相里斌,博士、研究员、博士生导师。1990年毕业于中国科学技术大学精密机械与仪器系,获学士学位;1995年获中科院西安光机所博士学位;1997年在西北大学近代物理所完成博士后工作。现任中国科学院西安分院院长、陕西省科学院院长、中国科学院西安光机所光谱成像技术研究室主任。2016年,获中国青年五四奖章标兵荣誉称号。
一门很“绕”的学科
“光谱成像是一种利用光谱获得图像和信息的光学技术。我们知道,不同的物质都有不同的光谱,就像每个人都有不同的指纹。比如水汽,在某一个波长上,就有千差万别的特征吸收带……”
相里斌向我讲解他的“成像光谱理论”。为了便于我理解,他尽量将这门深奥的学科讲得通俗易懂。但我听了,依旧茫然。而他讲解时不时带出的诸如“偏振分光”“正交光栅”“空间调制干涉成像”等专业术语,更是让我不明所以。“这很正常。光谱成像本身就是一门很‘绕’的学科,不像照相机那样直观。尤其是我搞的干涉型光谱成像技术,要通过一系列处理和变换才能得到最终数据,就更‘绕’了。我给自己的博士生最初讲解时,都要花很多时间讲概念和原理,他们理解起来也非常费劲。”相里斌说。
但相里斌最后还是用一个相对浅显的比喻,让我大致明白了成像光谱技术的功能和作用:“一桶水里放了许多种颜色的墨水,搅拌之后,用普通的相机拍,我们看到的就是一桶混合色的液体;使用成像光谱仪拍,就可以将水中所有的色谱全部提取出来,单独成像。如此,它在土地资源考察、植被分类、矿物勘测、农作物病虫害监测等方面的功用也就很好理解了。”
在相里斌之前,国内对干涉型光谱成像技术的研究几乎是空白。十余年来,相里斌以自己不懈的坚持和投入,走在一条相对孤寂甚至是落寞的科研之路上。经过长期默默无闻的钻研,他的科研意义逐渐被领导和专家认可,也陆续得到了中国科学院院长基金、院重点项目和国家“863计划”等方面的支持,一批有影响的科研成果从他手中相继诞生:独立提出了大孔径静态干涉光谱成像仪创新原理,并得到了国际同行的认可,成为21世纪初光谱成像技术领域的一个新的研究方向;在国内最早对“空间调制干涉光谱成像仪”开展研究,在理论和关键技术等环节取得多项突破,牵头研制的仪器成为“嫦娥一号”“环境与灾害监测”卫星的有效载荷。他还率领团队对高稳定度的转镜式干涉光谱成像仪、计算层析光谱成像仪、偏振光谱成像仪等新型光谱成像技术进行研究。因为相里斌的努力,国内的一些单位和部门也开始致力于光谱成像技术及其应用的研究工作。
这些年来,国家给予了相里斌极大的支持和肯定,也让我们能够从另一个层面了解他的工作之于国家的价值和意义:1996年获得中科院院长基金;1998年入选中国科学院“百人计划”;2000年被任命为“863”重大专项专家组组长;2002年成为“环境与灾害监测”卫星超光谱成像仪主任设计师;2003年成为“嫦娥一号”探月卫星光学成像探测系统指挥;2016年,不到40岁的相里斌被任命为国家高技术“863计划”领域专家委员会主任。
两次差点放弃成像光谱研究
第一次是在1995年,刚刚开始做博士后。原因是有人认为光谱成像学是一门老旧的、成熟的学科,已经没有多少研究的必要。事实也确实如此。17世纪牛顿就发现太阳光通过棱镜能够被分解成一系列光谱,1916年美国科学家迈克尔逊因发明干涉仪获得了诺贝尔物理学奖。只是由于当时的计算机技术等相对落后,解算光谱的过程相当繁琐,光谱成像技术的发展才一度处于停滞状态。到上个世纪60年代,随着计算机技术和快速计算方法的发展,光谱成像技术重新走进人们的视野。光谱仪开始商业化,实验室的分析仪器,包括医院和工业企业的生化分析,都离不开光谱分析技术。也因此,有人说:“人家都已经生产、应用了,你再作研究,是不是缺少新意?”还有人说:“你博士论文做得很棒,但美中不足的是参考文献大多是陈旧的,这至少也说明这个学科过时了。”——这一点,相里斌也不得不承认,他当时能够借鉴的一些参考文献,基本上是上个世纪60~80年代的,90年代之后的少之又少。
面对这些说法,相里斌有过短暂的犹豫,但他终于没有放弃。虽然暂时还没有做出过硬的成果,但积累的知识告诉他,作为一门强大的成像和属性分析技术,光谱成像学肯定会有更为广阔的应用前景。所以,做博士后的前半年他一直在查找最新的资料。某一天,在世界著名的《应用光学》杂志上,他看到了一篇文章,介绍的是美国弗罗里达空间技术中心和夏威夷大学正开展“空间调制型傅里叶变换光谱成像仪”研究,并且计划开展机载飞行试验。
那篇文章在相里斌脑子里瞬间打开了一扇天窗:虽然傅里叶变换光谱仪已经颇多应用,但用在航空、航天上还没有过。现在,美国人已经想到要将其应用到航天航空遥感上去,我们就应该迎头赶上——也就是从那时起,相里斌便以一种近乎疯狂的热情,开始对这种新出现的光谱成像技术进行探索和研究。今天,当他以光谱成像领域顶级科学家的身份出现在世人面前时,很少有人知道,当初,他曾经有一次差点放弃了这门具有重要价值的学科。
还有一次是在1997年,博士后出站。总部在惠州的一家实力雄厚的通讯公司看中了他,许以20万年薪,并为他购置了一套住宅。那个时候,这样的物质待遇无疑让人心动。与之相对应的是,他读博期间,一直拿着每月80元的工资,经济上的拮据可想而知。妻子怀孕后期,因为摔跤导致女儿早产,当时,他甚至连住院费都交不起。那20万的年薪,对他无疑构成一种巨大的诱惑。在去与不去之间,年轻的相里斌曾久久思量。当然,就像我们所知道的那样,相里斌最终选择了后者:博士后两年,他一直夜以继日地作着研究,最初的理论研究和公式推导确实很枯燥,但1996年初,他利用中科院院长基金,用光学镜组作了大量的实验,并如愿以偿地在实验台上推扫出了一个颜色异常丰富的塑料娃娃脸。随后,他应邀去美国,在一个科学大会上作报告,当他将那个光谱图像放出来时,立刻引起国际同行的关注。回到国内,他找了很多专家,介绍那个图像和光谱成像技术。博士后出站时,国家“863计划”已将其选中,准备作为重点项目,予以大力支持。他也知道,只要他那时能接着继续做下去,很快就能做出成果。对于国家来说,那应该是极具价值和意义的。“如果仅仅考虑个人在物质利益上的获取和享受,而放弃一门对国家有益的专业研究,放弃一个学人对国家应尽的神圣的责任和义务,我想,我一辈子都会后悔的!”
相里斌留在了西安光机所,而他的研究,也从此风生水起,硕果连连。
“三顾茅庐”与Rafert教授
1995年,相里斌在《应用光学》杂志上看到的那篇文章,对他的专业选择意义重大,文章的作者就是Rafert教授——弗罗里达空间技术中心的首席科学家,也是美国“强力卫星”超光谱成像仪的设计师。
“刚看到文章的时候,激动,但细细研读了一遍之后,头就大了。为了保密,Rafert教授对空间成像变换光谱仪的原理介绍极其简单,我一点点地抠,却总是想不通那原理。当时感觉特别郁闷。”
在相里斌的记忆中,当初他至少用了三个月的时间与Rafert教授的那篇文章较劲。那时,全国就他一个人在作这方面的研究,所以也就很难找出一个可以与之讨论的人,他只能如一个孤独的旅者,摸索着,在一条幽深、漫长的学术隧道中艰难前行。
有一天,脑海中突然灵光闪现,原先横亘在他面前的所有难题,全部迎刃而解:他想通了Rafert教授看似艰深、复杂的原理。那一刻,相里斌欣喜若狂。
但实际上,相里斌所想通的,根本就不是Rafert教授的原理,或者说,他当时根本就想错了。但相里斌并不知道这一点,他只是沿着自己已经形成的思路,开始了忘我和近乎疯狂的研究,其结果是:在世界上首次提出“大孔径静态成像光谱原理”,理清了所有的工程技术环节,研制成功原理样机。而更让相里斌大喜过望的是,“大孔径成像光谱仪”的探测灵敏度比Rafert教授的傅里叶变换光谱成像仪提高了整整两个数量级。一时间,他首创的“大孔径”原理受到国际同行的认同。2002年,Rafert教授在文章摘要中说,这种原理是相里斌首先提出的,也就是说,Rafert他们也开始对“大孔径”进行研究了。
或许科学研究本身就是这样充满了戏剧性和各种不可知的意外:当他沿着完全背离Rafert原理的方向前行,得出了意想不到的成果之后,再回过头来关照Rafert的原理,发现其原理和工程化的各个环节,竟是如此的简单和易于理解。当然,对于Rafert教授,他一直都心存景仰和感激,至少,Rafert教授曾在他彷徨的时候,为他展示过一道崭新的专业风景。
1999年,中科院给了相里斌一个到国外进修三个月的机会。一天晚上,他给Rafert教授发了一封电邮,自报家门,说自己希望到对方的实验室工作进修。第二天早上,一觉醒来,Rafert的回信就到了:欢迎!热烈期待!随后,双方就一直在通过电邮“讨价还价”:他说自己此次出国进修只有三个月;Rafert说:三个月太短,你到我这里至少应该工作一年。他说不行,“我是公派出国,不能超过三个月,科学院给我的时间只有三个月。”Rafert说:我知道国家给你的费用只有三个月,剩下的我替你争取好了。他赶紧声明:谢谢教授的好意;但真不是费用的问题!最后,Rafert教授让了步:好吧,就按你说的三个月;期待你的到来!而此时,Rafert教授为他申请的几千美金费用、办公室,甚至包括Local Travel(地区旅游)都批了下来。也就是说,虽然还是三个月,他依然能够享受到上面的一切待遇。相里斌很高兴。毕竟,Rafert是领域内最好的科学家,其所在的实验室又是世界上最好的实验室。
1999年夏天,相里斌已经准备收拾行装,但此时,情况突变:他工作的中科院西安光机所领导班子换届,中科院副院长严义埙带队下来考察,一眼看中了相里斌。因为已经与Rafert有约在先,相里斌的第一反应就是推辞。几天后,他去北京出差,严义埙先后两次与他通话,最后干脆来到他所住的中科院招待所与他长谈,动员他接掌光机所帅印。当他目送严义埙的背影远去,心里蓦地涌起一丝感动:“诸葛亮出山也只是因了刘备‘三顾茅庐’;我算什么?一个32岁的年轻人,却有劳堂堂中科院副院长三次找我恳谈。我还有什么理由拒绝呢?”
其实,真正促使他改变主意的并不完全是严义埙的礼贤下士和真挚坦荡,还有院长最后一次说的那番话:“你去美国,个人专业上能够有所发展、进步,这固然好;但我相信,如果你能带领所里的1000多号人共同发展、进步,你对咱们国家和科学院的贡献将会更大!”
那年的7月,相里斌出任西安光机所常务副所长,主持工作,成为当时中科院最年轻的研究所领导。
之前,他给Rafert去信,说明了情况。Rafert回信说:很遗憾;但充分理解相里斌先生的决定!没过几天,Rafert又兴冲冲地来信,邀请他参加即将在美国召开的一次国际光学大会,“我们可以在会上见面,长谈”。因为会议只有几天时间,而且要在数月后才开,他觉得没什么问题,便答应了。但让他没有想到的是,一上任,他就成了一只被快鞭紧抽的陀螺,根本就没有停下来的时间:前三个月,他马不停蹄地搞调研,先后在所内召开了近30个座谈会,与上百名科研人员分别谈话。所里的情况让他感到了自己肩上的压力:机关臃肿,工作效率低下;一线人员缺少积极性,项目拖期;所属工厂亏本……对32岁的相里斌而言,这一道道难题该如何解决?
所谓“置之死地而后生”,已经无路可退的相里斌进行了大刀阔斧的改革:所机关13个处精简成4个;引进人才;面向国家重大战略需求,凝练和提升创新目标;重视交叉学科,培育新的学科增长点——其中的任何一项改革,都需要他全身心地投入。如此忙碌,去美国参加会议的愿望就此落空。他再次给Rafert去信,讲了自己所面临的一切,说自己对再次爽约非常抱歉。
Rafert来信,深以为憾!
人生,完美于一次次选择
事实上,在相里斌最近十年的人生历程中,已经作过多次选择了。
比如1997年,在去南方挣大钱和留在西安光机所继续搞科研之间,他选择了后者;又比如1999年,在去美国进修以求得个人事业的发展和出任西安光机所所长之间,他同样义无反顾地选择了后者。而每一次选择,都会令他的人生更趋于精彩和完美:因为就在某一扇利益之门在他面前关闭的时候,另一条更加宽阔的人生和事业之路,又会展现在他面前。
“就像1999年,我没去美国,看似个人的专业受到一点损失,但那与整个光机所的发展相比,简直不值一提:通过我和同事们的共同努力,短短几年时间里,光机所的科研能力得到优化,科研合同额连年攀升,职工的福利待遇大幅度提高。现在,光机所上下一心,展现出空前的凝聚力。以这样的状态投入科研,对国家肯定会有越来越大的贡献。也因此,我对当初的选择,从来都没有后悔过。”
相里斌说。
“如果说我的人生还算精彩,我的事业还算成功,那仅仅是因为,我总是选择将个人的事业发展融进共和国的发展大业之中。除此无他!”
相里斌又说。
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