“獨創”“最早”“發明人”……西安電子科技大學電子工程學院教授杜蘭正在“雷達目標識別”研究領域穩步前進。她的團隊獨創性地最早提出了高分辨雷達回波統計識別框架;她最早將貝葉斯統計學習方法應用於雷達目標識別;2014年,她以第二發明人獲得國防技術發明一等獎,2015年,又以第二發明人獲得國家技術發明二等獎;2017年2月,她榮獲第十三屆“中國青年女科學家獎”。
杜蘭人如其名,如空谷幽蘭,素凈淡雅。不管是為人師表,傳道授業,還是作為科學家,埋頭實驗,亦或是接受採訪,談及科研成果,她總是一副溫柔舒雅的姿態,舉止斯文,從容自然,讓人心生親近之意。
誰也不會想到,這位80後木蘭一樣的女子,正在從事著雷達信號領域最為困難的研究方向之一——雷達目標識別技術,並且一做就是10餘年。
十余載潛心鑽研 攻堅“雷達智慧化”
西安電子科技大學雷達信號處理重點實驗室教授 杜蘭
從20世紀30年代起,用電磁波探測目標的雷達技術逐步被應用於防空。雷達最基本的功能,是對目標進行檢測、跟蹤、成像和識別,而在這四個基本功能中,識別功能是真正使雷達能夠判斷目標屬性、在戰時提升軍隊資訊獲取能力的重要功能。早在20世紀80年代雷達目標識別就被美國列為國防關鍵技術,受到美國等發達國家的高度重視。
據杜蘭介紹,從本科畢業設計時開始接觸了雷達目標識別,到後來長期的學習、實驗中,她逐漸了解到雷達目標識別是一個很小眾的科研方向,在我國專門負責這塊領域的科研人員寥寥無幾。但是不可否認的是,雷達目標識別研究雖難,卻是當時非常重要的軍事技術。而讓雷達識別目標的過程更加智慧,這在當時的中國,是最具挑戰性的研究方向,是一個不同學科間的“交叉地帶”。對於雷達智慧化這一項目,她解釋道:“智慧化的雷達和人工智慧有些相似。不但能探測、跟蹤目標,還能進一步判斷目標的屬性。”
在師從保錚院士期間,杜蘭接觸到這一新興並充滿挑戰的領域。“雖然讀博期間取得了一些成績,但是,博士快畢業時更多的卻是危機感和瓶頸感,”杜蘭坦承,“我們在雷達信號處理方面的研究是有優勢的,但在機器學習和模式識別方面還有很大欠缺。要想讓雷達目標識別研究更進一步,在結合雷達回波特性的基礎上,還需要具備最新的機器學習和模式識別方面的知識。”出於這個原因,2007年9月,她前往美國杜克大學進行博士後訪問學習。她所在的Lawrence Carin教授研究小組做的是基礎的貝葉斯統計機器學習研究。正是這段時間,杜蘭逐漸意識到讓雷達具有更好的“學習”乃至“思考決斷”的能力,才是讓雷達智慧化的關鍵。