□ 南京日报/紫金山新闻记者 张安琪
1月13日,江苏省科学技术协会第十一次代表大会在南京开幕,对60位第十九届江苏省青年科技奖获奖人员进行表彰,其中南京地区青年科技工作者占比超50%。昨天,记者对部分获奖者进行了采访。
突破多体系统动力学计算瓶颈,支撑国家重大工程应用
南京理工大学复杂多体系统动力学全国重点实验室常务副主任芮雪获评“江苏省十大青年科技之星”。他的研究成果突破了制约复杂装备发展的多体系统动力学稳定计算速度无法满足系统仿真需求的国际技术瓶颈。
“简单来说,像飞机、高铁、工业机器人这种由成千上万个零件、机构相互联接的‘大机器’,在工程设计前期,工程师就需要建立一个仿真模型,提前计算出它们动起来后的各种状态,比如高速运转时的振动、零件受力会不会超标、运行稳不稳定、会不会损坏。”芮雪解释道,随着机械系统规模越来越大,零件之间的作用力、相对运动互相影响的关系越来越复杂,现有通常动力学理论与软件,特别是稳定计算速度,已逐渐无法满足现代复杂系统建模仿真需求。
芮雪从攻读硕士学位起就在研究这一课题,经过十几年努力终于迎来曙光。在前人多体系统传递矩阵法成果的基础上,他首次提出缩减多体系统传递矩阵法及其求解器,实现了多体系统动力学稳定计算速度国际最快,以及大量重大装备多体系统动力学稳定快速建模仿真和性能优化设计,大幅提升了国家重大工程机械系统的研发能力与性能。
过去几年,芮雪还作为机械系统动力学国际学会ISMSD筹备委员会秘书长,联合全球35个国家100多位知名科学家共同发起、由我国主导成立了机械系统动力学国际学会(ISMSD)、国际学报IJMSD(《国际机械系统动力学学报》)、常设国际会议ICMSD(常设机械系统动力学国际会议)等3个国际组织,使我国成为国际机械系统动力学科技中心。ISMSD是获国务院批准的江苏省首个国际学会,IJMSD入选多领域Q1区,进入国际第一方阵。
“在学术交流中,不少国际年轻学者表示羡慕我国青年一代拥有承担重大项目、经受锻炼、施展才华的大好机会。”芮雪感慨道。
眼下,芮雪正与团队成员等合作者共同探索,要将缩减多体系统传递矩阵法从力学系统拓展至一般人造系统,如人造卫星及其发射系统、汽车制造等方面,有望在2027年取得人造系统动力学国际稳定计算速度最快的重大技术突破。
让关节“重生”,还人“膝”望
“大家喝筒子骨汤注意过中间那块软骨吗?人类相应部位叫骨关节,而国内骨关节炎患者有1.3亿人,我研究的就是怎么让这些患者得到更好的治疗。”鼓楼医院教授史冬泉如此概括自己的研究方向。
据介绍,骨关节炎(OA)是一种常见的慢性关节疾病,好发于手、髋、膝、脊柱等关节,以膝关节受累最为常见。它是导致疼痛、功能障碍和残疾的最常见原因之一,严重影响患者的生活质量。此前,膝关节骨关节炎(KOA)的诊断主要依赖于症状、体征和影像学(X片为主)检查结果,治疗效果不尽如人意。
“经过统计,我们发现在KOA复诊病人中,治疗有效率仅为55%。”史冬泉介绍,团队分析认为关键原因在于KOA是一种高度异质性疾病,不同患者的病理机制存在较大差异,而现有检查结果不能完全反映真实的病理过程,且药物在分子水平发挥作用,和现有的病例分型机制不完全匹配。
基于此,史冬泉立足临床,在国际上首创骨关节炎分子分型,实现“分子分型+靶向修复”,精准破局OA治疗困境,前期研究数据显示可将疗效提升25%。他还创新性提出纤维软骨透明化修复策略,为软骨修复提供了极具价值的新范式。
纤维软骨,是软骨退变型患者在自身修复过程中的产物。史冬泉研究发现,纤维软骨作为关节软骨损伤自我修复产物,具备直接作为软骨修复的自体生物支架,代替外来置换的“膝关节”的潜力。
“现在终末期患者只能采用全膝关节置换术治疗,但置换的总不如咱人体自身‘原装’的好。纤维软骨透明化的新方法或可让关节‘重生’,为今后临床中无须植入细胞的关节软骨重建带来新的希望。”史冬泉说。
目前,史冬泉正着力推动这两项研究进一步临床验证,“此次获得省青年科技奖,对我来说是荣誉也是勉励。奖项有个特别的前缀‘青年’,这体现了对青年科技工作者的重视,希望可以点燃更多年轻人的热情,勇攀科技高峰,作出更多贡献。”
攻坚隧道千重技,守护城市“地下脉络”
“中国地下空间总量排名世界第一,江苏地下空间总量又位居全国榜首,南京的地下空间开发规模同样跻身全国前列。”谈及行业数据,苏交科集团股份有限公司首席工程师黄俊如数家珍,“我的使命,就是为这些地下空间注入低碳、绿色、韧性的可持续发展基因。”
在城市建设与基础设施运维的版图里,地下空间是一片“看不见、摸不着”却至关重要的战场。隧道变形、渗漏水等“疑难病害”,不仅会威胁交通动脉的安全运行,更可能诱发路面塌陷等事故。
“如今,我们通过科学布设智能传感器,实现24小时不间断监测。南京大部分水下交通隧道,此刻都有苏交科的隧道结构健康监测系统在全天候守护。”黄俊介绍。
隧道噪声,是困扰行业多年的“老大难”问题。黄俊带领团队深入数十个隧道项目实地测试,收集上千组数据,经过实验与理论分析,首次提出了隧道内外的噪声预测方法,并形成了系统的隧道降噪技术,在多个城市隧道,尤其是人车混行隧道中推广应用。同时,他还围绕隧道照明节能、通风环保、装配式和结构安全等方面开展系统研究,形成了绿色隧道技术体系,并编制江苏省的地方标准以推广新技术应用。
不久前,黄俊又带领团队啃下了一块“硬骨头”——一项省重大专项项目。“这个项目的核心,是研发狭小空间轨道机器人与爬壁机器人。在那些人进不去、常规检测设备也‘束手无策’的隐蔽角落,让机器人化身‘地下侦察兵’,替我们完成监测任务。”
“苏交科作为支撑单位的江苏省地下空间学会已经在南京江心洲建立了一个创新中心,专注技术成果产业化。中心还开设了全国首个‘地下空间科普馆’,通过科普活动不断深化全社会对地下空间开发利用的认知。”站在新的历史起点,黄俊目光坚定,“未来5年,我将继续锚定绿色发展、安全韧性、智慧发展的目标,为城市地下空间的高质量发展贡献更多力量。”
“做好科技人才举荐表彰,是树立正确用人导向、激励引导人才发展、调动人才创新创造积极性的重要手段。”市科协相关负责人介绍,除此次表彰的省青年科技奖外,市科协去年还成功推荐中国科协青年工程师计划培育对象2名;评选推荐2025年省青年科技人才托举工程资助对象50人,位居全省前列;推荐2人当选2025年省“最美科技工作者”。未来,市科协将继续准确把握青年科技人才的成长特点和发展需求,持续为青年人才搭建干事创业平台,全面提升青年科技人才挑起“科技强国”大梁的能力,形成踊跃创新、科技报国的生动局面。