曾耀祥在工作。受訪者供圖

劉釗在機(jī)房查看“神威·太湖之光”的運(yùn)行情況。吳冰清攝

雍海林在實(shí)驗(yàn)室里等待數(shù)據(jù)結(jié)果。駱貝貝攝

(資料圖片)

黨的二十大報(bào)告提出，加快建設(shè)國(guó)家戰(zhàn)略人才力量，努力培養(yǎng)造就更多大師、戰(zhàn)略科學(xué)家、一流科技領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、青年科技人才、卓越工程師、大國(guó)工匠、高技能人才。

新征程上，青年人有更為廣闊的奮斗天地，他們敢想敢拼、善作善為，努力成為國(guó)家事業(yè)發(fā)展的主力軍。本版推出“新征程上的青年工程師”系列，聚焦工程師隊(duì)伍中的年輕人。

——編 者

國(guó)之重器，承載著中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)，彰顯著中國(guó)的實(shí)力和底氣。當(dāng)前，新一輪科技革命浪潮奔涌，放眼中華大地，國(guó)之重器砥柱中流，核心技術(shù)加快攻關(guān)，創(chuàng)新活力競(jìng)相迸發(fā)。

有這樣一群青年工程師，他們緊盯科技前沿，在國(guó)家重大項(xiàng)目中刻苦攻關(guān)、施展才華，以青春力量賦能國(guó)之重器。近日，記者走近3位青年工程師，一起來(lái)聽(tīng)聽(tīng)他們的故事。

曾耀祥：

勇做創(chuàng)新先鋒

曾耀祥從事科研工作11年了，這位青年工程師的成長(zhǎng)軌跡幾乎完美契合了過(guò)去10年國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的歷程。

2018年，這位中國(guó)航天科技集團(tuán)一院總體設(shè)計(jì)部十一室載荷與環(huán)境副主任設(shè)計(jì)師年滿30歲。“三十而立”這一年，他改變了半個(gè)多世紀(jì)的“火箭彈性載荷設(shè)計(jì)方法”，讓火箭更輕、運(yùn)載能力更強(qiáng)，“如果沒(méi)有國(guó)家鼓勵(lì)科技創(chuàng)新的氛圍，沒(méi)有航天系統(tǒng)讓年輕人挑大梁的環(huán)境，我們就沒(méi)法挑戰(zhàn)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)‘規(guī)則’，做出真正的創(chuàng)新。”曾耀祥說(shuō)。

載荷參數(shù)是火箭設(shè)計(jì)的依據(jù)，通常情況下，先有載荷參數(shù)，再進(jìn)行火箭設(shè)計(jì)。此前，曾耀祥所在團(tuán)隊(duì)的“載荷設(shè)計(jì)”，一直是沿用20世紀(jì)60年代的方法。

近幾年，我國(guó)火箭發(fā)射密度大、新型號(hào)數(shù)量多，尤其是接連立項(xiàng)的長(zhǎng)征七號(hào)甲、長(zhǎng)征八號(hào)等新型火箭，若是采用原有的“載荷設(shè)計(jì)方法”，火箭的運(yùn)載能力達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，“這個(gè)問(wèn)題不解決，新型火箭就得改結(jié)構(gòu)。”曾耀祥說(shuō)。火箭一旦改結(jié)構(gòu)就意味著每個(gè)部段都得改，將增加很多試驗(yàn)，研制經(jīng)費(fèi)隨之增多，更重要的是研制周期必然受到影響。

如何在不更改火箭結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，讓火箭“體重”更輕但運(yùn)載能力更強(qiáng)，成為研制的難點(diǎn)。

在一次項(xiàng)目討論會(huì)上，型號(hào)總師再次提出這個(gè)問(wèn)題，希望各個(gè)系統(tǒng)各自尋找突破口。

當(dāng)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)陷入了片刻沉寂。畢竟火箭各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)經(jīng)受了數(shù)十年的檢驗(yàn)，不是說(shuō)改就能改的。

“我可以對(duì)‘載荷設(shè)計(jì)方法’做些優(yōu)化。”曾耀祥的一句話打破了現(xiàn)場(chǎng)的沉寂。此后近半年的時(shí)間里，他每到周末，都紋絲不動(dòng)坐在辦公桌前推導(dǎo)各種公式、算法，一張張草稿紙上寫(xiě)滿了密密麻麻、別人一看就會(huì)覺(jué)得枯燥無(wú)味的公式。

有時(shí)候坐得太久，脖子和腰都有些僵硬了，曾耀祥就去外面跑步、散步，但身體在放松的同時(shí)，他的腦子里依然在想著各種公式與算法。有時(shí)候突然有了靈感，他會(huì)加快步伐，越跑越快，希望趕緊回去繼續(xù)算下去。

“‘載荷設(shè)計(jì)方法’就像一個(gè)‘黑匣子’，沒(méi)辦法提前驗(yàn)證，必須完全正確，萬(wàn)一錯(cuò)了，火箭就會(huì)在空中解體。”曾耀祥坦言，這項(xiàng)任務(wù)用“萬(wàn)無(wú)一失、一失萬(wàn)無(wú)”來(lái)形容毫不為過(guò)。

“要細(xì)化載荷設(shè)計(jì)規(guī)范，又要保證新的設(shè)計(jì)方法沒(méi)有問(wèn)題，那就得弄清楚60多年前的設(shè)計(jì)思路、依據(jù)和原理。”曾耀祥想到了“載荷設(shè)計(jì)規(guī)范”的編寫(xiě)者們。

曾經(jīng)的編寫(xiě)者現(xiàn)如今都已經(jīng)七八十歲，退休在家，得知曾耀祥的想法后，他們都很支持，但也提出了質(zhì)疑。

施鈞昭是“載荷設(shè)計(jì)規(guī)范”的編寫(xiě)者之一，他也曾對(duì)曾耀祥的設(shè)計(jì)方法提出過(guò)質(zhì)疑：“之前的方法很穩(wěn)妥，你用新的方法提出的參數(shù)準(zhǔn)確嗎？”趁著施老來(lái)單位開(kāi)會(huì)的機(jī)會(huì)，曾耀祥將自己的推導(dǎo)模式驗(yàn)證給他看。最后，施老認(rèn)同了曾耀祥的設(shè)計(jì)方法。

2018年8月24日，曾耀祥優(yōu)化完成的“載荷設(shè)計(jì)方法”迎來(lái)了“大考”。總體設(shè)計(jì)部的10余位相關(guān)專家組成的評(píng)審組，專題對(duì)曾耀祥的“載荷設(shè)計(jì)方法”進(jìn)行評(píng)審。

“新的‘載荷設(shè)計(jì)方法’理論依據(jù)充分，參數(shù)翔實(shí)準(zhǔn)確。”總體設(shè)計(jì)部副總師、評(píng)審組組長(zhǎng)潘忠文說(shuō)，“新的‘載荷設(shè)計(jì)方法’對(duì)火箭發(fā)展很有意義，按照這個(gè)方法計(jì)算，大型火箭載荷基本可降低15%左右，而且，我們一些新型火箭不用改結(jié)構(gòu)也能提升性能。”

創(chuàng)新需要智慧，也需要勇氣。可干可不干的事情，曾耀祥主動(dòng)承擔(dān)，在枯燥繁重的工作中，這位年輕人卻做起創(chuàng)新先鋒，享受著探索的快樂(lè)。

劉釗：

讓算力改變世界

一臺(tái)電腦、兩個(gè)顯示器，日復(fù)一日地設(shè)計(jì)和編寫(xiě)代碼……乍一看，國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心研發(fā)部副主任、高級(jí)工程師劉釗的工作好像和普通程序員沒(méi)有區(qū)別，但實(shí)際上，他的工作電腦還連接著一個(gè)大家伙——“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)。借助“神威”的“威力”，他正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行著一項(xiàng)“風(fēng)資源預(yù)測(cè)和風(fēng)機(jī)選址”的應(yīng)用項(xiàng)目，幫助一家能源龍頭企業(yè)解決關(guān)鍵難題：中國(guó)這么大，風(fēng)機(jī)選在哪里合適？

說(shuō)到這項(xiàng)工作，還要先從劉釗每天打交道的超級(jí)計(jì)算機(jī)說(shuō)起。

2016年6月落戶于江蘇省無(wú)錫市濱湖區(qū)蠡園開(kāi)發(fā)區(qū)的“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)，是國(guó)家超算布局的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。和一臺(tái)只安裝一片CPU的家用計(jì)算機(jī)不同，“神威·太湖之光”非常龐大：由40個(gè)運(yùn)算機(jī)柜和8個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜組成，內(nèi)部安裝了40960個(gè)中國(guó)自主研發(fā)的眾核處理器，在運(yùn)行時(shí)，將近1100萬(wàn)個(gè)計(jì)算核心齊心協(xié)力完成復(fù)雜任務(wù)，它1分鐘的計(jì)算能力，相當(dāng)于72億人同時(shí)用計(jì)算器不間斷計(jì)算32年。

“跑”得這么快，“神威”能做什么？

劉釗舉例說(shuō)，小到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)、大到氣象災(zāi)害的應(yīng)對(duì)，人類在真實(shí)世界中試錯(cuò)的成本比較高，甚至全無(wú)這樣的機(jī)會(huì)，而借助超級(jí)算力，就可以“跑”進(jìn)未來(lái)看看，幫助我們做出最佳決策。

今年36歲的劉釗，2008年從北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系畢業(yè)。當(dāng)時(shí)我國(guó)初步具備了研制高端超級(jí)計(jì)算機(jī)的能力，但放眼國(guó)際，我國(guó)的超算能力還處于中端水平，許多關(guān)鍵部件受制于人。攻讀計(jì)算機(jī)專業(yè)的劉釗逐漸明晰了自己的夢(mèng)想：將知識(shí)和精力，投入中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)事業(yè)中去。

2015年，在國(guó)家超算無(wú)錫中心剛剛建立之時(shí)，劉釗被選為第一批技術(shù)骨干加入其中。

“有了跑得快的硬件，還需要將硬核本領(lǐng)完全發(fā)揮出來(lái)的軟件。”劉釗介紹，軟件開(kāi)發(fā)初期面臨的最大難題，是這個(gè)系統(tǒng)已產(chǎn)生了超過(guò)200萬(wàn)行代碼，而對(duì)于“神威”這樣的新型國(guó)產(chǎn)超算，國(guó)外經(jīng)驗(yàn)和編程模式都無(wú)法匹配。要解決“水土不服”的問(wèn)題，就要先對(duì)200多萬(wàn)行代碼進(jìn)行“翻譯”，重新設(shè)計(jì)和編寫(xiě)，讓新代碼適用于國(guó)產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)。

200多萬(wàn)行代碼，是行業(yè)的“天花板”級(jí)別，也是“神威·太湖之光”實(shí)力的體現(xiàn)。劉釗回憶，“翻譯”的關(guān)鍵期，大樓內(nèi)部的軟硬件設(shè)施和應(yīng)用設(shè)備開(kāi)啟“機(jī)房?jī)?yōu)先”，這群平均年齡只有28歲的青年工程師，夏天靠幾臺(tái)大型工業(yè)風(fēng)扇降溫，早上8點(diǎn)后的樓面好像蒸籠一樣熱；到了寒冬，就靠著取暖器驅(qū)走嚴(yán)寒，燃燒起奮斗之火。

7年來(lái)，劉釗和他的團(tuán)隊(duì)以多維度并行及系統(tǒng)性優(yōu)化的創(chuàng)新方法，高效支持了大氣模擬、海洋模擬、工業(yè)仿真等關(guān)鍵科學(xué)應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)超算系統(tǒng)上的運(yùn)行，將“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)每秒十億億次的超強(qiáng)計(jì)算力，切實(shí)轉(zhuǎn)化成為基礎(chǔ)科研和工程創(chuàng)新的探索能力。

2017年，對(duì)于劉釗來(lái)說(shuō)是極具紀(jì)念意義的一年。那一年，“神威·太湖之光”相關(guān)應(yīng)用項(xiàng)目獲得國(guó)際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)“戈登·貝爾獎(jiǎng)”及一項(xiàng)提名獎(jiǎng)。其中，便有他參與的“地球系統(tǒng)模式”項(xiàng)目。

“通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目，可以‘前知五百年，后知五百年’！”劉釗介紹，將某地區(qū)氣象衛(wèi)星、氣象臺(tái)等的零星歷史數(shù)據(jù)下載并嵌入系統(tǒng)，超級(jí)計(jì)算機(jī)就能通過(guò)大量復(fù)雜的比對(duì)和運(yùn)算，把空白年份“填空”、將錯(cuò)誤數(shù)據(jù)“糾偏”，既能推演自工業(yè)革命開(kāi)始地球氣候的巨大變化，也能向未來(lái)推演幾百年后大氣演變、海洋演變等自然生態(tài)趨向，從而細(xì)致地模擬出地球生態(tài)演變的過(guò)程。5年來(lái)，該項(xiàng)目的模擬精度已從一座城市的氣候變化，精確到了街道級(jí)的氣候模擬。

“風(fēng)資源預(yù)測(cè)和風(fēng)機(jī)選址”正是“地球系統(tǒng)模式”的一個(gè)重要應(yīng)用方向。“過(guò)去沒(méi)有超級(jí)計(jì)算機(jī)的時(shí)候，只能依靠人力跋山涉水，運(yùn)送設(shè)備到每一座山頭探測(cè)，不僅時(shí)間長(zhǎng)、危險(xiǎn)大，而且由于風(fēng)力的不確定性，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性還比較低。”劉釗自豪地說(shuō)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在中國(guó)地圖上劃分出10個(gè)網(wǎng)格，篩選出過(guò)去20年來(lái)年均風(fēng)資源最為豐富的地區(qū)，再將這些網(wǎng)格進(jìn)一步分解成一個(gè)個(gè)小網(wǎng)格，逐格比較、一一定位，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)調(diào)試后，最終在甘肅、福建、云南等地確定了多處風(fēng)場(chǎng)建設(shè)地址，幫助龍頭企業(yè)實(shí)現(xiàn)了發(fā)電效能的最大化、助力國(guó)家雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

雍海林：

追著“星星”奔跑

上午10點(diǎn)，安徽合肥，中國(guó)科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院的一間辦公室中，討論聲一陣高過(guò)一陣。“衛(wèi)星軌道高度增加，對(duì)地面站建設(shè)提出了一些新要求”“日光條件下，光學(xué)跟蹤的信噪比計(jì)算還得再?gòu)?fù)核一下”“目前，技術(shù)上還存在不少難點(diǎn)”……趁著大伙都在，難得沒(méi)有出差，雍海林和同事們你一言我一語(yǔ)，商量起中高軌量子衛(wèi)星地面站技術(shù)方案來(lái)。

作為科大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司的系統(tǒng)工程師，今年36歲的雍海林，與量子結(jié)緣已有14年。從學(xué)生時(shí)代在青海湖湖心島上開(kāi)展自由空間量子實(shí)驗(yàn)，到遠(yuǎn)赴西藏阿里參與“墨子號(hào)”地面站建設(shè)，這位年輕的工程師始終扎根一線。

2008年，還在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)讀研的雍海林，懷揣著對(duì)量子通信的好奇，成了學(xué)校量子物理與量子信息實(shí)驗(yàn)部自由空間研究組的一員。“那段時(shí)間，我們每年都往青海湖跑，短的有個(gè)把月，長(zhǎng)則要待半年。在那兒研究量子糾纏分發(fā)和隱形傳態(tài)，得把‘墨子號(hào)’星地鏈路的科學(xué)實(shí)驗(yàn)先在水平鏈路上做一遍。”雍海林回憶。

湖心島山頂沒(méi)水，他就背著水桶，一點(diǎn)點(diǎn)從山下運(yùn)上山；野外實(shí)驗(yàn)遇到狂風(fēng)暴雨，不顧豆大的雨點(diǎn)往臉上拍，雍海林和隊(duì)友牢牢扶住帳篷，避免里面的望遠(yuǎn)鏡被雨淋壞；白天陽(yáng)光強(qiáng)烈，光子信號(hào)容易淹沒(méi)在噪聲中，實(shí)驗(yàn)總在晚上進(jìn)行，他熬過(guò)一個(gè)又一個(gè)夜晚，全球首個(gè)上百公里的自由空間量子隱形傳態(tài)和量子糾纏分發(fā)也終于在2012年實(shí)現(xiàn)。

“技術(shù)實(shí)現(xiàn)是工程師的事，要把科學(xué)家星地量子通信的夢(mèng)想一點(diǎn)點(diǎn)變成現(xiàn)實(shí)。”2016年，雍海林奔赴海拔5100米的“墨子號(hào)”阿里站，擔(dān)任隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)站副主任設(shè)計(jì)師，參與量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)及后續(xù)實(shí)驗(yàn)。在阿里站的一年多時(shí)間里，除了需要克服高原反應(yīng)和冰天雪地帶來(lái)的困難，雍海林還得解決地面站的技術(shù)難題。

2016年8月16號(hào)，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空。星地量子通信實(shí)驗(yàn)得在地面和太空間傳輸光子，信息加載在單光子的偏振態(tài)上，這不僅要求瞄準(zhǔn)精度，還意味著要實(shí)現(xiàn)偏振保持。不承想，衛(wèi)星上天后，就遇到了偏振誤碼率超出預(yù)期的情況。“我們幾個(gè)站配合載荷團(tuán)隊(duì)立即展開(kāi)原因分析。針對(duì)偏振不佳，經(jīng)過(guò)研判，發(fā)現(xiàn)是衛(wèi)星進(jìn)入太空后，受空間環(huán)境影響造成相位變化，必須通過(guò)聯(lián)合測(cè)試獲取變化規(guī)律，從而設(shè)法進(jìn)行補(bǔ)償。”雍海林說(shuō)。

緊接著，研發(fā)裝置，反復(fù)調(diào)試。終于，經(jīng)過(guò)半個(gè)月的努力，在零下20多攝氏度的一個(gè)夜晚，阿里站再次進(jìn)行嘗試。在同事們的配合下，雍海林裹著厚棉襖，在室外手動(dòng)調(diào)整補(bǔ)償裝置。天寒地凍里，他們抓住衛(wèi)星過(guò)境的10多分鐘，成功獲取全部所需數(shù)據(jù)。等到下次衛(wèi)星過(guò)境時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)地面設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償，偏振誤碼率這才得以滿足科學(xué)實(shí)驗(yàn)要求。

如今，全球首個(gè)星地量子通信網(wǎng)絡(luò)已通過(guò)衛(wèi)星地面站與“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星相連，現(xiàn)已接入金融、電力、政務(wù)等行業(yè)多家用戶。

熱衷于在廣袤大地上追逐“星星”，2018年，博士后出站后，雍海林加入了國(guó)盾量子衛(wèi)星地面站團(tuán)隊(duì)。“一年到頭，能有100多天出差在外。”他掰著手指頭細(xì)數(shù)，從第一代便攜式地面站樣機(jī)研發(fā)到量子微納衛(wèi)星“濟(jì)南一號(hào)”的星地實(shí)驗(yàn)，從漠河北極村到三亞天涯海角，團(tuán)隊(duì)常在全國(guó)各地攻堅(jiān)克難。

“對(duì)我來(lái)說(shuō)，夜空中最美麗最值得追逐的‘星星’，就是‘墨子號(hào)’量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。”雍海林告訴記者，“這些年，我總是天南海北奔走，披星戴月，追著‘星星’奔跑，把青春揮灑在祖國(guó)的大好河山之間，成就感滿滿！”

關(guān)鍵詞： 設(shè)計(jì)方法 超級(jí)計(jì)算機(jī) 隱形傳態(tài)