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他用演算法搭建未來“地下城”

2019-04-29 08:27:20

  何磊(右一)在實驗室為學生講解地下空間梁結構的受力特點

  周一有約

  最近,東南大學土木工程學院教授何磊的案頭,多了一張賀卡,卡片封面寫著“致我們的何老師”。在五四青年節前夕,學生們用賀卡向這位37歲的老師致敬。

  談及他的工作內容,何磊沒有給記者甩出難懂的專業概念,而是提到在今年年初熱映的影片《流浪地球》。“你還記得‘地下城’吧?我就是研究未來地下城市空間的。”何磊笑著說,他和團隊主要利用建模的方法進行測繪和模擬實驗,為人類開拓地下空間“打前站”。

  研究從實際需求中來

  “也許名字中的三塊‘石頭’,註定了我一生的方向。”何磊如此解釋,自己與研究領域岩土力學的關係。

  2005年,從天津大學取得學士學位的何磊赴新加坡南洋理工大學深造。彼時,他已開始了在岩土裂隙網路、地下空間方面的研究,並在世界頂級期刊發文40餘篇。

  怎麼會想到研究“地下城”呢?

  “新加坡土地面積小、人口密度大,面臨著嚴重的土地匱乏問題,向地下掘進是可行的出路之一。”何磊說,可向下掘進的難度極大,一旦攪動地下岩土的平衡性,幾乎難以修複。

  在新加坡時,何磊先後完成了多個重點科研項目,創造性地提出了開拓地下空間的研究模式。憑藉優異的科研成績,他於2013年獲得由國際岩石力學學會頒發的“羅哈獎”。

  在國外學習的那些年,何磊感觸最深的就是“離家越遠就越愛國”。每當在國外聽到祖國的好消息,他總是迫不及待地與同學分享。用自己的知識為祖國的科技發展添磚加瓦,這樣的信念成了他在海外做科研的最大動力。

  當老師比做科研更具挑戰

  2016年初,34歲的何磊加盟東南大學土木工程學院,成為橋隧與地下工程系最年輕的教授之一。2017年5月,由趙堅、李建春、何磊等教授牽頭的東南大學未來地下空間研究院正式成立。

  此後3年,何磊先後參與了多項重大科研項目。其中,在中國工程院重大研究項目“可持續城市空間發展”中,他以開拓地下空間的相關研究成果為我國城市的立體發展找到“突破口”。

  “對地下空間的探索,並不是要破壞它,我們首先要做到‘尊重’地下岩土並與其‘和諧共生’。”作為岩土的“老朋友”,何磊懂得這種密度不勻、形狀不定的物質,其每條裂隙都具有極強的不確定性。

  從上世紀90年代開始,二維數值演算法就已被創立並被廣泛應用於岩土裂隙網路研究中。可是何磊發現,傳統的二維數值演算法由於計算適用領域比較局限,往往不能準確地預測出岩石的裂隙。於是,通過多年的努力,他與團隊研發了三維數值流形法,這種演算法將岩石裂隙研究空間從二維拓展到三維,極大地提升了對岩石裂隙預測的準確度。

  然而,在何磊的心中,比科研更具挑戰性的,是“當一名老師”。

  作為研究者,過去何磊習慣於沉浸在自己的世界裡。從數值建模到程序實現,他享受縝密的計算與編程過程。“就像作家在寫小說,一旦靈感來了,自己就會陷入高度的忘我狀態,甚至忘記吃飯喝水。”這種專註使他的科研進展極快,人卻日漸沉默寡言。

  當第一次面對學生時,何磊意識到,不能再做科研“獨行俠”。“如果你只有一個學生,可以像帶學徒一樣手把手,而當你有九個學生,他們的興趣點和性格完全不同,不能強迫他們圍繞你的研究點,這是不負責的。”他說。

  為幫助自己的2名博士生和7名碩士生確定研究方向,何磊試著跳出自己擅長的領域,補齊研究短板。他緊緊瞄準岩土力學領域的國際前沿方向和國家重大需求,潛心思考如何“把學生帶出來”,讓團隊方案走出實驗室、在國家建設工程中落地。

  通訊員 吳 嬋 本報記者 張 曄

來源:科技日報
編輯:姚怡夢

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