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燕山大学德国"洪堡学者"丁华锋教授
发布日期:2010-5-6  新闻来自:本站原创

图为丁华锋和导师黄真教授(左一)在一起
  丁华锋,男,汉族,1977年6月6日出生,湖北荆门人,工学博士,博士后,副教授,硕士生导师,德国“洪堡奖学金”获得者。获第1批中国博士后科学基金特别资助和第43批中国博士后科学基金一等资助;获2008年燕山大学优秀博士学位论文一等奖和2009年度河北省优秀博士学位论文奖。主持主研国家自然科学基金,中国博士后科学基金特别资助和一等资助及国家高技术863等项目。在国内外重要学术刊物和会议上发表论文40篇,其中SCI(科学引文索引)、EI(工程索引)收录30篇,与人合作出版著作1部,获得计算机软件著作权5项。现为美国ASME(机械工程师协会)会员,中国机械工程协会高级会员,10多个国际学术期刊的特约审稿专家。
 
  从十四年前的一位被调剂到燕大的本科生,到今天在国内为数不多且令人羡慕的德国“洪堡奖学金”的获得者,他始终在坚定中前进,在自信中成长,在积累中爆发。他以燕大学子的身份申请并得到德国“洪堡基金会”的青睐,迈出了跨向国际科研领域的第一步,也打开了燕大学子的希望与梦想之门……
 
坚定地选择 踏实地走下去
 
  1996年高考,初、高中一路从奥赛班尖子生中走来的丁华锋成绩并不理想。那时他报考了清华大学和浙江大学,但最终服从调剂来到当时我校的机械工程学院艺术系。对于一直怀揣着清华、北大梦想的丁华锋来说,现实似乎跟他开了个不小的玩笑。他告诉记者:“在艺术系学习了近半年后,发现自己并不适合艺术系,关于工业设计的理念不是他的特长和爱好。”然而,这种现实与梦想的落差并没有阻碍他对理想的追求,却让他更加坚定了自己的选择:转专业。
 
  由于当时转专业制度还没有相关规定,丁华锋只能踏进当时的校长王益群的办公室恳切陈词。为了证明自己的兴趣和强项在数理化,他把自己初、高中曾获得的奥赛证书摆在校长面前,并立下“军令状”———转专业之后,一定会努力学习,保证成绩名列前茅。几经周折,学校终于同意了他的申请。在大学四年的学习生涯里,他努力拼搏,奋勇前进,本科毕业之后又以优异的成绩被保送攻读我校的研究生。事实证明,丁华锋没有辜负当时的选择,学校的那次破例也为我校机械电子专业选拔了一位优秀的人才。
 
  丁华锋始终认为,在科研的道路上不能急于求成,沉下心来踏实、坚定地学习必要的知识和技能,为之后的创新和进步奠定基础很重要。在读研究生期间,丁华锋师从我校在机构学领域国际著名的学者黄真教授,主要研究机械电子工程,取得硕士学位之后留在我校电气工程学院负责数字图像处理、机械工程控制等课程的教学。这期间,丁华锋除大部分时间和精力用在教学与课题研究外,还在导师黄真教授的引导下特别深入研究了哲学,掌握如何应用哲学理论解决科学问题的科研方法和关注国际科研发展情况。他阅读了大量著名的国际前沿学术著作和最新学术论文,《Mechanism and Machine Theory》(国际机器与机构联合会的权威期刊)、ASME Transactions(美国机械工程师协会会刊)等期刊都是他的主要阅读对象。不可否认,这样的科研方法和学术知识储备使他在以后的研究中能够灵活借鉴他人得失和改进自己的研究,取得进步和发展。谈到自己的导师黄真教授,丁华锋略显激动,感恩之情溢于言表:“黄老师治学严谨,为人平易,虽然每天的工作、科研已经很忙,也会像关心自己的孩子一样关心我们的学习和生活。在黄老师身上,我真正体会到什么是无私奉献,我们有成果,他和我们一块儿高兴。他从不担心我们在学术上超过他,而是常常鼓励我们要努力超过他,做出更大的建树来。咱们燕大还有很多这样的学者、教授,他们热衷于学术研究,也致力于对学生的培养,他们为燕大营造了浓厚的学术氛围。”
 
破解机构学发展的多项难题
 
  在黄真教授眼中,丁华锋是个具有敏锐的思考能力和活跃的创新思维的有志青年。硕士毕业之后,丁华锋留校在电气工程学院自动化系授课,并继续师从黄真教授在职攻读我校机械与电子工程博士学位,主要研究机器人机构拓扑机构自动创新设计、机电系统仿真、机器人数字化设计和机器人语言合成与识别等方向。机构结构创新为机械产品的原始性创新,是机械概念设计阶段所要解决的首要问题。几百年来,机构结构创新一直是凭借设计者的经验、直觉进行的。现代科技的发展,数字化、智能化和人机交互化的机构创新设计成为现代机构学和机械设计的发展新方向。这个方向最为关键和复杂的两大重要问题,一是长达近半个世纪一直没能解决好的“运动链同构判别”问题,二是缺乏为机构创新服务的数字化平台。这两大问题限制了这一新方向的发展。在黄真教授的指导下,丁华锋凭借自身多学科学习、跨领域研究的知识积累,以发展面向数字化、智能化和人机交互化的机构学创新理论和相应的创新平台为目标,创建了有效的、系统的机构拓扑结构学新理论,在机构学研究方面取得了突破性进展。他还提出了与运动链具有双向一一映射关系的数字描述代码,同时建立了运动链拓扑图数据库,解决了困扰国际机构学界长达近半个世纪的运动链“同构判别”的难题。
 
  一直潜心于研究和创新的丁华锋在攻读博士期间及取得博士学位之后在国际顶尖期刊《Mechanism and Machine Theory》、《ASME Journal of Mechanical Design》等上发表了多篇创新性成果,这些成果也成为丁华锋在申请“洪堡奖学金”时的主要支柱性成果。其中,他在文章《A Unique Re-resentation of the Kinematic Chain and the Atlas Database》(运动链的唯一描述及图谱数据库)中,建立了国际上首个实现运动链与其描述代码双向且一一映射的“运动链拓扑图图谱库”———基于“运动链环路代数理论”,提出了运动链的唯一数字描述代码的特征描述代码。同一运动链不管如何绘制,顶点如何标号,其特征描述代码总保持唯一,从而实现了运动链与其描述代码之间的双向且一一映射关系,解决了国际上长期以来未能解决的“运动链唯一数字描述”难题。基于特征描述代码,建立了国际上首个能实现运动链与其描述代码双向一一映射的数字化的“运动链拓扑图图谱库”,为机构创新综合的数字化、智能化和人机交互化奠定了基础。
 
  在文章《A New Theory for the Topological Structure Analysis of Kinematic Chains and Its Applications 》(机构拓扑结构分析新理论及其应用)中,丁华锋在国际上首创“运动链环路代数理论”体系———提出对运动链环路的数学描述,定义了运动链环路之间的3种基本数学运算包括相应的运算规则和性质,提出了运动链基本环路的概念及其相关定理,建立了运动链环路代数理论。运动链环路代数理论的建立为机构运动链拓扑结构分析与综合奠定了理论基础。
 
  在文章《Computer-aided Structure Decomposition Theory of Kinematic Chains and Its Applications》(计算机辅助运动链结构分解理论及其应用)中,他提出了高效且适于复杂机械运动链的刚性子链判别和主动副选取新方法。
 
  在文章《Isomorphism Identification of Graphs: Especially for the Graphs of Kinematic Chains 》(图的同构判别:特别是运动链的拓扑图)和《The Establishment of the Canonical Perimeter Topological Graph of Kinematic Chains and Isomorhism Identification》(运动链规范周长拓扑图的建立和同构判别)中,解决了困扰国际机构学界近半个世纪的“运动链同构判别”难题———基于“运动链环路代数理论”,提出运动链的周长拓扑图和规范周长拓扑图。丁华锋还提出了基于运动链规范邻接矩阵集的同构判别新方法。新方法准确、高效,计算复杂性比较显示其计算效率远远高于目前国际上公认较快的Mckay(图同构)和He(运动链同构)的方法。当运动链的构件数达到30的时候,新方法仍然非常高效,远远超过国际上的不超过14杆(2006年)的情况领域,也刷新了该领域的世界记录,解决了这一在机构学界达半个世纪的难题。
 
 
乐观面对挫折与失败
 
  科研的道路总是荆棘遍布,崎岖不平,荣誉光环的背后,还有许多不为人知的艰辛与反复。当丁华锋谈到在成功背后所付出的艰辛及遭遇过的挫折和失败时,他微笑地告诉记者:“在科研的道路上,挫折太常见了。我现在已经习惯失败了,也记不清曾经失败过多少次了。但我认为,你每失败一次,离成功就近一步。当你取得成功时,你之前的失败也是在为成功作准备。”丁老师补充说:“不仅仅是挫折和失败,一项成果还需要经得住他人的质疑和考验,因为真相总是在争议中才能越辩越明。”如此朴实的回答,如此从容乐观地面对挫折与失败,让记者对眼前这个个子不高、才三十出头的燕大教师肃然起敬。
 
  在采访黄真教授时记者了解到,丁华锋首次将《The Establishment of the Canonical Perimeter Topological Graph of Kinematic Chains and Isomorphism Identification》成果———基于运动链规范邻接矩阵集的同构判别新方法发给ASME(美国机械工程师协会)会刊JMD主编McCarthy教授(机械工程美国院士)时,受到了同为研究机构学“同构判别”的Mc Carthy教授的质疑,并要求丁华锋应用自己的成果来计算当运动链的构件数达28(国际上当前的不超过14杆(2006年)的情况)时的结果。面对权威的质疑,丁华锋对自己充满信心,接到回信的第二天就交上了自己的回复。令人欣慰的是他的回复很快便得到了McCarthy教授的肯定,并决定在ASME会刊JMD上发表。不仅如此McCarthy教授在2008年ASME年会上和2009年ASME期刊上还对丁华锋的成果进行作了介绍。多名机构学领域的国际著名专家在研究了丁华锋的成果之后也予以认可与鼓励,台湾国际著名机构学家颜鸿森教授(机械工程美国院士)在2008年ASME年会上全面地介绍了丁华锋的研究成果;英国伦敦大学国王学院Kuo教授在2008年ASME期刊上也介绍了丁华锋的研究。特别值得一提的是,丁华锋的一系列研究成果还得到国际机构学顶级期刊MMT主编德国Kecskemethy教授的高度评价,并作为合作导师邀请丁华锋申请德国“洪堡学者”。
 
得到“洪堡基金会”的肯定
 
  2009年12月,丁华锋凭借其在攻读博士期间的各项创新性成果及合理的研究规划接到德国洪堡基金会(Alexander von Humboldt Stiftung)的正式书面通知,被授予“外国科学家研究奖学金”,正式成为我校培养出来的首位“洪堡奖学金”的获得者。洪堡基金会的主要任务是为世界范围内最高资质的年轻学者提供研究支持,促进学者之间的交流,开展国际合作。洪堡奖学金的获得无疑是对每一位青年研究者的研究和努力的一种国际公认。丁华锋坦言:“ ‘洪堡基金会’的肯定仅仅是我迈向国际科研水平的第一步,在学校、导师和家人的支持下,我会坚持不懈地探索下去。作为科研者,只有了解和关注国内外发展,进行国内外学术交流与合作,才能不断取得进步,才能促进科学技术更好更快地发展。”洪堡奖学金在全世界久负盛名,享有崇高的学术声誉。迄今为止,洪堡基金会已经向来自130个国家的约23000名科学家提供了研究奖学金,这些“洪堡学者”中已有40位获得了诺贝尔奖。自1953年至今,我国约有1500名学者获得洪堡基金资助,其中包括中国科学院院长路甬祥、副院长严义坝、教育部副部长韦钰等。
 
  教学、课题、会议、审稿……丁华锋的日程早已排满,采访结束后,他还要尽快赶往北京参加出国前的外语培训。在短短两个小时的访谈中,记者作为燕大学子中的普通一员,感动于丁华锋热忱的科研态度,也被他乐观自信的情绪所感染。正如他的导师黄真教授所言:“这是华锋自己努力探索的结果,是咱们燕大土生土长的‘洪堡奖学金’的获得者,所以也是咱们燕大和燕大学子的骄傲。其实丁华锋的经历非常具有典型性,我们燕大还有很多学生与他有类似的经历,相信丁华锋走出来的路,会有更多的燕大学子继续跟进。”“宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来”,丁华锋的成长经历完美地诠释了这个朴素的道理。
 
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