科學(xué)研究就是要奔著問題去(科技視點(diǎn)·科技自立自強(qiáng) 青年奮勇?lián)?dāng)③)
人物簡介:
溫宗國,1978年出生,1995年至2005年在清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系學(xué)習(xí),獲得工學(xué)學(xué)士、碩士和博士學(xué)位,現(xiàn)為環(huán)境學(xué)院長聘教授、博士生導(dǎo)師,清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)研究中心主任、工業(yè)節(jié)能與綠色發(fā)展評價(jià)中心主任。主要從事城市固廢處置與資源化、行業(yè)碳減排系統(tǒng)工程研究,主持國家課題20多項(xiàng),成果獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
近年來,我國生態(tài)文明建設(shè)大力推進(jìn),環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科迅速發(fā)展,成為多學(xué)科綜合交叉的結(jié)合點(diǎn)和協(xié)同創(chuàng)新的前沿。一批青年科研人員矢志不渝、持續(xù)創(chuàng)新,正在把我國環(huán)境科學(xué)與工程研究不斷推向更高水平。
溫宗國是這一領(lǐng)域青年學(xué)者中的佼佼者。
把科學(xué)研究與國家需求真正結(jié)合到一起
每次點(diǎn)外賣,清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院博士生張宇婷都會(huì)格外留心包裝材料。從2017年開始,她就和導(dǎo)師溫宗國一起,嘗試從3500萬份外賣訂單中,分析外賣包裝的材料組成和環(huán)境影響。
這是溫宗國所從事研究的一個(gè)典型案例。“塑料廢物管理是當(dāng)前世界面臨的重要環(huán)境問題之一,厘清塑料包裝代謝機(jī)理,識別材料回收替代路徑,是推動(dòng)綠色低碳包裝、控制環(huán)境泄漏率的一個(gè)基礎(chǔ)性科學(xué)問題。”溫宗國說。
針對10多種細(xì)分包裝材料,建立本地化環(huán)境影響科學(xué)數(shù)據(jù),進(jìn)行支撐綠色低碳包裝的生態(tài)設(shè)計(jì);開展萬余次實(shí)證檢測,精準(zhǔn)刻畫城市級500米網(wǎng)格化廢棄規(guī)律;應(yīng)用高清攝像和光譜圖像識別算法,開發(fā)塑料包裝廢物智能化分選技術(shù)……小小的外賣包裝廢棄物,就這樣被溫宗國“吃干榨凈”,變成極具研究價(jià)值的課題方向。
溫宗國說:“從根本上來講,環(huán)境科學(xué)與工程是典型的問題導(dǎo)向?qū)W科。因?yàn)槿祟惢顒?dòng)會(huì)在環(huán)境中產(chǎn)生各種廢棄物,未經(jīng)處理就構(gòu)成了問題,對經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展又會(huì)產(chǎn)生各種影響。我們作為科研人員,研究就是要奔著解決問題去?!?/p>
1995年,17歲的溫宗國考入清華大學(xué),開啟了他的學(xué)習(xí)、科研之路。在清華,他得到了專業(yè)的學(xué)習(xí)和鍛煉,并在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下逐漸接觸到環(huán)境系統(tǒng)工程的學(xué)術(shù)前沿,對城市固廢資源化與循環(huán)經(jīng)濟(jì)、行業(yè)碳減排系統(tǒng)模擬與工程應(yīng)用產(chǎn)生了濃厚的興趣。讀博期間,他開發(fā)了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,探索經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)與資源消耗、污染排放的演變規(guī)律。同時(shí),他開始關(guān)注城市循環(huán)經(jīng)濟(jì)這一當(dāng)時(shí)前沿的研究方向。
2007年,溫宗國留校工作。從學(xué)生到教師,溫宗國開始深入思考如何把“象牙塔”里的科學(xué)研究與國家、行業(yè)的需求真正結(jié)合到一起。當(dāng)時(shí),從國家到地方,對循環(huán)經(jīng)濟(jì)日益重視,但是循環(huán)經(jīng)濟(jì)怎么搞,國內(nèi)沒有現(xiàn)成的模式可供借鑒。
后來,溫宗國參與了國內(nèi)首個(gè)城市循環(huán)經(jīng)濟(jì)國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目?!斑@個(gè)項(xiàng)目的核心問題,是解決城市對資源的消耗如何與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)現(xiàn)‘解耦’的問題。換句話說,就是城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展怎么能夠不建立在資源密集型的方式上?!睖刈趪f。
在項(xiàng)目所在地江蘇蘇州,溫宗國經(jīng)常一待就是一個(gè)多月。在與地方政府和企業(yè)的溝通交流過程中,他深感當(dāng)時(shí)城市發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)大多著眼于孤立分散的單項(xiàng)技術(shù),系統(tǒng)集成化技術(shù)供給不足。抓住這些薄弱環(huán)節(jié),溫宗國提出了城市循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)集成共性方法,助力完成蘇州市循環(huán)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的修編。
溫宗國說:“我們首先建立一個(gè)能夠把城市物質(zhì)代謝進(jìn)行精細(xì)化模擬的模型,通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等智慧化手段實(shí)現(xiàn)城市廢棄物的回收,再用循環(huán)利用的技術(shù)把其中的資源清潔高效地提取出來,包括稀貴金屬、高分子材料和有機(jī)質(zhì)等?!?/p>
這一前瞻性項(xiàng)目所形成的經(jīng)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)、管理辦法,在全國進(jìn)行了推廣。2016年,“城市循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展共性技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究”獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
堅(jiān)持基礎(chǔ)研究與工程開發(fā)“兩條腿走路”
在河北武安市新峰水泥廠,生活垃圾融入工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié):所有運(yùn)至車間的生活垃圾首先會(huì)經(jīng)過一次初級破碎,之后會(huì)通過特殊的磁選裝置分離金屬物質(zhì),再進(jìn)入滾筒篩進(jìn)行初次篩分;第二輪更精細(xì)的篩分借助定量的風(fēng)速,將較輕的垃圾篩出;篩上物還要經(jīng)過兩次破碎程序,將其體積控制在25毫米以下;旋轉(zhuǎn)窯中封閉化高溫焚燒后,壓縮的垃圾篩下物和篩上物會(huì)被轉(zhuǎn)運(yùn)到6公里外的水泥廠區(qū)作深度處理,其中篩上物將會(huì)成為制作水泥的燃料,而篩下物則直接作為制作水泥的原料……
這套工藝流程既為企業(yè)提供了廉價(jià)的原料和燃料,降低了生產(chǎn)成本,也讓垃圾變廢為寶,真正實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用。目前,這套工藝包及裝備已在25條生產(chǎn)線應(yīng)用,并實(shí)現(xiàn)了成套出口。
這套裝備的成功研發(fā),與溫宗國的努力分不開。從事環(huán)境科學(xué)與工程研究伊始,他就堅(jiān)持基礎(chǔ)研究與工程開發(fā)“兩條腿走路”,利用數(shù)值模擬和人工智能等先進(jìn)方法,研制出廢棄物協(xié)同處置和資源化開發(fā)相關(guān)的工藝和裝備。
“如果單純應(yīng)用一項(xiàng)技術(shù),它只能在某一個(gè)點(diǎn)上起作用。我們一定要樹立系統(tǒng)思維,把基礎(chǔ)研究、工程開發(fā)、管理手段結(jié)合起來解決實(shí)際問題。”溫宗國說。
科技進(jìn)步帶來了環(huán)境管理手段的創(chuàng)新。溫宗國很早就關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與環(huán)境管理的融合。
比如,在垃圾智能分類回收及時(shí)空代謝模擬方面,他通過研究圖像光學(xué)識別的深度學(xué)習(xí)算法,開發(fā)垃圾智能分揀系統(tǒng)和視覺人工智能機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)了再生資源高效分類,并基于海量交易信息大數(shù)據(jù)技術(shù)建立“互聯(lián)網(wǎng)+回收”平臺。
溫宗國認(rèn)為,目前國際上環(huán)境科學(xué)與工程研究進(jìn)一步呈現(xiàn)“高精尖”的趨勢,特別是“雙碳”目標(biāo)提出后,各領(lǐng)域都在進(jìn)行綠色化的轉(zhuǎn)型升級?!皬漠a(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì),到廢棄物、各種資源的回收再利用,環(huán)境科學(xué)與工程的交叉性越來越強(qiáng)?!?/p>
做科研,堅(jiān)持比天賦更重要
溫宗國認(rèn)為,做科研,堅(jiān)持比天賦更重要。
十幾年前,環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科算不上熱門,溫宗國一度感受到明顯的落差感。
“項(xiàng)目少,成果出得慢,評職稱自然沒有優(yōu)勢,當(dāng)時(shí)我的壓力也不小?!睖刈趪龟?,“搞科研需要堅(jiān)守,只要自己有興趣,相信自己做的方向是正確的,每天都會(huì)保持著對研究的熱情投入?!?010年前后,溫宗國研究方向上的科技項(xiàng)目逐漸多了起來。正是依靠長期的堅(jiān)持和積累,他迅速將研究心得運(yùn)用到新的項(xiàng)目中,收獲了豐富的研究成果。
多年來,溫宗國一直活躍在本科生、研究生教學(xué)工作的一線,為環(huán)境學(xué)科培育人才?!芭囵B(yǎng)學(xué)生要肯花時(shí)間。比如中午吃飯,我有時(shí)會(huì)拉著他們一塊去。我們還有定期的課題組會(huì),我會(huì)經(jīng)常拿自己作例子,跟學(xué)生講自己當(dāng)年是怎么讀碩士、博士研究生的。講經(jīng)驗(yàn)和心得之外,更多的是分享自己在科研上有過的教訓(xùn)?!睖刈趪f,“學(xué)生們很有創(chuàng)造力。培養(yǎng)學(xué)生的過程中要尊重他們的興趣、愛好,一旦有了興趣,他們就會(huì)堅(jiān)持、就會(huì)投入。”
平日里工作雖忙,溫宗國還是會(huì)堅(jiān)持每周打1到2次羽毛球,這是他從讀書時(shí)就有的愛好,甚至在學(xué)校的比賽中拿到過不錯(cuò)的名次。
“搞研究要有忘我的狀態(tài),但是高強(qiáng)度的投入也要有健康的身體做基礎(chǔ)?!睖刈趪⑿χf。
《 人民日報(bào) 》( 2022年12月19日 17 版)
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