北京東方振動和噪聲技術研究所名譽所長應懷樵

人類社會正在進入以數字化生產力為主要標志的新階段，智能數字時代正在到來，應及時建立國家級和世界級別的數字治理和監管工作機構與團隊，造福人民。

使命：第四次工業革命的中國新引擎

中共中央關于“十四五”規劃的建議指出，加快數字化發展。發展數字經濟，推進數字產業化和產業數字化，推動數字經濟和實體經濟深度融合，打造具有國際競爭力的數字產業集群。特別強調積極參與數字領域國際規則和標準制定。

可以說，中央決策層準確掌握了當前形勢的關鍵，并作出了影響深遠的戰略部署。當前，全球經濟越來越呈現數字化特征，人類社會正在進入以數字化生產力為主要標志的新階段。習近平總書記高度重視數字經濟發展，多次做出重要指示，強調要大力發展數字經濟，培育新增長點，形成新動能。

隨著我國改革開放的深入，以及第四次工業革命和數字經濟、智能世界AI+的迅猛發展，國內外出現了數字化、云計算、云智慧、大數據、數字制造、數字經濟、數字治理、數字時代、軟件制造一切、“互聯網+”、區塊鏈、5G、新基建、智能制造等眾多新名詞新概念，它們以其獨特的形式和生產力影響著世界經濟。

作為一名扎根祖國、奮斗了半個多世紀的中國科學家，我見證了偉大祖國科學技術的日新月異與突飛猛進。自然科學理論概念從“軟件制造儀器SMI”到“軟件制造一切SME”的漸進式自主原始創新發展，也就是智能數字制造，它開創了中國數字制造、數字經濟以及數字時代的先河，促進了北京東方振動和噪聲技術研究所(以下簡稱“東方所”)以及相關信號處理專家的成長。

眺望我國“十四五”以及2035年遠景目標的實現，我們有理由相信，SME必將繼往開來、持續推動我國和世界的數字制造、數字經濟以及智能數字時代的到來，成為第四次工業革命的中國引擎。曾有專家指出：“理論概念的創新是科學殿堂上的圣杯，是極其重要的。”回顧從SMI到SME漸進式發展的相關大事及里程碑事件，將有助于我們以全球化戰略眼光，對當前數字制造，數字經濟和智能制造以及數字管理、治理的發展作出超前研判與政策建議。

見證：從SMI到SME發展自主原創

1965年10月，我從中國鐵道科學院高速列車風洞課題組調入國防課題組，進行地下鐵道在核爆炸原子彈、氫彈作用下的振動、噪聲、壓力和應變等動力學參量的安全性與可靠性研究。在遇到零赫茲的地鐵下沉殘余位移、沒有儀器可用于測量的難題時，經過反復思考，忽然想到用數字積分取代硬件的模擬積分，并用離散傅里葉變換DFT取代頻譜分析儀的方法思路。這是數字算法和軟件計算取代硬件儀器的測量方法的萌芽，也是中國數字制造，中國式VI和AI思路的自主原始創新概念的誕生。

這個新概念的誕生，得益于我早年就讀浙江大學時學習的理論物理和數學力學等相關知識。以及在清華大學工程力學系學習的風洞測試和數據處理，這些早期的科學訓練與知識儲備在此次研究中發揮了基礎效用。

此后，我利用工余時間專注探索數字分析處理計算方法，包括對波形分析，頻譜分析和隨機信號處理。在計算方面，開始用手搖計算機和計算尺計算，但效果都不太理想，直到1967年~1969年開始學習數字計算機，情況才有所好轉。1970年到中科院計算所學習時，取得了初步成功。

1978年1月，在云南昆明，中國力學學會主持召開全國第一次土巖爆破學術會議。我在會議報告中發表論文《地下結構爆炸振動加速度的測試和分析》，文中給出了數字算法和軟件取代硬件的成功案例，使用數字電子計算機進行計算分析，由軟件取代了硬件測量的結果，給出了無法用常規儀器測量的地鐵結構的下沉(0Hz)殘余位移和用DFT離散傅里葉變換進行的地鐵震動信號的頻譜分析結果，這是我國數字化、數字制造分析早期成功的里程碑，也是中國式數字制造和數字經濟的國內外VI和AI發展史的重要節點。

“中國導彈之父”錢學森在會議論文集《土巖爆破文集》前言中寫道，“這些成果只是科技進步中的一小步驟，卻關系如何高速度把我國建設成為社會主義現代強國的深遠歷史意義。”

1979年，國防科委在杭州召開核試驗防護工程學術交流會。我發表了論文《頻譜分析在抗爆結構動力學參量分析中的應用》，它是在全國第一次土巖爆破學術會議基礎上補充傳函計算和壓力、應變等分析和計算公式等內容外，我還在大會報告膠片中，提出使用算法和軟件可取代硬件制造儀器的概念思路。

這是虛擬儀器核心概念的正式提出。在會上，我受到我國爆炸力學的奠基人和開拓者之一、著名力學家鄭哲敏院士的表揚，同時受到時任清華大學副校長張維院士和時任同濟大學校長李國豪院士等三位專家的關注和支持。會后，張維專門找到我討論這種方法的誤差和可靠性，并建議回京后做補充實驗研究。后來，經驗證試驗計算，誤差被控制在5%~10%以內，具備使用價值。

2009年11月，在桂林召開的全國第三次虛擬儀器大會上，我提出了“云智慧儀器=互聯網+云計算+大數據+虛擬儀器VI+人腦工程+嵌入式軟硬件”“云智慧測試時代=互聯網+云計算+大數據+測試”的新概念，并將其轉換為現實。

回顧自主創新之路，我以為科學沒有國界，但是，科學家是有國家的，因此，科學家的生命輝煌與創新激情，一定要與國家民族的命運以及人類的福祉相結合，只有這樣，才能給我們帶來不竭的奮斗與創新激情，同時，科學家的生命價值就在于創造，所以，一定要勇于站立在科學圣殿歷史巨人的肩膀上繼續朝前跨出關鍵性一步，敢于邁出新步伐，只有這樣，才能接力奮進，續寫祖國與人類科技文明的新時代輝煌。

攀登：中國數字制造VI和AI發展新輝煌

1959年9月，我考入浙江大學工程物理系理論物理專業。3年后，因國家發展需要，全班轉入數學力學系應用力學專業進行流體力學專門化學習。我的畢業論文為《風洞的空氣動力學研究》。1964年畢業后，我分配到中國鐵道科學院機輛所高速列車風洞課題組工作。

從1964年~1973年，我曾到清華大學工程力學系流體力學專業風洞實驗室實習;調入鐵建所國防課題組，研究地下鐵道在核爆炸原子彈和氫彈作用下的振動噪聲及壓力、應變等動力學參量的安全性、可靠性;在我國第一顆氫彈試驗成功時，親臨羅布泊試驗場測得地鐵道床振動加速度波形數據，圓滿完成任務;到中科院計算所學習，用BCY語言展開數字積分的計算，取得了初步成果;在鐵建所進口日本自動化工業展覽會的ECC555小型計算機上，用FortronⅣ語言進行了數字積分和DFT的頻譜分析計算，取得較好成績。

1975年，我有幸參加了核試驗總結組，向領導提出自己有計算地鐵殘余位移和頻譜分析計算的方法。領導批準一段時間把ECC555計算機歸本人計算為主，數字制造、軟件制造技術，用數字積分DFT分析和壓力、應變、振動的傳函計算由此取得顯著進展和成功。

1978年3月，在全國科學大會上，我負責完成的CZ-S測震傳感器、CZ-F測震放大器以及參與的核效應設計參數(包括震動加速度，速度、位移與壓力的五個振動計算公式)，獲三項全國科學大會獎。前兩項包括創新的電動、電感兩用式新型拾震傳感器，全部集成電路的微積分放大器，硬件組成新型傳統儀器;第三項包括部分數字制造、計算分析結果的公式內容。

1979年11月，在杭州國防科委全國核試驗防護工程學術交流會上，我提出軟件制造儀器的創新理念。同年11月，由我編著的《振動測試和分析》一書，由中國鐵道出版社發行，書中有參量變換計算的數據、圖表，后公開發表。

20世紀80年代，我調入抗震研究室，先后擔任課題組副組長和組長，研究鐵道工程抗震試驗及測試分析問題。在此期間，編著了《CZ測振儀與測振技術》，由中國鐵道出版社出版發行，該書是全國科學大會得獎的兩項成果。此外，還編著了《波形和頻譜分析與隨機數據處理》一書，后來發表。曾在《宇航計測技術》署名發表《信號處理技術與結構系統識別和模態分析》，在《力學學報》署名發表《最大熵法新倒頻譜——倒熵譜研究》，這是對數字算法的自主創新研究。在《固體力學學報》署名發表《快速傅里葉變換窗函數最大信息量修正的研究》，文中提出了Y-1，Y-2和可變指數窗等三種新窗函數。

由于受到使用磁帶機和信號分析儀的困擾，我于1983年1月發起籌建中國震動技術咨詢部，得到胡海昌院士和時任全國政協副主席、中國科協副主席茅以升院士的支持和幫助。同年9月1日，在向中國科協咨詢中心申請時，已有48個單位，69位專家教授參加。

1984年6月，中國科協正式批準中國科協咨詢中心振動技術咨詢部成立。8月31日，在北京西苑飯店召開成立大會，有106人參加大會，清華大學力學系教授杜慶華任理事長，我擔任總經理，茅以升任首席顧問，胡海昌、馬大猷、鄭哲敏、王仁等院士任顧問，辦公地點設在北京安外小黃莊中國建筑科學研究院工程抗震所。

東方所于1985年4月獲批準成立，隸屬中國科協咨詢中心，同年10月11日在北京大都飯店召開成立大會。胡海昌、侯朝煥等45位專家教授出席會議，胡海昌任名譽所長，侯朝煥任副所長，并主持會議，我擔任東方所所長并做工作報告，提出研究DASP軟件和虛擬儀器PC卡泰以及“把實驗室拎著走”的設想，辦公地點設在長城無線電廠內。

東方所的上級單位，于1986年4月變更為國家科委人才中心。同年10月，中國振動工程學會由國家科委批準成立。中國振動學會籌委會常委會，于1987年2月12日~14日由東方所主持承辦，為學會正式成立奠定基礎。1987年5月，中國振動學會在南京航空航天大學召開成立大會，胡海昌任理事長，我擔任副秘書長兼咨詢委員會主任。

1988年3月，東方所再次變更上級主管單位，由北京市科委批準成立北京自然應用科學研究院，東方所隸屬北京應用科學研究院和北京市科委領導，我擔任副院長兼院學委會常務副主任。

1988年9月16日~17日，我主持和組織了我國第一次用小型火箭激振錢塘大橋模態試驗，INV-306智能數據采集和處理系統用于大型工程試驗取得圓滿成功，并在央視《新聞聯播》中報道播出，這是中國VI成功應用的一個里程碑。

1993年，中國虛擬儀器INV-306和DASP系統在加拿大多倫多市北京新技術展覽會上展出，東方所被安排在進門的第一個展臺，并在此次展覽會中，獲得第一名的好成績。

2007年，在全國第二屆虛擬儀器大會上，東方所被授予“中國虛擬儀器之父”的榮譽稱號。

2010年，東方所研制的達世普DASP虛擬儀器庫、振動、噪聲、模態分析移動實驗室系統獲北京市科學技術二等獎。2012年，東方所研制的雙核24位變幅基超量程160dB數據采集儀獲得北京市科學技術三等獎。

2012年5月，在北京十五屆國際科博會暨2012年新興戰略性產業發展論壇上，我提出“從軟件制造儀器到軟件制造一切”的概念，《新浪財經》欄目對此做了《應懷樵：軟件可以制造一切》的新聞報道，成為當時科技領域的熱門話題。《中國高校科技》《中國科學報》《香港文匯報》等媒體對此進行了相關報道。

近年來，多家媒體以《應懷樵：第四次工業革命的兩大發動機——云智慧與軟件制造》《應懷樵：人工智能與軟件制造一切會帶來什么，解讀第四次工業革命的兩大關鍵詞》《35載耕耘，只為引領科技智造——應懷樵AI理念，軟件制造一切概念的創新發展》《忠誠點亮復興之路——訪中國虛擬儀器之父應懷樵》等為題，報道了東方所的自主創新成就。

建言：創建“數字的維和部隊”和“數字聯合國”　　

當前，數字治理和監管工作緊迫，結合東方所的自主創新成果與經驗，我們建議研究建立“數字聯合國”。隨著數字化、數字革命、智能數字制造、數字經濟的不斷發展，智能數字時代正在來臨，它是第四次工業革命的核心所在，也是人類發展的一個重要高級階段。“AI+時代”在今后布局全世界中將會起到重要作用，其中的區別是：你是引領者還是跟隨者，抑或者是被淘汰者。隨著數字化向實體經濟的滲透融合，智能制造高速發展，特別是隨著數字化向金融業的深度發展以及智能數字制造向軍事工業的日益滲透，數字治理、數字監管工作日趨重要。

眾所周知，計算機病毒對人們的影響很大，而目前網絡廣告插入的亂象更是使人們哭笑不得。往深處想，數字經濟的命脈和人工智能的核心技術，一旦被少數壞人或者極端自私、有缺陷的人掌握和主宰，那么對全世界將是一種災難。這并不是意味著AI本身可怕，而是像馬斯克和霍金呼吁的，我們要迅速著手研究AI的安全性。

因此，我借此機會也強烈呼吁國家和聯合國盡快建立各種制度和規范，把“數字王國”合理地治理和管理起來，及時建立國家級和世界級別的數字治理和監管工作機構與團隊。甚至需要未雨綢繆建立“數字的維和部隊”和“數字聯合國”，當然還要注意創新和病毒的區別。

此外，還要盡快開展全數據(大小數據)綜合數字算法的研究。隨著大數據和人工智能研究的深入，不少專家發現AI算法似乎已碰到天花板。AI的發展歷史中曾經歷過1980年和2000年兩次寒冬，隨著卷積神經網絡和深度學習算法上的突破，終于在2017年引起了AI大爆發，目前算法又遇上瓶頸了嗎?我認為研究全(大小)數據的綜合算法是解決這個難題的方向捷徑之一，我帶領東方所歷經數十年研究的將時域、頻域、幅域相結合的綜合算法，突破了數據處理中的十大難題，取得高精度頻率、幅值、相位、阻尼比和傳遞函數的計算成功。

隨著全球疫情地暴發，用數字技術和人工智能開展對藥物和疫苗的研究也是當務之急。因此，我建議國家盡快建立“云智慧醫療中心”和“云智慧醫藥中心”，造福人民。

總之，把智能數字制造和AI技術盡快向工業、醫療、農業、教育和交通等方面普及推廣，這是一個造福人類的方向，值此“十四五”開局年，我也由衷希望國家機構和相關專家在“十四五”規劃以及2035遠景規劃中予以重視。

應懷樵

作者簡介：

應懷樵，北京東方振動和噪聲技術研究所名譽所長，浙江紹興人。我國較早提出“虛擬儀器數字制造”構想以及提出和實現“用軟件制造儀器”“用軟硬件相結合”來取代傳統的主要由硬件組成的模擬式儀器的學者。曾獲得“全國優秀科技工作者”等榮譽稱號。應懷樵曾經過五次中風、四次心梗的生死考驗，面對陡峭的科技高峰，依然執著地奮斗在創世界一流的“虛擬儀器”的科研陣地上。他的理想是，生命不息、奮斗不止，讓INV系統走進每一個實驗室，讓DASP軟件運行在每一個實驗平臺上。他數十年如一日堅持科研創新，在建所之初就提出“勤奮、創新、堅持、自強、和諧”的座右銘;提倡“高、大、深、快、善良、務實”的“玻爾所”精神以及“堅持真理、自由討論、互相尊重和實事求是”的科學精神，極大增強了所在研究所的文化凝聚力。科研路上幾多跋涉，應懷樵從未有過怨言。當智能數字制造技術攀上科學頂峰的時候，他仍然沒有止步，而是將目光投向了更遠處。