研究雷達目標識別的“花木蘭”

——記第十三屆“中國青年女科學家獎”獲得者杜蘭

■本報通訊員 李直 記者 張行勇

不久前，全國婦聯、中國科協、中國聯合國教科文組織全國委員會等宣布，授予10位優秀女性科技工作者第十三屆“中國青年女科學家獎”。年輕的80后科學家——西安電子科技大學雷達信號處理重點實驗室教授杜蘭光榮入選。

師出名門，花香自苦寒來

杜蘭最早接觸雷達目標識別是在她進行本科畢業設計時。當時，這個方向是她的導師、中國科學院院士、西安電子科技大學教授保錚安排的。然而通過一段時間的研究，杜蘭逐漸發現，雷達目標識別是一個很小眾的科研方向，研究起來很難。“在很長一段時間內，在保老師的團隊中沒有老師專門去負責。”杜蘭說。

事實上，早在上世紀80年代，雷達目標識別技術就已經被美國列為國防關鍵技術之一。作為一項關乎國家防御能力的重要技術范疇，雷達目標識別研究的問題也一直都是學科中的一塊難啃的硬骨頭難題。

“碩、博學習期間，我集中研究了高分辨雷達回波特性分析和統計建模。保老師一直很強調物理概念，所以，我們的研究在結合雷達回波特性方面是很有特色的，也發表了多篇高水平的國際論文。”杜蘭說。

據悉，杜蘭的博士學位論文曾獲得全國百篇優秀博士論文獎。但博士僅僅是邁入研究難題領域的大門，更深層次的研究還需要具備最新的機器學習和模式識別方面的知識。也正是出于這樣的原因，2007年9月，杜蘭前往美國，在杜克大學進行博士后訪問。

在杜克大學，學校為保障學生安全，晚上可以免費送住在附近的學生、博士后回公寓。那時杜蘭經常工作到凌晨，甚至到三四點鐘，然后獨自一人叫車，時間一長，司機都已經認識她了。

國外學習交流進修回國后，歷經近10年攻關，杜蘭帶領研究團隊在高分辨雷達回波特性分析的基礎上，獨創性地提出了高分辨回波統計識別框架，對應了一系列由簡單到復雜的基于統計建模的識別方法。這種方法相對于傳統識別方法，更適合于雷達目標高分辨回波的特性，在應對噪聲、干擾和在線建庫方面都更具優勢。

此外，為了使雷達目標識別技術滿足實際應用的需求，杜蘭也是最早將貝葉斯統計學習方法應用于雷達目標識別，重點解決了小樣本學習和噪聲穩健兩個關鍵性的工程應用問題。相關成果不僅在雷達目標識別方面受到關注，在貝葉斯方法理論研究、圖像處理、生物信號分析、智能交通管理等其他應用方面的論文中多有被引用參考。

“一個技術理論方法的實用化是一個不斷試驗、不斷改進的長期過程，可能需要很長時間、很多人的努力才能實現。在理論研究時，可能環境的設置都比較理想，但是在工程應用中，實際的系統環境、有限的系統資源和時間分配都與在實驗室不同，利用有限的資源來實現目標識別的功能就需要不斷地去改進和調試，這才是在應用中最大的困難。這個獲獎的項目如果從初期的理論算法研究開始算起，前前后后一共經歷了大概有15年的時間。”杜蘭說。

杜蘭所在科研團隊完成的雷達目標分類技術項目獲得了2015年國家技術發明獎二等獎，為提升我國現有裝備的信息獲取能力作出了突出貢獻。

據了解，當時因項目需要，杜蘭和研究生在一年內需多次去外省荒涼某地處理數據，最長的時候要待近1個月。為了保證學校的教學工作，她只能多次往返西安和外場地，行程最緊的時候，一周要往返兩趟某地處理外場數據。

學高為師，傳承西電學風

“談不上成就，只能說取得了一些進展，這要十分感謝保錚老師的指導和引領。保老師教會我最基本的科研方法，首先是物理概念，其次才是數學算法，還有歸納總結的能力以及做科研的嚴謹和仔細。”談到自己取得的成果，杜蘭如此說。

杜蘭認為，對物理慨念的理解很重要：“博士學習期間，保老師通過實際案例的教導使我明白：數學算法固然重要，但更重要的是物理概念，只有牢牢把握住要解決的物理問題，才能用對、用好數學算法。這也是我們團隊一直在延續堅守的一種研究理念。”

談到培養研究生的體會，杜蘭表示，首先要嚴于律己，以我為表率，高標準、嚴要求，不斷提升自己；其次是對科研能力和嚴謹科研作風的培養。“延續著保錚老師對我的教導，我十分重視引導學生從物理層面把握新方法、新概念，不用一味地陷入算法和數學推導。”她說。

杜蘭也重視對學生論文的修改，將保錚當年一字一個標點修改自己論文的做法用到了她自己學生的身上，幫助學生形成標準、規范的寫作習慣。據悉，她們團隊一直有著堅持讀文章，定期作工作匯報和討論組會的傳統，以培養學生的歸納總結能力，加強學生之間的交流。

“在我報考研究生選擇導師時，對于杜老師如此年輕就取得如此大的成就感到很震撼。然而上了研究生之后感到更加震撼，因為感覺不管我們多早來實驗室，杜老師都已經在實驗室里開始工作了。”來自該校電子工程學院的研二學生劉彬說。

“我感覺科研工作貴在堅持，學習和研究雷達目標識別問題很難！一些同學、朋友和學生也問過我，女生做科研工作是不是太苦了。對我而言，雷達目標識別這個研究方向很重要，而我們現在還有很多問題沒有解決，做得還不夠好。所以，因喜歡這個學科，對于難題我不會放棄，有信心攻克它，做出最好的成果。”杜蘭說。

來源：《中國科學報》2017年3月14日第8版