作者:托玛斯教授 发布时间:2014-01-05
本刊记者 李晓文
刘辉教授是个满怀激情和梦想的科学家,这点从他那铿锵的语气和对未来的坚定信心中并不难发现。
在正式加盟上海交通大学无线通信研究所之前,刘辉的身份是美国华盛顿大学正教授、副系主任,在无线通信领域的许多关键技术研究中取得过重要成果和突破,著作等身、获奖无数,曾经创业办过一家颇为成功的无线通信技术公司。可以说,他在美国已经获得了自己所想要的一切。
当年,为了从百事可乐挖来约翰·斯库利(John Sculley),乔布斯说出了也许是他一生中最具说服力的话,“你想一辈子卖糖水,还是改变整个世界?”
历史总是有惊人的相似之处,刘辉遇见的是时任上海交通大学校长的张杰教授。张校长说:“想象一下你如果留在美国十年后的生活会是什么样子,如果想要影响整个世界,你需要更大的舞台。”
对于一个实力超群而又满怀梦想的科学家来说,没有什么比能够影响世界更具有诱惑力了。于是,他果断收拾行囊,回到祖国加盟了上海交通大学,新的身份是致远讲席教授、上海交大无线通信研究所所长、电子信息与电气工程学院副院长。
“我并不觉得美国的环境不好,只是他目前专业分工已高度细化、太过明确,从一个学者对社会及产业的影响力和国家重视层面来看,国内的环境无疑更好。”刘辉教授的科学家思维睿智而理性。
对于在无线通信产业已经取得突出成果、有相当积累的刘辉来说,影响和改变世界并不仅仅是个理想和口号,而是正在逐步实现的现实,他的实力毋庸置疑。
潜心求学 履历完美铸就辉煌
如果只用一个词来形容刘辉老师的履历的话,那这个词只能是完美。
1988年,刘辉从复旦大学电子与计算机工程学专业毕业,随后他选择了赴美继续深造,并于1992年获得了美国波特兰州立大学电子与计算机工程硕士学位。
1993,痴心于科学研究的刘辉考入美国德克萨斯大学电子与计算机工程系攻读博士学位,师从无线通信领域著名的科学家徐广涵教授学习,也就是后来中国3G移动通信技术TD-SCDMA的总设计师和架构师,也正是在这期间,刘辉开始涉足无线通信领域的研究。
1995年5月,原邮电部科技司司长周寰率国内七名通信专家组成的邮电部科技考察团考察了美国无线通信特别是CDMA的市场发展状况。当时的中国在无线通信技术领域几乎一片空白,此次考察团的目的便是寻求建立和发展属于我们国家自己的无线通信技术标准,徐广涵教授承担了这项艰巨的任务。
作为徐广涵教授的开门弟子,刘辉有幸参与了中国首个无线通信技术标准3G TD-SCDMA的专利撰写及申请工作,并贡献了最初的5项核心专利。该项目顺利完成后,所获成果通过了相关的国际标准并被正式引进中国,成为中国首个3G无线通信标准,这无疑具有里程碑式的意义。刘辉也因其突出贡献获得了2001年国家专利金奖。
得益于其优秀的学术表现,刘辉仅用了两年半时间便于1995年拿到了自己的博士学位,这样的速度在当时的校园里并不多见。
1995年,刘辉进入弗吉尼亚大学担任助教工作,随后于1998年转入华盛顿大学,潜心科研的他在那里一待便是十多年,历任副教授、教授、副系主任。也是在这段时间里他承担了很多美国国家科学基金项目,取得了一系列极具影响力的研究成果和荣誉,获得了美国国家自然科学基金成就奖(NSF CAREER)和美国学术界权威性的ONR杰出青年科学家奖。
“作为科学家和作为工程师的要求还是有差别的。”刘教授说,“科学家必须保持一种对学术的好奇心,这是促使他不断探索的原动力;工程师则更要求对技术的掌握和对应用的创新。企业家就更不同了。想办好一个公司,必须对市场有充分的理解,技术因素所占的比例不会超过10%。”
2000年,刘辉从华盛顿大学停薪留职,创立昂达博思有限公司(Adaptix Inc.),任首席技术官,在这里,他用自己的科研成果研发了世界第一套基于OFDMA的宽带移动通信系统,获得了20多项国际核心专利。十多年后的今天,OFDMA已成为包括4G移动通信在内的几乎所有宽带无线系统的基石。
这位科研能力过硬的科学家,无疑同样是个优秀的工程师和管理者。
痴心科研 硕果累累毫不懈怠
翻开刘辉的成绩单,到处都是令人炫目的辉煌。自1992年起,他便在通信基础理论、无线宽带移动接入、多媒体广播等领域开展了长期深入和卓有成效的前沿性研究工作,在诸多基础科研(包括OFDMA系统、智能天线、CDMA、纠错编码技术、异构无线网络等)中取得过得到学术界及工业界认可的重要成果和突破。国际上衡量一位学者学术成就的一种公认方法是他的H-指数:一个人的H-指数越高,则表明他的学术影响力越大。美国正教授的平均H-指数为18,而刘辉教授的H-指数高达42。
刘教授的主要研究成绩有以下几个方面:
正交频分多址(OFDMA)信道容量理论及基于OFDMA的宽带移动系统架构。他率先从信息论角度展开关于OFDMA的容量分析与应用研究, 从理论上证明了OFDMA的系统容量较CDMA和GSM的内在优势,解决了学术上一个长期争论的难题。并在学术界首次对极具挑战性的多用户,多天线,多载波系统进行容量分析。其科研成果发表在IEEE Trans on Information Theory, Wireless Communications等顶级期刊发表,并出版专著“OFDM-based Broadband wireless networks: design and optimization”。被《IEEE Spectrum》杂志评为WiMAX研究先驱。
多媒体移动广播系统。受聘于广电总局广科院,并作为系统总结构师主持开发了拥有自主知识产权的中国多媒体移动广播系统CMMB,并建立了相关行业标准;提出了汇集卫星地面天地一体、高速OFDM、高效LDPC编码等多项创新的系统解决方案,实现了在高速复杂衰落信道下宽带传输的突破,且将接受信噪比门限达到理论值的0.5dB 以内;他主持了CMMB的验证平台的开发,并研发终端芯片,为CMMB在2008年奥运会期间的播出做出了关键的贡献。
空分多址(SCDMA)及TD-SCDMA系统关键技术。对空分多址(SDMA)应用于移动通信系统进行了开拓性的容量研究,并提出基于TDD技术和CDMA技术的智能天线算法,成功突破了动态波束成形,多天线自测等多个学术及工程难题;并出版专著“Signal Processing Applications in CDMA Communications”。作为中国3G TD-SCDMA的主要设计者之一,为该标准贡献了最初的5项核心专利,并因此获得2001年中国国家专利金奖。
无线信道盲均衡及智能天线理论。在国际上率先提出盲均衡的几何解析解法,突破了传统算法依赖于大量统计数据的局限,解决了盲均衡在高速无线环境下应用的难题。其中“多天线盲均衡”方面的理论突破为快速信号处理在无线通信领域内的应用开拓了一个全新的实用发展方向。相关论文被IEEE Transactions on Signal Processing列入10年期间(1992-2002)“最高引用论文”(前100名中第六),成为学术界公认此方面的经典论文。他也因此获得美国权威性的海军研究院杰出青年科学家奖(跨所有自然科学领域,全美每年平均20人)及美国国家自然基金Career奖。
近年来,刘辉教授的研究方向主要集中在无线异构网络的基础理论及其在海量多媒体传输中的应用研究,计算通信理论,以及下一代数字广播系统的总体设计及标准制定等。
倾心未来 胸怀天下志在伟业
为社会创造价值,是刘辉的终极目的,他的梦想便是,将来有一天能将中国的无线通信技术推向世界,参与游戏规则的制定,力争改变目前世界无线通信领域的格局。
尽管在无线通信领域起步较晚,但是随着近年来综合国力的不断增强和国家的重视,我国的相关产业迅速崛起和发展,同国际水平的差距正在不断缩小。“我们国家的无线通信产业发展很好,像华为、中兴这样的公司,其实已经处于世界一流水平。但我们在基础理论研究方面任然存在差距。”刘辉说。
他介绍道,基础研究到实际的产业应用的过程较长,并且充满着不确定性,这就导致了我们之前重视度不够,投入较少。当然这也是由实际情况决定的,目前国家处于快速发展阶段,对应用技术方面的需求比较大,但是随着国力增强和各方面资源的日益丰富,对基础研究成果的需求会越来越大,因为只有基础研究发展了,才能源源不断地为产业发展提供后继的创新能力和发展动力。
“就像你手里有一堆黄金和钻石,在你没有意识到它们价值的时候,它们就是一堆石头,但当你明白它们的价值时,便会焕发出无穷的生产力,基础理论研究便是需要不断被发掘价值的宝藏。”刘辉教授形象地比喻说,“这个过程可能需要比较长的时间,甚至是几十年,但价值是巨大的”。
有着数十年海外工作生活经验的刘辉对这种价值的认识十分深刻。十多年前,当年他拿着自己的OFDMA技术去硅谷寻找投资者时,只用了半个小时便获得了500万美元的投资,他只需要说明自己的理论和技术是最优的。后来事实证明他是对的,他的公司最后被投资者高价收购。
“所以要引领世界,我们的目光一定要长远,我们现在有这个能力和资源来做基础研究。”刘辉说。
在刘辉的带领下,交大的无线研究所形成了极为宽松自由的学术氛围,研究人员可以根据自身的兴趣和方向自由发挥。他本人目前则致力于海量多媒体数据无线传输的新维度探索。随着无线数据流量的剧增,要想更有效地传递信息,并不能仅仅依靠增加设备和带宽,而是探索多种途径相结合的解决之道。“这个研究方向的潜在效果有可能会是颠覆性的。”刘辉说。
关心团队 海纳百川迈向国际
想要有国际一流的科研成果,就必须有世界一流的科研人才和团队。
刘辉一直特别重视对人才的培养,自1995年从教以来,他先后在美国华盛顿大学、弗吉尼亚大学等学校培养了一批优秀的博士和硕士。他的学生在工业界和学术界取得了突出的成绩,像上海交通大学无线所特聘研究员、国家青年入选者沈漫源博士,英特尔无线研发部总监、首席工程师尹虎君博士,美国Louisville大学的李鸿翔教授,三星无线标准研发部总工程师Dr.Yongsong Kim等都是其中部分杰出的代表。
2011年,刘辉出任上海交通大学冠名致远讲席教授,无线通讯研究所所长。自上任以来,人才培养和团队建设便是他的工作重点之一。
他的目标是,将无线所的团队打造成一只具有一流认可度的世界性科研团队。
其实,在刘辉到来之前,无线所的科研团队已经有了一批具有国际视野的学术带头人和青年学者,其中大多在相关学术领域获得过国内外多项荣誉。“我认为这已经是一个具有国际竞争势力的团队了,我不是什么领导,只是在扮演一个学术带头人的角色,大家明确目标、共同努力。”他说。
“海纳百川”是刘辉提出的团队建设理念。在美国,一所大学为了保持学术交流的多样性,通常会倾向于从外部招纳人才任职而非本校学生。而“海纳百川”正是这一思想的概况和体现,无线所在引进人才时会充分考虑到其实际科研能力和团队互补性,而非简单地人力增长。
对于引进的人才,刘辉往往尊重其创造力,一方面给予充足的自由空间让其能够发挥个体的优势,另一方面在团队中进行锻炼,力争达到“1+1远大于2“的效果。在他的带领下,无线所目前已经打造出了一个梯队合理、实力强劲的科研团队,形成了一流的学术氛围。
同时,近年来无线所积极服务于国家重大需求,促进产学研合作,并在多个国际顶级学术期刊上发表了有影响力的论文。通过广泛和深入的项目合作,无线所逐步积累了丰富的实践经验,建成了各种先进的通信实验系统及强大的系统仿真平台, 并且拥有了完善的测试仪器和设备。雄厚的人才实力和优良的科研环境为未来无线创新研究奠定了坚实的基础。
“我们要争取在某些科研领域引领世界,向国外输出技术。”刘辉充满自信地说。
我们坚信,这一天并不会太遥远。
专家简介
刘辉,致远讲席教授,上海交大无线所所长,电子信息与电气工程学院副院长。2011年加盟上海交通大学电子工程系。于1995年获德州大学—奥斯丁分校电子工程哲学博士。先后任美国弗吉尼亚大学电子工程系助理教授、华盛顿大学电子工程系副教授(终身)、正教授。刘教授在宽带移动通信、无线接入、移动多媒体广播等领域开展过长期深入和卓有成效的前沿性研究工作,其对于3G TD-SCDMA(国家专利金奖), WiMAX (核心专利), 及数字广播CMMB(总架构师)的杰出贡献对学术届和工业届都有深远的影响。
刘教授在诸多关键技术(包括CDMA、智能天线、OFDMA系统、纠错编码技术、混合无线网络广播/多播技术、协作与中继技术等)研究中取得过重要成果和突破。曾创立Adaptix公司开发OFDMA移动通信系统,被《IEEE Spectrum》杂志评选为“WiMAX研究先驱”,并在2009年被IEEE授予Fellow称号。刘教授曾撰写2部英文专著, 发表48篇期刊论文,100多篇会议论文,H-指数为42,并拥有67项中外专利。刘教授曾多项荣誉,其中包括中国国家专利金奖,美国国家自然科学基金成就奖(NSF CAREER) 和美国海军科学院(ONR)杰出青年科学家奖,IEEE信号处理学报(IEEE Transaction on Signal Processing)最高引用论文之一等。
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