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李尔平:一片丹心向电磁 兼容并蓄报国家
——记浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院首任院长、浙江大学求是讲席教授李尔平

作者:刘 佳    发布时间:2021-01-25

导读:  研究了半辈子的“电磁兼容”,“兼容”一词也深深融入了李尔平的血脉,成为他人文思考与社会观察的起点。“人有了各种经历后,会悟到更多,会多角度地看待各种社会问题。”交谈间,李尔平这位理工科出身的科学家总是不经意间流露出社会学家的思索和积淀。    

立足国际 办学育才
  2020年5月30日上午,在浙江大学国际联合学院(海宁国际校区)举行了一场别开生面的学位授予仪式。这是一场具有里程碑意义的仪式,因为这是浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院(ZJUI)首届学生学位授予仪式。
  仪式在中美两地线上线下同步进行,浙江大学校长吴朝晖院士和UIUC校长Robert J.Jones出席仪式并致辞。在中美两校嘉宾的共同见证下,联合学院的首届毕业生完成了人生的一大仪式。学位授予仪式全程由联合学院创院院长、浙江大学求是讲席教授李尔平主持,而他——也正是这场仪式里最为激动和备感欣慰与自豪的那个人。
  五年前,李尔平被任命为浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院(以下简称“联合学院”)的首任院长,担负起全力投入联合学院建设与发展的重任。身为在国际上极具影响力的一流学者,李尔平在教育办学上也有着自己独到的看法和主张。在他看来,相对于传统办学,中外合作办学应该更加注重从跨文化的、全球合作发展的维度,在立足于本土的同时,培养更多具有家国情怀、国际视野、全球竞争力与世界担当的引领未来发展的高素质人才。由此,李尔平在联合学院实施了交叉工程创新教育及研究,提出并设立了器件及应用材料工程科学,信息系统及数据科学,能源、环境与可持续科学三个重点领域的交叉学科教育和研究。
  李尔平参照国际高水准大学人才聘任的规则并结合浙江大学“双一流”发展人才建设规划,牵头制定出学院教师队伍引进目标——以世界前50名高校毕业的博士为主要教师队伍,并制定高层次人才长聘和晋升制度及程序,这一机制后来成为浙江大学制定长聘教师规则的重要参考。在李尔平的主持下,联合学院通过层层选拔,教师人数实现从无到有,初步建立起一支多学科工程科学交叉的专业团队。从2016年8月至今,李尔平牵头组织并亲赴国内外各地进行的人才招聘宣讲就达十多场,人才招聘过程精益求精,始终保证人才质量。在4年间从2091名应聘者中总共引进了24位全职教师,其中80%博士毕业于国际排名前50位的大学,包括哈佛大学、耶鲁大学、麻省理工、卡内基梅隆大学、加州伯克利、剑桥大学、新加坡国立大学等世界顶尖大学,外籍教师占到46%。
  一年之计,莫如树谷;十年之计,莫如树木;终身之计,莫如树人。李尔平自然懂得这个道理。这些年来,他投入了100%的精力来办学育才。建院初期,在人力非常少的困难情况下,李尔平带领几位同事在学校各部门的大力配合下,在极短的时间内完成了首批高标准的招生,并于同年(2016年9月),使首批学生入驻浙江大学海宁国际校区。到如今,办学5年多以来,以联合学院为载体,李尔平带领学院团队克服了无数难题,在新工科创新教育、长聘教师机制探索、人才引进、会聚研究等方面取得了一系列的重要成果,实现了合作共赢、良性发展,并实现了办学成果的溢出效应。目前在人才培养水平、合作研究层次、人才引进力度、教师学术成就、科研成果转化及内部治理模式等方面,联合学院都走在中外合作办学机构前列,起到了标杆示范作用。尤其是学科设置和人才培养获得中央、教育部及同行的认可。
  好事多磨,困难也无时无刻不在考验着李尔平和他的团队。尤其是2020年年初新冠肺炎的突然来袭,在疫情全球化、跨境流动几乎停滞的大背景下,联合学院的合作办学在队伍建设、教学安排、合作交流与科研拓展等方面都面临着“进不来、出不去”的困境。这让李尔平作为管理者一度感到焦虑和沮丧,但是他并没有怨天尤人,而是积极研判疫情发展形势,正视问题,定期与合作伙伴开展商讨,在学院内部就存在的教学、人才引进、合作交流等问题研究对策,积极应对挑战,化威胁为机遇。
  “针对外籍师资多、海外师生跨国交流导致教学安排调整等问题,联合学院建立了稳定的在线教学模式。结合两校特点,以Blackboard、Webex、Zoom等为主要教学平台,国内外教师按照调整后的教学日历开展教学活动,最大化规避了网络拥堵、崩溃等可能带来的负面影响,同时推动大数据分析应用于在线教学,提升了在线教学质量;针对国际学术交流会议现场召开有难度的问题,联合学院创新了科研合作新形势,采用线上形式推动科研交流与合作,两校教师在线上研究交流会的基础上,共同撰写研究项目白皮书,推进下一步科研合作;针对学生科研,则通过线上全方位指导和部分实验数字模拟,以及线上实验等创新型方式开展;针对人才招聘面临学术会议、高校招聘会、宣讲会等线下主流宣传渠道受疫情影响都被延后或取消等问题,联合学院积极拓宽了人才招聘线上渠道,除了将教师候选人面试都改为线上外,还积极多次参加硕博网、UC Wide STEM等中外高校线上招聘会,多渠道多方位招引全球高质量人才。”李尔平一一解释道,将各项摆在面前的困难次第化解。
  2020年8月底,从大洋彼岸传来好消息,李尔平和UIUC Andreas Cangelaries教授联合指导的博士研究生马涵之捧回了电磁兼容领域研究生国际最高奖——IEEE EMC Society President’s Memorial Award国际电磁兼容学会主席纪念奖!
  IEEE EMC学会是世界上最高水平的致力于开发电磁兼容领域技术和工具的组织。IEEE EMC学会主席纪念奖每年授予1至2名全球杰出的研究生,表彰其在电磁兼容领域的突出贡献。2020年该奖项仅授予了1人,就是马涵之同学。
  获奖之后的马涵之第一时间感谢了她的导师李尔平。大三年级的她第一次进入李尔平的实验室,开始接触电磁兼容方向的研究,并参与了研究项目。当年暑假,在李尔平的联系帮助和信电学院的支持下,马涵之获得了赴电磁兼容领域世界领先的实验室——美国密苏里科技大学EMC实验室交流学习两个月的机会。此后她更是在李尔平与密苏里科技大学James Drewniak教授的合作指导下,完成了本科毕业设计。由此,她不仅迈出了科研的第一步,更开启了国际合作探索科学难题的实践。
  “李老师是一个学术思想比较开放和包容的老师,会因材施教,我们整个实验室的氛围比较自由。他春风化雨的谆谆教导,国际化的培养理念和充满前瞻性、与时俱进的选题指导,都令我们在不断挑战自我中开拓创新,勇往直前。”马涵之说起导师时,难掩兴奋和赞美。而李尔平对于学生的获奖也颇为欣慰,“联合学院的国际化培养环境对学生们的帮助非常大,他们能接受到两种不同的研究生训练体系,享受不同的认知思路和研究方式在交流过程中产生的奇妙碰撞”。在李尔平看来,在这条正确的道路上坚持走下去,未来会有更多的“马涵之”一举跃上国际科研的舞台发光发热,他对此充满了信心。
  
领跑科研 丹心报国
  出生于20世纪60年代的李尔平,骨子里深深铭刻着那个时代特有的“艰苦奋斗、报效国家”的使命感和责任感。1983年,他从河北工业大学起步,再到1986年求学于西安交通大学,1989年凭借出色的能力获得了赴英国谢菲尔德哈兰大学攻读博士学位的机会,并于1992年获得博士学位,之后留校做博士后研究工作。在中外名校的熏陶与磨砺下,他在电磁兼容学科的高速公路上驰骋疾行。
  在过去的30年间,李尔平潜心研究电磁兼容。在电磁学、5G通信及芯片电磁兼容、等离子纳米光子学等领域做了大量的研究工作并享有盛誉,成为了5G通信、三维集成电路及其系统级封装电磁兼容和信号完整性问题研究领域公认的世界级专家。
  谈起电磁兼容,李尔平解释说,电磁兼容在电子器件中的应用非常广泛,并不神秘。小到民用、家用的电器,大到军事、航天行业的电子设备设计、生产和使用过程中产生的电磁辐射都有可能会对彼此产生干扰信号。即使在同一个电子设备内,不同的电子元件之间也会产生干扰。
  “20世纪80年代的马岛战争中,阿根廷空军击沉英军‘谢菲尔德’号驱逐舰,就是因为阿军准确把握了‘谢菲尔德’电子干扰系统反应速度上的弱点。2009年的日本丰田车‘召回门’也涉及电磁干扰。”李尔平举例说明,“信号和信号之间的干扰看似是个小问题,但却能引起大事故,在战争中甚至能够影响战事格局。”而他所做的电磁兼容研究正是致力解决这一问题,使电子产品能够相互配合、稳定工作。
  随着纳米技术的日新月异,电子设备也朝着“更轻,更小,更高效”的方向快速发展,从半导体到集成电路,在更小更拥挤的空间中拥有更为复杂的电路,对电磁兼容技术提出了更高的要求,也促进了该领域的迅速发展。
  李尔平在这个领域几十年如一日的摸索,为他赢得了众多荣誉,包括2008年当选IEEE Fellow(美国电气与电子工程师学会会士)、IEEE技术成就奖、新加坡杰出工程成就奖、IEEE杰出演讲讲师(IEEE EMC)等。2008年,他领导创建的亚太国际电磁兼容大会,现已成为世界三大国际电磁兼容学术团体之一。
  彼时,身处海外的李尔平一身赤子情怀,时刻关注着国内电磁兼容领域的发展,一心想把多年来在海外汲取的先进知识带回中国,助力祖国的发展与突破。然而,选择回国工作“并不容易”。当时在新加坡,李尔平已担任新加坡国家计算科学研究院纳米电子及光电子技术研究所主任,同时还兼任新加坡国立大学电气与计算机工程系博士生导师,有他亲自创建和发展十几年的几十人的坚实团队和稳定的科研配套,事业稳定,家庭优渥。几乎所有人都认为,李尔平没有理由放弃当时这一切优厚环境。但是,当2010年国家真的需要他并向他抛出橄榄枝时,他没有丝毫的犹豫,毅然决定回国从零开始。李尔平说,这是因为一生都割舍不掉的“中国情结”。
  尽管回国是从零开始,暂时会远离家人,偏离原有的事业轨道,但李尔平始终觉得回国服务有一种归宿感,更是一种使命。在微电子电磁兼容领域,国际工业发达国家早在20世纪90年代中期就已开展研究,而我国无论在工业界还是学术界的研发都远远滞后,该领域的人才更是缺乏,致使我国高性能高可靠性微电子一直没能突破。用平生所学报效家国——正是李尔平年少时的志向。沉浸在这个专业几十年后,已成为该领域国际领跑者的李尔平终于可以将儿时的梦想化为现实,回国服务,培育人才。
  浙江大学为他顺利开展工作匹配了一定的科研条件,李尔平担任了新成立的浙江大学射频与纳米电子研究中心主任。在他的带领下,中心开始进行微纳米三维集成电路及其封装、微纳电子电磁兼容、高速电路信号完整性和电源完整性、基于石墨烯的新型互联结构、纳米天线、射频器件等一系列重要课题的研究。
  而作为一个团队的领导者,作为引进的高端人才,李尔平还要思考如何将所学知识用于国家的实际发展和建设中。正因为如此,浙江大学射频与纳米电子研究中心的定位是研究团队结构基于“.”型,研究深度为“T”型,研究领域是基于我国重要核心技术基础的需求开展应用性研究。同时其作为研究型大学也开展该领域的前沿性研究,如解决高端微纳电子芯片领域国内亟须突破的一些关键技术片内的电磁互扰问题。虽然这个问题与整个微纳电子芯片研究领域,如纳米级芯片工艺制造技术研究相比是很小的一块,也不能算“重大专项”,得不到几千万元或几亿元经费的支持,但它是高端芯片包括数模、微波毫米波芯片的核心技术之一,是实现高性能和高可靠性芯片的主要瓶颈之一。在这一领域目前国内同先进工业国家的技术差距较大,国内开展得还远远不够,是制约我国高端芯片发展的主要因素之一。目前无论在我国微电子工业领域还是研究领域,我们常听到一些高端芯片设计没有任何问题,但制造封装后就发现性能与设计差距较大,其原因就是通常设计抓不到的“电磁问题”在作怪。目前由于高校开展该领域的研究较少,也缺乏足够的人才来解决该问题。
  李尔平为把浙大电子学科建成国际一流学科倾尽了一腔心血。他的目标也很清晰:希望在5年内打造一支最具国际先进水平的研究团队。李尔平也正是这样去实践的。在过去的3年时间里,射频与纳米电子研究中心已经集结了包括他在内的7名核心研究团队成员。在李尔平的带动下,他们不断创新,成果迭出,成为一支充满活力、颇具影响的研究团队。李尔平带领这个团队,在芯片及其封装电磁研究领域、电磁学及等离子纳米光子学研究领域以及5G通信电磁防护研究领域不断探索、前进。
  在芯片及其封装电磁研究领域,李尔平提出了基于全波S参数的宏模FDTD与电路仿真耦合的新方法,高效分析高速互联中的信号完整性,解决了任意形状的多个互联及其在多维环境中的计算机高效表征的问题。为模拟真实的电磁环境,发明了可移动直接激励的电子搅拌器新型宽带混响室电磁兼容测试技术,解决了多年存在的混响室电磁环境低频测试不稳定的难题,该技术转让给工业已产生数亿元的产值。李尔平发明了新的边界建模方法,称为频率依赖虚拟理想磁导体(PMC)圆柱边界建模方法,以虚拟PMC圆柱体替换平行板结构每一层的原始连续边界,解决了三维集成电路及封装结构无限大边界电磁场计算问题;提出并实现了系统的三维集成电路及封装电磁兼容和信号完整性建模分析方法,成为全球首位对此系统研究并实现的科学家。
  基于在三维集成电路及封装电磁兼容和信号完整性研究中的杰出贡献,李尔平于2006年获得国际IEEE EMC技术成就奖(首个华人学者获得此奖项)。在电磁学及等离子纳米光子学研究领域,李尔平团队首次证明了麦克斯方程量子效应最小尺度理论,即0.4nm尺度下经典麦克斯方程需要耦合量子效应系数,获得国际同行认可,并提出纳米波理论的概念。基于以上研究成果,李尔平于2015年获得国际IEEE电磁兼容技术领域世界最高奖项IEEE理查德·斯托达特(IEEE EMC Richard Stoddard)杰出成就大奖(每年在全球范围内授予一位,这是该奖项自1979年设立以来首位华人学者获奖)。
  在5G通信电磁防护研究领域,李尔平带领团队提出了一种全新的小型化多频带强电磁耦合频率选择超表面理论概念,并研究实现实体结构制作,解决了5G通信天线多频带信号入射角度超过60度就不稳定的科学难题。该技术能使入射角度达到0.86度(最理想为90度),并用于国内主要5G通信厂商实际产业化,产生数亿元的经济效益。同时,他们研究出用于5G通信系统内三维系统级封装抑制超高数据传输产生高电磁辐射的纳米电磁结构,解决了5G通信系统内三维系统级封装超高电磁辐射科学问题,并应用于产业。
  
言传身教 青出于蓝
  研究了半辈子的“电磁兼容”,“兼容”一词也深深融入了李尔平的血脉,成为他人文思考与社会观察的起点。“人有了各种经历后,会悟到更多,会多角度地看待各种社会问题。”交谈间,李尔平这位理工科出身的科学家总是不经意间流露出社会学家的思索和积淀。李尔平认为,在现有体制下,电子学术研究能像电磁兼容技术一样并行不悖,希望高校加强交流合作,科研团队协作要以共享共融为基础,拓展研究思路,融合学术精蕴,彼此融合、彼此借力,站在彼此的肩膀上更上一层楼。
  子曰:“其身正不令而行,其身不正,虽令不从。”李尔平非常注重榜样的力量,无论作为一位科研教授还是一名团队管理者,都可以用“治学严谨,作风朴实,为人谦逊”来评价他。作为教育部“长江学者”教授和浙大信电专业博导,李尔平总是满腔热忱地耐心指导、帮助学生,他因长时间伏案患有腰椎间盘突出,有时候疼痛使其坐立不安,但他还是坚持长时间在办公室和实验室工作,定期指导学生科研,并逐字逐句帮学生修改论文。他的敬业精神和严谨作风让大家敬佩不已。
  当前,李尔平已为浙江大学培养了30余名博士和硕士。在研究生培养方面,他认为“现在的学生需要创新力和创造力。最大限度地让学生打破原有的思维方式,自己去寻找问题,自己解决,克服依赖,才能摆脱老师的思路,找到新的出路和答案。只有摆脱学生是教授的高级打工者的思想,才能真正培养创新人才”。李尔平认为培养学生应该在不同阶段有不同的侧重。从本科到硕士再到博士,学生应当能够达到从接受答案到提问题,再到自己找问题的层次。而博士教育的本质在于培养治学的一种philosophy(哲学)——能力、思维和方法的养成。作为老师需要帮学生把握总体方向,指导学生在学习过程中少走弯路,给予思路和策略性的指导。
  此外,他对学生提出“脑-手-心”三个层次的培养要求。首先,研究生要善于用“脑”,善于思辨,了解前人之不足,知晓国内外之进展,明确“为什么做,做什么,怎么做”,并学会合理安排时间,提高科研效率。进而,任何研究结果、科学发现都是用“手”做出来的,动手能力是科研人才的基本素养。最后,还要用“心”,用心就是要有雄心、有决心、有信心,才能成为杰出人才。李尔平认为从事科学研究要耐得住寂寞,不怕坐“冷板凳”,既要仰望星空,又要脚踏实地。他培养研究生一直强调“目标导向”的重要性。科学研究的选题要面向国际重大需求,才能更加彰显研究意义,研究的成果也才更贴近实际应用。因此,他鼓励、引导研究生积极参与国际前沿项目的研究,通过关键科学问题的解决、核心技术的掌握,使研究生得到锻炼和提高。他带领各个科研小组成员共同制订研究计划、掌握研究进展,通过定期工作汇报、交流等形式发现、解决问题,并敏锐地从异常的实验结果中,发现新的科学命题。
  “青出于蓝,而胜于蓝”,李尔平希望学生要不断地超越老师,人类才会进步;有了寻找答案的能力,才能有新的发现;有了创造力,才能构架新的发展通道。近年来,他的博士生先后赴美国和新加坡进行短期访学5人次、参与国际会议100余人次,获得国际会议优秀论文8项,其他国际奖励4项。
  李尔平在开展研究的同时还注重青年教师的培养。他尽可能多地为青年教师提供有利的发展环境,并对他们的生活加以关心。无论是在工作还是生活中遇到难题,他总是想方设法帮他们解决,他的人格魅力感染着周围的每一位年轻科研人员。一些刚刚入职的青年教师,没团队可参与,缺乏项目支持也没有自己的实验室,发展遇到瓶颈。李尔平安排他们参与自己团队的课题研究,并安排自己团队的教师与青年教师合作,共同指导研究生,来解决他们没有研究生的问题,为年轻教师今后的发展奠定基础。李尔平还经常节约自己的经费来支持和鼓励青年教师和研究生积极出国参与学术交流,尤其是国际顶级会议及论坛,他认为仅靠阅读已发表的文献来了解研究成果已经滞后,只有与顶级科学家当面交流才能获得最新进展,才能及时掌握和了解世界最新的科研动态,与此同时也提升了青年研究员在国际领域的被认可度。为了青年教师的发展,李尔平也向学校提出建议,让刚博士毕业的青年教师两年不带课、安心做科研,高校人才引进和后续管理需要更多的支持和配合。该建议得到学校的大力支持,使许多青年教师和研究员受益。
  在李尔平的办公桌上,摆放有一盆亭亭玉立、朴实无华的君子兰,青绿色的叶子像翡翠一般碧绿晶莹,花型挺拔伟岸,亦如李尔平一般,幽静素雅,气质不凡,永远有一种刚劲不馁的精神。“芝兰得气一庭秀,桃李成荫四海春”,在李尔平的关心和带领下,浙大的莘莘学子也正在快速茁壮成才。科研探索与人才培养,在李尔平心中,如同车之两轮同等重要,将载着他在未来的道路上愈走愈远,愈行愈宽。
  
专家简介  
  李尔平,“长江学者”,IEEE Fellow,现任浙江大学信电学院求是讲席教授、浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院首任院长、浙江省先进微纳电子器件与应用重点实验室主任。长期致力于高速电子、新型微纳电子器件集成技术、电磁兼容研究领域研究,并取得杰出成果。2006年荣获IEEE EMC技术成就奖,2007年荣获新加坡杰出工程成就奖,同年入选美国电磁科学院院士,2011年获IEEE持续发展奖,2015年获国际IEEE电磁兼容技术领域最高奖项IEEE EMC理查德·斯托达特杰出成就大奖,成为获得该奖项的首位华人学者。
  
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