“剛知道獲獎的時候，其實(shí)不是特別‘興奮’，反倒有種復(fù)雜感受。一方面，青年科學(xué)家這個稱呼讓我反問自己：我夠格嗎？這是我小時候向往的‘科學(xué)家’嗎？另一方面，我也認(rèn)真回顧了自己的這幾年，確實(shí)是出于熱愛在做科研，也確實(shí)希望這些工作對國家有價值”。

作為2024中國電子學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎青年科學(xué)家獎獲得者，趙萌給人的第一印象是冷靜和有條理。她話不多，但每句話都圍繞問題核心，像她的科研一樣精準(zhǔn)。

作為大會主席主持國際學(xué)術(shù)會議

物理—天體物理—微納傳感器

“愛琢磨”，這是趙萌從小保持至今的“習(xí)慣”。

“小時候我用鉛筆、縫紉機(jī)的線軸、橡皮筋之類的做小車，發(fā)現(xiàn)它要么就一直不動，如果動了就一直在輕微地動，我就感覺這里面好像有某種規(guī)律。后來小學(xué)上自然課，老師讓測一個不規(guī)則石塊的體積，我就琢磨著把燒杯倒?jié)M水，石塊兒放進(jìn)去，溢出來的水測一下不就行了？”，雖然解決方案不是最完美的，但趙萌在后來學(xué)到的牛頓、阿基米德的定律中驗(yàn)證了自己的想法，“學(xué)那些知識的時候瞬間覺得對上了，跟科學(xué)家的想法‘接通’了，就會比較有成就感，覺得那我也應(yīng)該可以研究科學(xué)”。

成就感激發(fā)了趙萌對物理的興趣，物理也成為了她看世界的方式。

在國家天文臺與導(dǎo)師汪景琇院士合影

物理，這樣一個可能在有些人看來有些艱深、枯燥的領(lǐng)域，對趙萌來說卻充滿了魅力。“我當(dāng)時很堅(jiān)定大學(xué)就要學(xué)物理”，1999年，作為專業(yè)第一名，趙萌順利考入南開大學(xué)的物理系，并在隨后的研究生階段選擇了天體物理方向進(jìn)行深造，“有一次跟學(xué)校的天文社去北京懷柔的天文臺參加活動，覺得挺好，天體物理的宇宙哲學(xué)意味和物理本質(zhì)吸引了我，碩博連讀就申請了天體物理專業(yè)，跟隨汪景琇院士學(xué)習(xí)”。而在結(jié)束博士階段的學(xué)習(xí)，在國外做研究員工作階段，她又將目光轉(zhuǎn)向了微納傳感器的研究。

從稀土的能級躍遷，到太陽黑子耀斑的磁場奧秘，再到微納傳感器領(lǐng)域，趙萌的每一次“轉(zhuǎn)型”看似跨度很大，但方向一直被她牢牢掌握在自己手里，“其實(shí)大框架都是物理，只不過有的是宏觀有的是微觀，都是基礎(chǔ)性理論性的研究，我自己并沒有覺得跨越太大”。

從“試一試”做到“唯一團(tuán)隊(duì)”

慣導(dǎo)，是慣性導(dǎo)航的簡稱，這是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。

“與我們熟知的北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航不同，慣導(dǎo)系統(tǒng)不靠信號，它更像一個人被蒙住眼睛坐車出發(fā)，如果他足夠敏銳，能通過‘推背感’和‘拐彎的拉扯感’，用專業(yè)詞匯來說就是加速度和角速度，自己算出去了哪里。它的優(yōu)勢就在于：完全自主、不怕干擾、實(shí)時響應(yīng)，是關(guān)鍵場景下非常重要的備份甚至主力方案”，慣性傳感器是系統(tǒng)用以測量物體加速度、角速度的核心元件，它能讓設(shè)備在沒有外部信號的情況下判斷自己的運(yùn)動狀態(tài)。

在早稻田大學(xué)與植田教授（石英傳感器之父）合影

進(jìn)入微納傳感器研究領(lǐng)域，源于趙萌的一次“嘗試”。

“當(dāng)時因?yàn)樯钭儎尤チ藝猓瑫簳r處于休息期，也沒有明確的研究任務(wù)。正好實(shí)驗(yàn)室的核心方向是研究各類石英微納傳感器件，我接觸后發(fā)現(xiàn)他們在晶體蝕刻這個部分長期存在建模難題和開發(fā)困境。我那陣子狀態(tài)比較放松，就琢磨了一下問題的本質(zhì)，提出了一個新的仿真方法，后面驗(yàn)證效果很好，也由此逐漸進(jìn)入這個方向，獲得了研究員的教職身份”，看似與天體物理完全不同的器件物理，對趙萌來說依舊是在自己的“舒適圈”范圍內(nèi)，“本質(zhì)上，我還是在做自己熟悉的事：從結(jié)構(gòu)、原理、仿真之間去找閉環(huán)，底層的物理和數(shù)學(xué)思維是一致的”。

2016年，機(jī)緣巧合，時任西電校長的中國科學(xué)院院士鄭曉靜了解到趙萌的已有研究工作有望填補(bǔ)國家在微慣導(dǎo)領(lǐng)域的理論空白，提升微慣導(dǎo)器件的自主研發(fā)水平，因此動員趙萌回國發(fā)展，并把她作為海外優(yōu)秀人才引進(jìn)到了西電。在鄭院士的引領(lǐng)下，趙萌看到了國家在石英微慣導(dǎo)器件領(lǐng)域的迫切需要，“我的技術(shù)剛好能適應(yīng)國家需求”，她便一門心思扎在這個領(lǐng)域，一做便是近10年。

看似跨界的選擇其實(shí)是物理與數(shù)學(xué)思維的自然延伸。10余年的時間里，趙萌從最初的“試一試”，做到了國內(nèi)在自主晶體蝕刻仿真理論支撐下的高精度微慣導(dǎo)器件開發(fā)方向的唯一團(tuán)隊(duì)。

技術(shù)創(chuàng)新填補(bǔ)國內(nèi)空白

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和使用場景的變化，慣導(dǎo)系統(tǒng)的小型化、高精度、極端環(huán)境下的適應(yīng)性成為亟待攻克的難題，“小型化意味著它可以裝進(jìn)更小的設(shè)備里，比如無人機(jī)、穿戴設(shè)備；高精度決定了導(dǎo)航的準(zhǔn)確性；能適應(yīng)極端環(huán)境，才能用于航天、深海等關(guān)鍵場景，所以這三個指標(biāo)決定了它能不能‘真上場’”，要解決這些問題，首要的便是提升系統(tǒng)中慣導(dǎo)器件的性能和穩(wěn)定性。

石英微納器件大多使用人造的、純度更高的石英材料經(jīng)過蝕刻加工而成，“蝕刻就是把石英材料放到特定的溶液里，按照一定的模板去溶解，最終達(dá)到我們想要的一個形狀”。

其中的難點(diǎn)恰恰就在于如何能夠“穩(wěn)定輸出”得到與預(yù)期相符的形狀。

石英晶體的微觀結(jié)構(gòu)決定了它如鉆石切割般的宏觀結(jié)構(gòu)，它所具有的各向異性影響著各個面受到溶液溶解的速度，常用的生產(chǎn)過程大部分依靠經(jīng)驗(yàn)或多次嘗試去找合適的加工參數(shù)，但耗時耗力、成本高，且并不穩(wěn)定。而舊有的仿真軟件又無法解決蝕刻過程中各向異性強(qiáng)、形貌變化復(fù)雜的問題。

“石英材料具有的規(guī)律的原子點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)決定了它的蝕刻屬性，有的面溶解快，有的面溶解慢，而所有面都是有規(guī)律的，如果把這個規(guī)律找出來，就能進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測”，從最基本的物理和數(shù)學(xué)規(guī)律出發(fā)，趙萌首創(chuàng)提出幾何仿真技術(shù)，開發(fā)出石英微慣導(dǎo)器件芯片工藝專用平臺，集成原子法、幾何法和深度學(xué)習(xí)模型模擬和優(yōu)化石英加速度計(jì)和陀螺儀等器件的制造過程，通過精確捕捉并描述蝕刻過程中的關(guān)鍵變量，預(yù)測蝕刻步驟對材料性能的影響，設(shè)計(jì)交互式的工藝參數(shù)修改方式進(jìn)而迭代至最佳設(shè)計(jì)方案，打通了設(shè)計(jì)和制造之間的閉環(huán)，已直接用于器件開發(fā)的工藝優(yōu)化過程。

在自主晶體蝕刻仿真理論的支撐下，趙萌團(tuán)隊(duì)研制出的加速度計(jì)、陀螺儀、溫度計(jì)等微慣導(dǎo)器件核心指標(biāo)，從落后國外一個數(shù)量級到重點(diǎn)項(xiàng)目結(jié)題時相關(guān)成果經(jīng)評審認(rèn)定達(dá)到國際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國家在這一卡脖子領(lǐng)域的空白。

從“理論能做”到“真的做出來”，“要說過程中有什么困難，一塊一塊分解了啃，已經(jīng)克服了的就不算是困難了，真正困難的可能是現(xiàn)在還未能攻克的部分”，趙萌平淡地談起這些年的體會，但十幾年的堅(jiān)持豈是真的沒有“困難”。

一位愛與AI深聊的老師

趙萌也會把AI作為交流工具，用于科研思路發(fā)散和自我反思，但她笑說這只是工具，科研的推進(jìn)仍靠扎實(shí)的思考和實(shí)驗(yàn)。

“沒什么事兒的時候就會想要學(xué)一個新的學(xué)科，也不是學(xué)得多么深入，就從我自己比較習(xí)慣的‘整體把握’先開始，逐步了解”，在趙萌看來，AI的作用當(dāng)然不僅僅是一個搜索引擎，但也并不是“權(quán)威”，“它更像是一個給我啟發(fā)和思路的伙伴，主動權(quán)和討論主線還是要牢牢掌握在自己這里”。

不僅自己愛與AI聊天，趙萌還想讓學(xué)生們也學(xué)會如何更好地與AI對話。

“我想要調(diào)動學(xué)生的自主性，這對他們掌握新知識是有好處的”，利用AI，讓學(xué)生自主去探索尋找答案，這個過程看似簡單，卻需要培養(yǎng)學(xué)生如何提問、如何進(jìn)一步探尋、如何辨別真?zhèn)蔚饶芰?，“有的學(xué)生問一兩個問題就停下或者被帶偏了，有的問完之后不知道AI回答的對不對，這些都是在智能時代需要引導(dǎo)學(xué)生掌握的新技能”。

帶領(lǐng)學(xué)生參加國際學(xué)術(shù)會議

在探索中找到自己的興趣，并沿著它做下去，這是趙萌走過的路，行之有效，她也想讓學(xué)生們嘗試這樣一種可能?！癆I有時候是發(fā)散的，所以能在它給的回答中受到一些啟發(fā)，并在其中找到自己的興趣點(diǎn)，這就很好”，趙萌喜歡與學(xué)生就他們的興趣點(diǎn)進(jìn)行探討，這種不是“接受”式的知識獲取方式能夠幫助學(xué)生調(diào)動內(nèi)生動力，“敢質(zhì)疑、能創(chuàng)新，這是我覺得我們的學(xué)生應(yīng)該具備的能力”。

“重生之我在西電讀研究生”，這是趙萌給團(tuán)隊(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的AI課題，“這也是我激發(fā)學(xué)生主動性的一種方式”。

自身特質(zhì)、MBTI、研究方向、導(dǎo)師風(fēng)格等等輔助標(biāo)簽都可以加到問題中，向AI提問“假如我重生n次讀研究生，我會怎樣更好地度過研究生生涯”，“比如有的學(xué)生已清楚自己性格內(nèi)向或者細(xì)節(jié)把握不到位，那他經(jīng)過很多次的‘重生’之后，AI會給他一個比較穩(wěn)定、靠譜的、能夠按照學(xué)生意愿順利度過研究生階段的‘劇本’，對比現(xiàn)在的狀況提出哪些地方容易疏漏”，這種有趣且從未嘗試過的形式受到學(xué)生喜愛，并有更多的學(xué)生在好奇心的驅(qū)使下開始提問。

對于想要“躺平”的學(xué)生，這種“重生”的設(shè)定可以幫助他們找到一個更“舒服”的“姿勢”，“有的學(xué)生為了過得輕松一些，他會發(fā)現(xiàn)他就得找哪個課題容易做、怎么學(xué)能夠快速掌握知識、怎么能盡快把項(xiàng)目做好，看起來是要‘躺’的，但是在這個過程中他還是得主動去查文獻(xiàn)、研究資料、做科研，到最后反倒‘躺’不平了”。

要弄清楚“什么是科研”

2023年，趙萌應(yīng)邀赴蘭州大學(xué)為土木工程與力學(xué)學(xué)院的師生作了一場題為《當(dāng)我們做科研的時候我們是在做什么》的報(bào)告。這是一場圍繞科研的認(rèn)識論的探討，關(guān)于怎么看世界、怎么提問題。

在蘭州大學(xué)作報(bào)告

什么是科研？

在趙萌看來，她讀書的時候未能完全知曉答案，在畢業(yè)后更為漫長的科研生涯里，趙萌一直在思考到底什么是科研。而現(xiàn)在，她的學(xué)生也陷入同樣的迷茫。

“有一次組會，趙老師給我們設(shè)置了一個情境。在一座百余年的城堡里，大家發(fā)現(xiàn)窗戶的每塊玻璃都是下面厚上面薄，所有人就開始探索‘為什么會這樣’，天馬行空的開始猜，猜對了才會得到更多的線索”，謝雨倩同學(xué)加入趙萌團(tuán)隊(duì)攻讀碩士研究生剛滿一年，這樣的形式對她而言十分新奇，老師通過“游戲”的方式讓學(xué)生了解“什么是科研”。

趙萌解釋說：“這一套‘游戲’結(jié)束后我會告訴大家，開頭設(shè)定的情境是現(xiàn)象，亂猜的那部分是假設(shè)，選擇用哪種辦法來解釋現(xiàn)象是建模選擇，向我詢問、我給出線索類似文獻(xiàn)調(diào)研，還有一些地方相當(dāng)于用軟件仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這些恰恰都是我們在做科研過程中都會遇到的問題和會用到的方法?！?/p>

從加入應(yīng)用力學(xué)研究中心負(fù)責(zé)電子器件力學(xué)方向的開拓，再到加入新成立的信息力學(xué)與感知工程學(xué)院，趙萌常常思考力學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、工程的本質(zhì)和邊界問題。“我時常思考鄭院士所說的‘力學(xué)要做出讓電子信息行業(yè)認(rèn)可的成果’，還有蘭大力學(xué)團(tuán)隊(duì)攻克華為揭榜掛帥問題的例子，一開始有點(diǎn)疑惑，覺得這里面其實(shí)是數(shù)學(xué)或者說是算法問題，很困惑。但后來想通了，雖然‘從現(xiàn)象到物理模型、再到數(shù)學(xué)模型和計(jì)算再到落地實(shí)現(xiàn)’是通用的研究流程，但力學(xué)是唯一長期全職系統(tǒng)做這件事的學(xué)科。數(shù)學(xué)關(guān)注形式嚴(yán)密，物理關(guān)注解釋規(guī)律，工程要結(jié)果，力學(xué)幾百年長期就在這些過程之間打通取舍平衡。我似乎更明白為什么力學(xué)在卡脖子問題上能頂上去?！?/p>

趙萌開始更加深入地思考力學(xué)以及交叉學(xué)科人才培養(yǎng)和科研開展，“我現(xiàn)在做研究生培養(yǎng)，更看重三件事，他為什么動、怎么動、怎么協(xié)作，分別對應(yīng)的就是動機(jī)、方法、結(jié)構(gòu)意識。動機(jī)往往是探索沖動和融入國家愿景的使命感，方法是具體的科研方法和技能，結(jié)構(gòu)意識是群體能夠協(xié)作完成重大任務(wù)的前提。我們現(xiàn)在倡導(dǎo)的‘結(jié)構(gòu)型任務(wù)素養(yǎng)’訓(xùn)練，其實(shí)就是把這些能力變成可以落地培養(yǎng)的東西”。

“科研一方面是看世界理解世界，是每個人探索未知的原始沖動，另一方面是參與世界，是我們這一代將自己的事業(yè)融入國家發(fā)展的通道，承擔(dān)起國家與民族的復(fù)興、駛向星辰大海的使命與任務(wù)”，如今，趙萌對“什么是科研”有了自己更深的體悟，“科研不能只是找個現(xiàn)成的研究模仿、加創(chuàng)新點(diǎn)、發(fā)論文拿畢業(yè)證，而是有興趣、有能力、會協(xié)作，把情懷愿景的系統(tǒng)任務(wù)落地推進(jìn)下去”。

與導(dǎo)學(xué)班本科生畢業(yè)合影

趙萌對于科研的認(rèn)知也潛移默化地影響了她的學(xué)生們。正在讀博二的徐梓博同學(xué)說：“科研不只是發(fā)發(fā)論文，而是要去做別人沒有做過的東西，當(dāng)然，也不能僅僅因?yàn)閯e人沒做過去做，必須是這個東西是真正有用的、能夠解決一些實(shí)際問題的?！?/p>

把“團(tuán)隊(duì)氣氛輕松活潑”寫到個人主頁里

“我是因?yàn)榭吹节w老師的個人主頁里寫了‘團(tuán)隊(duì)氣氛輕松活潑’，再加上跟我本科專業(yè)相關(guān)，就申請了”，謝雨倩同學(xué)笑著坦言，進(jìn)入團(tuán)隊(duì)后發(fā)現(xiàn)老師“所言非虛”，“團(tuán)隊(duì)氛圍特別好，組會不是給老師交差，大家都是互相提意見，相互促進(jìn)、共同進(jìn)步，讓我提升特別快，而且老師很尊重我們每個人的興趣和意愿，的確是因材施教”。

趙萌指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)學(xué)生

徐梓博同學(xué)也是被團(tuán)隊(duì)氛圍吸引，“趙老師的團(tuán)隊(duì)跟我讀研時候的不太一樣，跟我本科或者研究生同學(xué)們后來所在的團(tuán)隊(duì)也不一樣”，至于是哪里不同，他也很難清楚地羅列，“就是覺得這個狀態(tài)是我覺得特別理想的，而且通過組會、和老師溝通，我變得愛思考、有邏輯，這些也對我的生活產(chǎn)生影響，生活中遇到很多事兒也能靜下來思考，就不會覺得有些事兒很亂或者是很糟心”。

趙萌從未聽過學(xué)生們這樣的反饋，直言是“意外收獲”。

教學(xué)、科研、帶學(xué)生、外出交流學(xué)習(xí)……趙萌樂此不疲，“腦子就沒停下來過，感覺一直在想事情，但這份事業(yè)我做的比較開心，我愿意去想”。

從物理的愛好者到青年科學(xué)家獎的獲得者，這條路趙萌走了30多年，心懷熱愛、探索不止，從未停歇，也從未錯過對路邊風(fēng)景的欣賞，“這個獎對我來說更像一個‘外部錨點(diǎn)’，給了我一種確定性和安全感——說明我做的事有被看見、有意義。這讓我可以更安心地、自由地去繼續(xù)推進(jìn)，那些可能更長期、更冷門但對科學(xué)、對人類、對國家都更值得做的工作和方向”。

記者 / 王 格

排版 / 李伊祁（融光工作室）

編輯 / 王冠玉

責(zé)編 / 王 格

出品 / 黨委宣傳部（融媒體中心）