把學術(shù)追求融進中國夢想
——“選擇最容易走的路，不見得是最好的選擇”

◎梁生樹（本刊記者）

創(chuàng)新從來都是“九死一生”，但他始終以“亦余心之所善兮，雖九死其猶未悔”的豪情投入到科研創(chuàng)新中去

9月12日下午6時，西安交通大學彭康樓二層西側(cè)一間不足15平方米的辦公室里，記者見到管曉宏院士。

握手、讓座、沏茶，交談開始前，他將辦公用的金屬框架簡易轉(zhuǎn)椅拉近記者所坐的沙發(fā)，“距離感”瞬間即逝。讓人想到他在“表達和交流”課中，傳授給學生們的“箴言”：真實、真誠；嚴謹、認真；恰當、得體。

近兩個小時的交流中，高興時他開懷大笑仰在椅子靠背上，動情處右手會“打開”在頭頂上，呈現(xiàn)出一名“業(yè)余舞者”的習慣動作。

面對采訪提綱中數(shù)十個問題，他一再強調(diào)“自己最近出頭露面太多”“應(yīng)該多宣傳一下自己的恩師莊家玫這樣默默無聞的普通老師”，說到科研、教學成就總是一言帶過。

快遞小哥催收郵件、家人催吃晚飯、團隊成員催問次日多項活動的準備工作……不時響起的電話鈴聲，“豐富”著管曉宏院士的這個如常下午。

系統(tǒng)節(jié)能提效的創(chuàng)新人

2016年11月4日，由中國和174個國家共同簽署，全球應(yīng)對氣候變化的《巴黎協(xié)定》正式生效。有媒體驚嘆，這一天全世界開啟了可持續(xù)發(fā)展的道路，停止了走向氣候災難的腳步。

作為締約方，中國向全世界承諾，二氧化碳的排放量到2030年左右達到峰值。

得知這一消息的管曉宏欣慰之余，也感到肩上的責任更加沉重。

全世界大國中，我國第一次能源的煤占比近70%，排在印度之后。而歐洲小國丹麥等國，到2050年，整個國家全部使用可再生能源。

“我們的煤從發(fā)現(xiàn)儲量到挖掘出來效率僅為30%，加上各個環(huán)節(jié)的損失，最后用到發(fā)電的不到10%，節(jié)能有10倍以上的放大作用?！惫軙院暾f，節(jié)能減排不僅是國之大計，也是極具科研價值的大事。

從二十多年前做博士論文開始，他敏銳感知到節(jié)能減排和提高效率的重要性，默默扎進優(yōu)化能源、電力、制造等網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)運行這一新領(lǐng)域。

管曉宏和他領(lǐng)導的課題組提出了拉氏松弛框架下優(yōu)化的新理論、新方法。這一創(chuàng)新方法，可精確高效求解對偶問題和系統(tǒng)獲取原問題可行解，全面解決了復雜混合動態(tài)、同構(gòu)奇異和解振蕩等多個世界難題。這一成果，得到國內(nèi)外同行的高度認可。世界上最大的專業(yè)技術(shù)組織、國際電氣和電子工程師協(xié)會匯刊編輯在評審邀請中，稱之為拉氏松弛優(yōu)化的“世界冠軍”。

“以2017年為例，我國消耗煤40億噸左右，如果能節(jié)能10%，就是4億噸標準煤，在不增加投資的情況下，五年就能滿足巴黎協(xié)定的國際承諾?！惫軙院暾f。

他的科研成果，曾在美國“一戰(zhàn)成名”。

2000年底，美國加州氣候異常導致電力供求緊張，由于上世紀中開始實施的電力市場設(shè)計不合理，引發(fā)了電力市場金融危機，最終導致電力市場崩潰，州政府接管電力系統(tǒng)，并持續(xù)延伸為加州財政危機。

管曉宏在哈佛大學工作期間，深度分析了電力市場的博弈行為，在加州電力市場崩潰前，發(fā)現(xiàn)可能導致投機的電力市場博弈多納什平衡點特征，提出“機會性共謀”說，預見了機會性投機和價格飆升等嚴重后果。加州議會為調(diào)查該事件舉辦了聽證會，加州政府能源委員會索取了他即將發(fā)表的論文作為聽證材料。美國電力科學研究院邀請他做學術(shù)報告。

管曉宏和課題組提出的方法用于國網(wǎng)西北電網(wǎng)、寶鋼集團、美國太平洋燃氣電力、美國東北電力等國內(nèi)外企業(yè)的電力和能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度、市場競標策略等，取得了節(jié)能增效等重大社會經(jīng)濟效益。

2005年度國家科技獎揭曉，管曉宏主持的“離散與混合生產(chǎn)制造系統(tǒng)的優(yōu)化理論與方法研究”項目獲得國家自然科學二等獎。管曉宏獲得美國李氏基金杰出成就獎，被最大的國際學術(shù)組織IEEE選為會士（Fellow），被讀博母校美國康涅狄格大學選為杰出工程師院成員并列入工學院名人堂。

“做科研，只盯著‘錢’不行，只想著‘近路’也不行?！惫軙院晔冀K把自己的目光盯在新領(lǐng)域，把心思用在創(chuàng)新上。

西安交通大學校園 邢 鵬/攝

利國惠民的“水火風光”協(xié)調(diào)

5月28日，習近平總書記在全國兩院院士大會上說：“要把滿足人民對美好生活的向往作為科技創(chuàng)新的落腳點，把惠民、利民、富民、改善民生作為科技創(chuàng)新的重要方向。”

近年來，頻繁發(fā)生的霧霾成為民眾心頭之患，甚至影響著人們對全面建成小康社會的信心。

為了改善環(huán)境，國際社會共識就是要減少煤炭的使用量，用清潔能源逐漸代替。

讓子孫后代不再把藍天綠水當成奢侈品，成了管曉宏和課題組的科研方向。

而活生生的現(xiàn)實，又呈現(xiàn)出另外一種景象。

2015年，我國近80萬平方公里的用煤區(qū)域里，使用的煤炭，是全世界的四分之一。就在這一年，我國的風電設(shè)備裝機量更是一舉成為世界第一。而與此同時，一些地方巨額投資的清潔能源建好了，卻不能使用。

耗資上千億元打造的酒泉風電基地，有“陸上三峽”之稱，但大量風力發(fā)電設(shè)備棄風嚴重，只能在戈壁上曬太陽。

根據(jù)國家能源局的統(tǒng)計，這些停用的風電設(shè)備，造成的直接經(jīng)濟損失超過160億元。

“一方面是國家治理環(huán)境，壯士斷腕的決心，另一方面是我們普通人對改善大氣污染的渴望；那么，為什么還會出現(xiàn)這么多的清潔能源無法正常投入使用？”管曉宏和科研團隊一起，希望從技術(shù)層面破解這個困境。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著風電并網(wǎng)容量的迅猛增長，風電具有高度不確定性和間歇性特征，與具有儲能水電協(xié)調(diào)優(yōu)化，非常有利于充分消納和利用風能。但是，電網(wǎng)能否完全支持“水風協(xié)調(diào)”，或者“水風協(xié)調(diào)”能否保證電網(wǎng)安全成為迫切需要解決的關(guān)鍵問題。

經(jīng)過深入研究，管曉宏和課題組提出安全性分析新理論和新方法，解析判定系統(tǒng)安全性和可行性，成數(shù)量級降低了計算復雜性。

這一理論與方法，改變了工業(yè)界憑經(jīng)驗和啟發(fā)式迭代的方法，有望建立安全評估新工業(yè)標準。

新方法應(yīng)用于西北電網(wǎng)時發(fā)現(xiàn)，第二輸電通道建設(shè)前，750千伏主輸電通道安全約束在多種負荷模式下始終緊張，是酒泉風電基地和黃河水電基地“風、水”配合的安全瓶頸，而第二輸電通道建成后，就能消除或大大緩解安全瓶頸，從而為論證第二輸電通道建設(shè)提供了重要理論依據(jù)。

2013年6月27日，新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)750千伏第二通道工程竣工投運。這條超高壓線路將使新疆、甘肅和青海三省區(qū)的清潔能源的消納和外送能力翻番。

9月11日，酒泉市發(fā)布消息，上半年能源經(jīng)濟穩(wěn)中向好，風電發(fā)電量達81.5億千瓦時，同比增長32.4%?？吹竭@一消息，管曉宏一臉微笑。

“信息物理融合系統(tǒng)是第四次工業(yè)革命和中國制造2025的基礎(chǔ)，我們需要全面感知環(huán)境與信息能源信息，支持信息流和能源流的雙向流動，能源供需的集成優(yōu)化，在即將到來的能源革命中發(fā)揮關(guān)鍵作用?！?/p>

這是2018年5月25日，第三屆大數(shù)據(jù)科學與工程國際會議上，管曉宏以“能源大數(shù)據(jù)與信息物理融合系統(tǒng)安全優(yōu)化”為議題演講的內(nèi)容。

他說，充分利用可再生新能源，必須將水電、火電、風電、光電協(xié)調(diào)使用，從“需求側(cè)”能源系統(tǒng)來提效節(jié)能。

統(tǒng)籌協(xié)調(diào)水、火、風、光的遠見卓識正在變成節(jié)能減排的社會經(jīng)濟效益。

管曉宏和課題組獲得了中國自動化學會自然科學基金一等獎，并且在2018年國家獎勵辦公布通過初評的國家自然科學獎名單中，榜上有名。

守護網(wǎng)絡(luò)的“安全衛(wèi)士”

“沒有網(wǎng)絡(luò)安全，就沒有國家安全?！边@是習近平總書記對網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)出的警示，也成為國際社會的共識。

2017年6月27日，勒索軟件卷土重來，全球陷入無望的困境。白宮國土安全部的發(fā)言人稱，這款勒索軟件已經(jīng)造成美國近100億美元的經(jīng)濟損失。

新型勒索軟件，讓丹麥航運巨頭馬士基、英國廣告公司W(wǎng)PP、俄羅斯石油公司、美國醫(yī)藥公司默克等紛紛中槍，烏克蘭更是成為了“重災區(qū)”，其國家銀行及電力公司等關(guān)乎國計民生的大型基建行業(yè)無一幸免。

“一段代碼癱瘓一個國家，在信息時代不是沒有可能。”這種危機感，在管曉宏的腦海里已持續(xù)了近二十年。

上世紀末，國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)剛起步，管曉宏選擇網(wǎng)絡(luò)信息安全作為新的研究方向。由于大家對這個方向不了解，他申請在985學科建設(shè)項目中立項，有領(lǐng)導不同意，認為這是公安管的網(wǎng)吧管理問題，不同意立項。

“新方向最能考驗一個科研人員坐‘冷板凳’功力?！惫軙院暝谶@個科研方向上堅持了二十年，成果斐然。

互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)信息安全和系統(tǒng)綜合安全涉及國家安全，但面臨海量數(shù)據(jù)無標定、安全監(jiān)控誤報率高、僵尸網(wǎng)絡(luò)分布隱蔽、安全防衛(wèi)缺少協(xié)同等重大挑戰(zhàn)。

管曉宏和課題組提出基于動態(tài)系統(tǒng)分析與估計的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控新方法，解決了流量異常定位的解析計算、無流量數(shù)據(jù)估計僵尸網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和全球分布等問題。

由他主持的863項目“集成化網(wǎng)絡(luò)安全防衛(wèi)系統(tǒng)”獲Aa最高評價，成果轉(zhuǎn)化后，在中央辦公廳等800多個政府部門和企事業(yè)單位部署，捕獲全球攻擊事件3億多個、發(fā)現(xiàn)僵尸網(wǎng)絡(luò)域300多萬個，幫助主管部門清除了多個威脅嚴重的僵尸網(wǎng)絡(luò)，并取得上億元的經(jīng)濟效益。

這項成果，獲得2013年陜西省科技一等獎和多項國際學術(shù)獎勵。

2017年11月5日，中央政治局委員、中央宣傳部部長黃坤明來到管曉宏所在的電信學院智能網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全教育部重點實驗室調(diào)研。

管曉宏與課題組現(xiàn)場演示了實驗室開發(fā)的木馬追蹤與規(guī)模估計系統(tǒng)，黃坤明部長對這個系統(tǒng)在維護凈化網(wǎng)絡(luò)生態(tài)中所發(fā)揮的重要作用，給予了高度肯定。

“世界正在進入以信息產(chǎn)業(yè)為主導的經(jīng)濟發(fā)展時期。我們要把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合發(fā)展的契機，為‘信息化帶動工業(yè)化’的國策培育新動能?！?/p>

目前，管曉宏任院長的西安交通大學電子與信息工程學院，正在加緊建設(shè)世界一流的電子信息學科群。

6月14日，參加完全國兩院院士大會的管曉宏，向電信學院全體教師分享自己的感受，一起尋找科研再出發(fā)的方向。

“選擇最容易走的路，不見得是最好的選擇?！边@是管曉宏給老師和同學們講的最多的一句話，也是他科研成果豐碩的訣竅。

管曉宏與研究生討論