蒂斯（Michael Ortiz）教授。這是一位在計(jì)算力學(xué)領(lǐng)域身處前沿的大家，他的一大貢獻(xiàn)就是把很多純數(shù)學(xué)理論引入到了計(jì)算力學(xué)里，為數(shù)值模型的合理性提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。從奧爾蒂斯身上，黎波看到了一位自信且專注的科學(xué)家氣質(zhì)?！八軌虬炎约旱穆斆鞑胖蔷傻赜玫娇蒲猩?，做出非常重要的發(fā)現(xiàn)，從而引領(lǐng)整個(gè)科研領(lǐng)域的發(fā)展，給了我非常大的啟發(fā)。他治學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)和不斷開(kāi)創(chuàng)的進(jìn)取精神也給我的科研生涯帶來(lái)非常深刻的影響?！?/p>

加州理工學(xué)院同美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室有著密切的合作關(guān)系，包括美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（J PL）、勞倫斯利弗莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(SNL)和洛斯阿諾莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LANL）等，黎波的很多項(xiàng)目便是與他們聯(lián)手合作開(kāi)展的?！斑@種機(jī)會(huì)非常難得，我可以利用世界上最前沿、最尖端的設(shè)備來(lái)研究材料科學(xué)里面的一些機(jī)理性的問(wèn)題，特別是極端條件下的材料科學(xué)問(wèn)題，這對(duì)我建立起科研直觀性的感覺(jué)，創(chuàng)立基于真實(shí)物理的理論和計(jì)算模型并完成驗(yàn)證是非常重要的。”

黎波與JPL合作的主要研究方向是空間裝置防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，防護(hù)太空碎片超高速撞擊對(duì)空間裝置的毀滅性打擊，同時(shí)也能應(yīng)用于地球?qū)π⌒行亲矒舻姆烙?；同美?guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）和DoD合作的項(xiàng)目是進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)上防護(hù)材料的輕量化，設(shè)計(jì)新型高強(qiáng)輕質(zhì)材料和涂層，將結(jié)構(gòu)的重量減低三倍以上，還能形成對(duì)士兵、戰(zhàn)車和艦船有效的防彈與防沖擊作用；同LANL合作研究慣性約束核聚變產(chǎn)生的壓力和溫度條件下材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程；與SNL合作研究極端條件下材料動(dòng)力學(xué)響應(yīng)過(guò)程的高精度數(shù)值模擬方法。來(lái)到美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)工作之后，黎波依托俄亥俄州工業(yè)制造重鎮(zhèn)的優(yōu)勢(shì)，在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持下開(kāi)展了金屬增材制造工藝的研究，為降低金屬材料3D打印過(guò)程缺陷的生成提供解決方案；在NASA的支持下，他還參與了對(duì)外太空冰層覆蓋的小行星進(jìn)行探索開(kāi)發(fā)的方案設(shè)計(jì)。通過(guò)醫(yī)工結(jié)合，黎波同國(guó)際知名的克里夫蘭診所進(jìn)行生物力學(xué)方面的研究，從微觀上闡釋細(xì)胞、細(xì)胞與組織之間的相互作用，腫瘤細(xì)胞在血液中的遷徙，從宏觀上分析血液與組織的流固耦合，從而為心血管疾病的病理成因及個(gè)體化精準(zhǔn)醫(yī)療方案的制訂提供高效高精度的理論與數(shù)值計(jì)算模型。

在這些項(xiàng)目中，黎波都是負(fù)責(zé)提出新的計(jì)算理論和模型，創(chuàng)建新的算法和數(shù)值仿真工具，對(duì)研究對(duì)象在復(fù)雜工況下的物理行為進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)，并為產(chǎn)品性能的優(yōu)化提升提供強(qiáng)有力的支撐。回憶起那段在異國(guó)打拼的歲月，黎波言語(yǔ)中依然充滿了興奮：“通宵達(dá)旦地做研究，經(jīng)常工作到第二天凌晨。雖然辛苦，但是非常充實(shí)，每一天都在探索新的知識(shí)領(lǐng)域，每一次突破都讓我心潮澎湃。在這個(gè)過(guò)程中，我深刻地體會(huì)到了從事原創(chuàng)性科研工作的無(wú)上喜悅！”

17年的海外生涯正是黎波科研事業(yè)厚積薄發(fā)銳意進(jìn)取的黃金時(shí)代。這段時(shí)期里，他不僅在計(jì)算力學(xué)和數(shù)值模擬等技術(shù)領(lǐng)域碩果累累，更重要的是，在美國(guó)寬松自由、求真創(chuàng)新的學(xué)術(shù)氛圍熏陶下，他完成了一個(gè)頂尖科學(xué)家所具備的素質(zhì)塑成。都說(shuō)機(jī)會(huì)總是留給有準(zhǔn)備的人。在科學(xué)探索的這條道路上，黎波正是這樣一位時(shí)刻準(zhǔn)備好的人。所以這些年來(lái)，他總能在研究上一直保持著活躍，源源不斷地做出一系列杰出的原創(chuàng)性工作。

科研報(bào)國(guó)

17年的美國(guó)生涯，從加州理工學(xué)院的博士研究生到助理教授，再到凱斯西儲(chǔ)大學(xué)終身教授，一步一個(gè)腳印。無(wú)論是從語(yǔ)言表達(dá)，還是生活與工作方式，黎波都已經(jīng)完全步入了美國(guó)節(jié)奏——除了胸腔里那一顆跳躍的中國(guó)心?！氨M管這么多年游歷異國(guó)他鄉(xiāng)，但我始終保持著中國(guó)國(guó)籍，將祖國(guó)放在心中最高處，堅(jiān)信總有一天我會(huì)回到祖國(guó)的懷抱?！?/p>

在黎波的心里，無(wú)論是在美國(guó)，還是在中國(guó)，做科研都要“頂天立地”，一頭深深扎根于基礎(chǔ)研究，解析世間萬(wàn)物之間相互作用的奧秘；另一頭則與社會(huì)需求緊密相連，解決工程上廣泛存在的一個(gè)個(gè)實(shí)際問(wèn)題，打造出一個(gè)嶄新的世界。

這些年來(lái)，黎波感受到了西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)中國(guó)的科技封鎖與“圍剿”，也目睹了中國(guó)科技界對(duì)于人才的渴求和招募，越來(lái)越多重量級(jí)的海外人才紛紛回國(guó)發(fā)展，這些戰(zhàn)斗在科研第一線的人才在歸國(guó)的同時(shí)也把國(guó)際最前沿的科學(xué)技術(shù)和科研方法帶回了國(guó)內(nèi)。盡管他身在國(guó)外多年，但是和國(guó)內(nèi)一直保持著聯(lián)系與合作，也一直深切關(guān)注著國(guó)內(nèi)在計(jì)算力學(xué)和數(shù)值模擬領(lǐng)域的發(fā)展，期待著有一天可以回國(guó)貢獻(xiàn)自己的一份力量。

“我在國(guó)外主持和參與的項(xiàng)目都與國(guó)防軍工、航空航天領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)。一方面，我在美國(guó)研究尖端的武器裝備；另一方面，國(guó)內(nèi)相關(guān)的很多關(guān)鍵技術(shù)到現(xiàn)在還被美國(guó)‘卡著脖子’，這讓我的內(nèi)心非常的不舒服?！崩璨ㄌ寡?。每念及此，“科學(xué)無(wú)國(guó)界，但科學(xué)家有祖國(guó)”這句話就在他的心中亮起一道光?；貒?guó)去！和當(dāng)年錢學(xué)森先生一樣，黎波也希望能用自己的學(xué)識(shí)為祖國(guó)服務(wù)，去贏得世界的尊重。

黎波對(duì)于中國(guó)科研的光明前景充滿了憧憬，隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升和國(guó)家對(duì)于科技事業(yè)的重視，中國(guó)的科技必將迎來(lái)跨越式的發(fā)展。“因?yàn)橛辛巳瞬?，有了投入，有了?guó)家的正向引導(dǎo)，必將會(huì)產(chǎn)生積極的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。海外大量人才的回歸，必將推動(dòng)中國(guó)發(fā)展出自己的前沿理論和創(chuàng)新技術(shù)，推動(dòng)高科技產(chǎn)業(yè)升級(jí)，從而進(jìn)一步吸引更多的人才和投入，形成良性循環(huán)。我們有足夠的實(shí)力來(lái)領(lǐng)跑！”黎波的話擲地有聲。

習(xí)近平總書(shū)記一直鼓勵(lì)科研人員要“把論文寫(xiě)在祖國(guó)的大地上”，將先進(jìn)的科技成果應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的建設(shè)中。黎波對(duì)此深以為然。他明白，核心技術(shù)是花多少錢也買不來(lái)的，搞科研攻關(guān)，總跟在別人的后面永遠(yuǎn)無(wú)法做到超越。真正領(lǐng)先世界的尖端技術(shù)，只能靠自己一點(diǎn)一滴的積累、一城一池的攻克！工業(yè)軟件就是這樣一個(gè)領(lǐng)域，它是被國(guó)外巨頭所壟斷而對(duì)我國(guó)嚴(yán)格限制的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。

工業(yè)軟件被譽(yù)為工業(yè)活動(dòng)的大腦和神經(jīng)，是整個(gè)工業(yè)數(shù)字化的核心底座技術(shù)，貫穿了產(chǎn)品的整個(gè)生命周期。在推動(dòng)“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”的轉(zhuǎn)型、賦能實(shí)體經(jīng)濟(jì)變革中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。“工業(yè)軟件，尤其是CAD/CAE/EDA/P L M等研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件，是我們?cè)O(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化和加工制造產(chǎn)品必需的一系列支撐工具。沒(méi)有它們，任何創(chuàng)新的工業(yè)產(chǎn)品都很難發(fā)展出來(lái)，更不用去想產(chǎn)業(yè)升級(jí)了。但是當(dāng)前中國(guó)95%的市場(chǎng)是被國(guó)外的商業(yè)軟件占據(jù)著，國(guó)防軍工、航空航天、汽車、消費(fèi)電子等各行各業(yè)幾十年來(lái)都一直高度依賴國(guó)外商軟來(lái)完成產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)和維護(hù)，包括咱們的武器、飛機(jī)、空間站、航母等戰(zhàn)略尖端裝備，從定型階段的幾何設(shè)計(jì)、材料選擇、性能評(píng)估、結(jié)構(gòu)優(yōu)化到生產(chǎn)過(guò)程的工藝分析改良和使用過(guò)程的工況模擬失效預(yù)警直至產(chǎn)品的回收利用，每一個(gè)環(huán)節(jié)的核心工具軟件基本上都是國(guó)外的。假如某一天國(guó)外對(duì)咱們實(shí)施封鎖和禁運(yùn)，咱們的工業(yè)就會(huì)像人被抽取了意識(shí)，后果將不堪設(shè)想?！崩璨ㄒ徽Z(yǔ)道出了目前的困局。國(guó)之所需，吾心所向，緊接著他說(shuō)出了自己的目標(biāo)，“我回來(lái)有一個(gè)非常大的心愿，就是能夠通過(guò)自己的努力，為解決咱們國(guó)家計(jì)算機(jī)仿真CAE工業(yè)軟件的‘卡脖子’危機(jī)作出一點(diǎn)貢獻(xiàn)?！边@也正是黎波一直以來(lái)孜孜不倦努力攻克的科研方向之一。

理想高遠(yuǎn)，但是現(xiàn)實(shí)中的困難更是橫亙眼前。工業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)面向?qū)ο筇厥猓萍己繕O高，既是一項(xiàng)高難度的科學(xué)研究，也是一項(xiàng)大規(guī)模的工程應(yīng)用。它是數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、機(jī)械、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的交叉融合，是多領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶，無(wú)論是元宇宙、數(shù)字孿生、人工智能、工業(yè)數(shù)字化等各種方興未艾新概念的崛起，還是計(jì)算機(jī)仿真等基礎(chǔ)概念的延續(xù)，都是以算法模型和數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以軟件為載體，將動(dòng)態(tài)的物理世界投影到虛擬的計(jì)算機(jī)空間。黎波也付出了百分之二百的努力，在發(fā)展基礎(chǔ)力學(xué)理論與先進(jìn)計(jì)算方法的同時(shí)，積極推進(jìn)CAE工業(yè)軟件的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。在歸國(guó)后的短短兩年時(shí)間內(nèi)，黎波就發(fā)展了一套以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論與先進(jìn)的計(jì)算數(shù)學(xué)方法為基礎(chǔ)，充分利用最新的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)及高性能計(jì)算的C A E仿真軟件，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)在高度非線性顯式動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真工業(yè)軟件領(lǐng)域從“0”到“1”的突破，攻克了國(guó)外商用軟件在求解超大變形、多物理場(chǎng)強(qiáng)耦合、裂紋與碎片云等極端問(wèn)題中的難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料與結(jié)構(gòu)在逼近設(shè)計(jì)極限工作環(huán)境下性能的高精度預(yù)測(cè)分析。目前他的成果已被中國(guó)工程物理研究院、中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心、中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院等國(guó)家級(jí)的科研院所采用，同時(shí)也擴(kuò)展到了公共安全與加工制造等多個(gè)領(lǐng)域。

在世界向前發(fā)展的過(guò)程中，工程和科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域存在著大量復(fù)雜的力學(xué)問(wèn)題。極端力學(xué)正是這顆力學(xué)皇冠上面的明珠。而采用數(shù)值模擬的方式來(lái)研究材料在極端力學(xué)條件下面的動(dòng)態(tài)行為，一直以來(lái)都是國(guó)際力學(xué)界的一個(gè)前沿課題。這些關(guān)鍵技術(shù)將是應(yīng)用在國(guó)防軍工、航空航天，以及工業(yè)制造等各個(gè)方面的基礎(chǔ)。而黎波回國(guó)之后的目標(biāo)，正是致力于推動(dòng)這些領(lǐng)域研究的發(fā)展，他希望自己的研究成果能夠迅速應(yīng)用到祖國(guó)的航空、航天、國(guó)防等裝備制造領(lǐng)域里去，為祖國(guó)的強(qiáng)大起到立竿見(jiàn)影的效果。

在國(guó)防軍工方面，武器裝備成為軍隊(duì)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，是國(guó)家安全和民族復(fù)興的重要支撐。黎波希望能用尖端技術(shù)改善保衛(wèi)國(guó)家的“矛”與“盾”。諸如高超音速武器，更好的戰(zhàn)車、士兵的頭盔和防彈衣等防護(hù)裝置，向國(guó)防科技創(chuàng)新要戰(zhàn)斗力，推動(dòng)尖端武器裝備發(fā)展，增強(qiáng)國(guó)家安全的硬實(shí)力。在航空航天領(lǐng)域，黎波將延續(xù)自己在空間裝置防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方面的工作。利用數(shù)值建模的方法，他可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真模擬整個(gè)超高速撞擊過(guò)程，找到破壞機(jī)制和內(nèi)在規(guī)律，進(jìn)而改善空間裝置的安全性。

團(tuán)隊(duì)在北大校門外合影

在先進(jìn)加工制造方面，由于受多種成形工藝因素影響，增材制造金屬結(jié)構(gòu)容易形成孔隙、融合不良，以及微裂紋等多種材料缺陷，極大地降低了構(gòu)件的性能，甚至?xí)鸷暧^的開(kāi)裂、分層等現(xiàn)象，導(dǎo)致制備過(guò)程的失敗，是影響增材制造技術(shù)在大型復(fù)雜金屬構(gòu)件制造方面應(yīng)用的最主要技術(shù)瓶頸。黎波通過(guò)有機(jī)結(jié)合無(wú)網(wǎng)格方法、變分裂紋擴(kuò)展算法、相場(chǎng)理論、熱流固耦合技術(shù)和高性能計(jì)算等先進(jìn)計(jì)算方法，完成粉末尺度金屬增材制造過(guò)程的理論分析與高精度數(shù)值計(jì)算框架的創(chuàng)建，助力其在航空航天、汽車等復(fù)雜產(chǎn)品一體成型過(guò)程中的大規(guī)模應(yīng)用。

在高速發(fā)展的新能源汽車產(chǎn)業(yè)賽道，電池作為核心部件之一，其綜合性能和壽命已成為制約新能源汽車發(fā)展的瓶頸之一，包括續(xù)航里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)、失控起火爆炸等問(wèn)題都是行業(yè)亟須攻克的世界級(jí)難題。黎波通過(guò)整合他在電化學(xué)、熱力學(xué)、爆炸力學(xué)、微觀力學(xué)與材料失效破壞機(jī)制方面的研究，建立起電化學(xué)-熱-力-爆炸多物理場(chǎng)強(qiáng)耦合計(jì)算理論與微裂紋演化-組織生長(zhǎng)-缺陷生成的微觀力學(xué)計(jì)算模型，為新能源電池研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能評(píng)估、使用壽命跟蹤與分析等全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)提供有力的支撐工具，助力我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和新能源汽車產(chǎn)業(yè)的“彎道超車”。

目前，國(guó)內(nèi)外分析PE樹(shù)脂中添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法有很多種[6-7]，其中卞麗琴等[8]通過(guò)紅外光譜法快速地測(cè)定了聚乙烯中微量抗氧劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，表明該方法能夠起到定量的作用。因此本工作也通過(guò)表面紅外光譜法來(lái)表征樣板表面抗氧劑的析出情況。

樹(shù)人育才

計(jì)算力學(xué)已經(jīng)成為通向各項(xiàng)工程的橋梁和索道，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)服務(wù)不可缺少的手段，也是力學(xué)學(xué)科和高新技術(shù)的完美結(jié)合。從美國(guó)到中國(guó)，在黎波看來(lái)，硬件上，國(guó)內(nèi)和西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)幾乎沒(méi)有太大的差別，唯一的差距在于“軟件”。而這里所說(shuō)的“軟件”，即科研人員的學(xué)術(shù)思想和創(chuàng)新性，這恰恰是科技發(fā)展的關(guān)鍵所在。在黎波的頭腦中，國(guó)家要成為一流的科技強(qiáng)國(guó)必須靠人，創(chuàng)新人才才是一個(gè)國(guó)家科研界最珍貴的資源。一流的儀器設(shè)備可以購(gòu)買，一流的平臺(tái)可以打造，但離開(kāi)一流的創(chuàng)新型人才，這一切都是空中樓閣和無(wú)源之水。

一年之計(jì)，莫如樹(shù)谷；十年之計(jì)，莫如樹(shù)木；終身之計(jì)，莫如樹(shù)人。中國(guó)計(jì)算力學(xué)的發(fā)展，顯然不是一兩位出色的科學(xué)家能夠?qū)崿F(xiàn)的事，這需要一代甚至幾代科技工作者的共同努力和求索，向著同一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行一場(chǎng)接力賽。面對(duì)全球的競(jìng)爭(zhēng)，誰(shuí)擁有更多更好的人才，誰(shuí)就能在競(jìng)爭(zhēng)中取得主動(dòng)，贏得未來(lái)。行業(yè)如此，國(guó)家也是如此。

對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng)，黎波從來(lái)都看得很重。在國(guó)外的時(shí)候，他已經(jīng)培養(yǎng)出8位博士、4位碩士和2位博士后。自從接受北京大學(xué)的邀請(qǐng)任職以來(lái)，他就決心扎根于這片土壤，不僅要從事科學(xué)研究，更要擔(dān)負(fù)起立德樹(shù)人的重任，培養(yǎng)出更多青年才俊。

在黎波心里，他與學(xué)生的關(guān)系不僅是師生，還是朋友，更是未來(lái)路上讓中國(guó)計(jì)算力學(xué)研究領(lǐng)跑世界的隊(duì)友。“學(xué)科未來(lái)的發(fā)展要靠年輕一代，他們是今后開(kāi)展原創(chuàng)性研究的保障”。在他看來(lái)，我國(guó)是一個(gè)人才資源大國(guó)，有充足的優(yōu)秀生源，但如何培養(yǎng)他們是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

由于在國(guó)外浸染了多年，黎波對(duì)于學(xué)生的選擇和要求與“傳統(tǒng)”的老師們有很大的不同。他的目標(biāo)不是培養(yǎng)只會(huì)埋頭書(shū)案和在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的“象牙塔驕子”，他要求學(xué)生們必須要和工業(yè)界緊密聯(lián)系，有獨(dú)立思考的能力，有強(qiáng)烈的創(chuàng)新突破和對(duì)未知探索的精神。

“我對(duì)學(xué)生采用一種比較開(kāi)放式的培養(yǎng)模式，基本上給他的課題對(duì)于我自己來(lái)說(shuō)也是很大的挑戰(zhàn)，需要不斷學(xué)習(xí)，我會(huì)引導(dǎo)他去調(diào)查研究各種文獻(xiàn)，然后和學(xué)生一起在文獻(xiàn)里去尋找和思考哪些技術(shù)需要突破，如何突破，再結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)給他一些指導(dǎo)?！崩璨ǖ氖谡n從來(lái)不會(huì)照本宣科，總會(huì)帶上他的一些獨(dú)特理解，而在黎波的“考題”中，也從來(lái)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案和固定模式，這種方式給了學(xué)生們極大的自由度和成長(zhǎng)空間，對(duì)于提高學(xué)生們的成就感和自信心也非常有好處。每個(gè)星期的組會(huì)上，大家暢所欲言，黎波會(huì)分享一些人生經(jīng)歷和學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)，或是探討他在過(guò)去實(shí)際工程中的思路和問(wèn)題。一時(shí)間，小小的會(huì)議室就會(huì)化為任由思維徜徉的海洋。

黎波十分重視為學(xué)生提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)?！霸诒贝?，有很多創(chuàng)新研究院，我一般會(huì)讓學(xué)生到研究院在真刀真槍的工程實(shí)踐里面去解決問(wèn)題，應(yīng)用他學(xué)到的知識(shí)和技術(shù)。”深入一線和工程緊密結(jié)合，了解國(guó)家的需求。黎波的目的是為了讓學(xué)生們明白：中國(guó)要強(qiáng)，中國(guó)人民生活要好，必須有強(qiáng)大的科技和國(guó)防力量的支撐。一流的科研是能夠助力解決國(guó)家重大工程實(shí)際問(wèn)題的，而不僅僅是以發(fā)表論文作為最終目標(biāo)。作為民族復(fù)興激流中的一朵浪花，只有始終把個(gè)人理想與國(guó)家的需要、民族的前途命運(yùn)緊密聯(lián)系在一起，取得的成就才能體現(xiàn)其真正的價(jià)值。

魯迅先生曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，世間本沒(méi)有路，走的人多了，也就成了路。但是在科學(xué)的道路上，黎波并不滿足于擠在熙熙攘攘的人群里亦步亦趨，他希望能夠走出一條屬于自己的精彩軌跡。為此，年輕的博導(dǎo)帶領(lǐng)著比自己小不了多少的年輕學(xué)生們正朝氣蓬勃地在科研之路上奮力奔跑著。然而這條道路注定并不輕松，黎波時(shí)常會(huì)把這個(gè)過(guò)程形容為新時(shí)代的科技長(zhǎng)征，有敵人的封鎖“圍剿”，有惡劣的外部環(huán)境，即便在如此逆境中，他帶領(lǐng)著自己的團(tuán)隊(duì)依然“翻雪山”“過(guò)草地”，勇探“無(wú)人區(qū)”?！皻v史上的長(zhǎng)征，紅軍如果沒(méi)有堅(jiān)定必勝的信念，沒(méi)有戰(zhàn)勝一切困難的意志，沒(méi)有人能走完這么漫長(zhǎng)的路程！”黎波感嘆道，“以科技創(chuàng)新助推中華民族偉大復(fù)興，是我們這一代科技工作者的歷史使命。新時(shí)代的科技長(zhǎng)征路，我們也一定會(huì)傳承先烈的精神，百轉(zhuǎn)千折，勝利地突圍而出！”