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新科院士|同济大学李杰:矢志原始创新,用科学理论为重大建设提供坚实支撑 [复制链接]

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离线崔思天
 

只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 前天 18:12
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      李杰,1957年10月生,1988年9月毕业于同济大学,获得工学士学位,2013年4月被丹麦王国奥尔堡大学授予荣誉士学位。现任同济大学特聘教授,上海防灾救灾研究所所长。长期在结构工程与工程防灾领域从事教学和研究工作。在随机力学、工程可靠性理论与生命线工程研究中取得了具有国际声望的研究成果。出版学术著作5部,在国内外核心期刊发表论文400余篇;领衔获得国家自然科学二等奖、国家科技进步三等奖各一项。曾被授予全国优秀教师(2001年)、上海市劳动模范(2004年)、全国优秀科技工作者(2012年)等称号。
      
      试想一下,如果大地震突如其来,供水中断、电力中断、煤气中断、交通瘫痪,城市的“大动脉”必然瞬间停止跳动。
      
      那么,如何才能让大城市的“生命线工程”在地震中免遭重创?同济大学土木工程学院李杰教授和团队从看不见、摸不着的城市地下管网的抗震入手,开始了长期的艰苦探索。凭借开创性的研究工作和突出的学术成就,李杰当选为中国科学院院士。
      
      数十年如一日,李杰一直奋进在结构工程理论创新的最前沿,矢志用科学理论为国家重大工程建设提供坚实支撑。他和学生提出的“广义概率密度演化方程”,被国外学者称为“李—陈方程”;他和团队创立的大型生命线工程网络可靠性分析理论,成为国际同行广泛认可的“RDA方法”。
      
      为复杂高层建筑安全保驾护航
      
      “鉴于您对概率密度演化理论的发展,以及在大规模生命线工程抗震设计方面的贡献,美国土木工程师协会决定授予您Freudenthal Medal(弗洛伊登瑟尔奖章)。”2014年,李杰获得了工程可靠性与结构随机动力学领域的个人最高学术荣誉,成为该奖设立40年来首位获奖的亚洲学者。
      
      何谓“概率密度演化理论”? “我们生活在一个充满不确定性的世界中,但人们总是希望获得确定性的结果。”李杰介绍,“概率密度演化理论就是希望用一种精确的方式,反映随机系统中概率结构的变化规律,而我们建立的‘广义概率密度演化方程’,则揭示了确定性系统与随机系统之间的内在联系。”
      
      在土木工程中,地震、飓风、火灾等自然灾害可能在何时、何地发生,强度多大,破坏性有多么严重,建筑结构的材料性质如何,都是不确定的、随机的。怀着对关键科学问题探究的热情,李杰改变了传统的研究思路,自上世纪90年代初开始这一研究。经过10余年创新探索,他提出了“基于物理研究随机系统”的思想,并在此基础上发现了“随机系统中概率结构的变化,在本质上取决于系统物理状态的变化”这一规律,实现了认识上的突破。
      
      
      
      李杰和他的团队所发展的概率密度演化理论,较好地解决了大型复杂工程结构设计中的灾害响应分析问题,从而可以通过科学的结构抗灾可靠性设计措施,为工程结构保驾护航。
      
      重要理论成果直接支撑重大工程建设:我国容积最大的1.2万立方米特大型混凝土消化池抗震设计、华东500千伏骨干电网高压输电塔抗风可靠性分析、牙买加西摩兰大桥(位于10度高烈度地震区)抗震可靠度设计、总高632米的上海中心大厦抗震可靠性分析……在这些国内外重点工程建设中,“概率密度演化理论”都发挥了重要的科学支持作用。这一重要理论成果荣获2016年度国家自然科学奖二等奖。
      
      中国学者的原创成果也引起了国际学术界的高度关注。事实上,不限于土木工程领域,“概率密度演化理论”现已被40余个国家机械工程、航空航天工程、海洋工程乃至生物医学等多个领域的学者所关注、引用以及应用。
      
      
      
      科学抗震设计,让城市“大动脉”脉动不息
      
      在抗震防灾领域,李杰的名字和一个专业名词联系在一起:“生命线工程”。
      
      一旦地震发生,如何才能让大城市的“生命线工程”免受重创?针对大型工程网络分析中的复杂性难题,李杰教授和他的团队独辟蹊径,提出了“基于结构函数递推分解”的技术思路,建立了“递推分解理论”,有效解决了大型生命线工程网络分析中的复杂性问题,取得了这一研究领域的重要科学进展。
      
      在其后的十余年间,以递推分解原理为核心,李杰教授和他的团队系统研究了最小割递推分解技术、快速递推分解技术、考虑相关失效的递推分解技术,形成了以解析图论为特征的网络连通可靠性分析理论体系,为500万以上人口的特大型城市、上千个节点的大型生命线工程网络的抗震可靠性分析提供了精确、高效的技术工具。而同期,国内外对此问题研究的最好水平是100个节点以内的中小型生命线工程网络。
      
      与此同时,他们还深入研究了大型生命线网络的抗灾优化设计理论和关键技术,为大型生命线工程网络系统的抗震设防、抗震设计与系统优化,提供了基础理论与技术支撑工具。
      
      由此,李杰教授也成为国际上少数几位在这一方向具有领先地位的学者,被公认为我国生命线工程研究的代表人物。
      
      理论的进步带来了技术的跨越式发展。在李杰教授和团队积极奔走、推动下,研究成果先后应用于沈阳市、郑州市、上海浦东新区等10余个城市生命线工程的抗震可靠性分析之中。这些工程应用实例,成为迄今为止国内外最大规模的生命线工程网络抗震分析和技术改造工程项目。
      
      身为上海防灾救灾研究所的带头人,李杰教授还带领研究所,汇聚同济大学优势学科力量,培养了一支专业从事防灾减灾的科研队伍,有力地提升了上海城市运行安全及防灾管理水平,为上海城市安全提供了科技保障。研究成果还辐射全国,为国家防灾减灾与救灾事业发挥了引领与示范作用。
      
      
      
      倾情人才培养,为每个学生建立学术档案
      
      在李杰的书柜中,整齐叠放着一个个文件盒,这是他为每一个学生建立的学术档案。里面不仅有他亲笔修改过的学生的毕业论文手稿,还有记录他每次与学生面对面交流、探讨学术问题的一份份手写纪要。在科研工作的间隙,李杰还会时常拿起已毕业学生的手稿翻阅。在他看来,“做老师最大的幸福,就是看到你的学生超过你。”“作为导师,你自己要先蹲下身子,扶起学生,一步步把他放到自己的肩上,之后你再站起来,把学生推上山峰。”“老师和学生,就如同是同一战壕的战友,要一起研究、一起工作,恰如老兵之于新兵。”……
      
      持续的科学创新探索,催生了高质量原创研究成果,也直接支撑了高水平青年人才培养。迄今为止,他指导的67名士毕业生中,多数已成为这一领域的中坚力量,其中已有12人晋升正教授,2人获得国家自然科学基金委杰出青年基金。
      
      
      
      在全国土木工程青年学者论坛上,李杰这样寄语青年:“希望你们接过接力棒,思考什么是真正关键的科学问题,在国家迈向新时代的新征程中,扛起我们原始创新的大旗!”
      
      
      
      
      
      作者:吴金娇
      
      编辑:李晨琰
      
      责任编辑:樊丽萍
      
      图片:同济大学供图
      
      *文汇独家稿件,请注明出处。
      
      

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