他和學生提出的“廣義機率密度演化方程”,被國外學者稱為“李—陳方程”;他和團隊創立的大型生命線工程網路可靠性分析理論,成為國際同行廣泛認可的“RDA方法”。憑藉開創性的研究工作和突出的學術成就,2013年,他被丹麥王國奧爾堡大學授予榮譽博士學位;2014年,他被美國土木工程師協會授予Freudenthal(弗洛伊登瑟爾)獎章;2017年,他當選國際結構安全性與可靠性協會主席。
他,就是今年新當選的中國科學院院士、同濟大學土木工程學院教授李傑。數十年如一日,他一直奮進在結構工程理論創新的最前沿,矢志用原始創新為國家重大工程建設提供堅實支撐。
【揭秘“隨機世界”】
“鑑於您對機率密度演化理論的發展,以及在大規模生命線工程抗震設計方面的貢獻,美國土木工程師協會決定授予您Freudenthal Medal(弗洛伊登瑟爾獎章)。”2014年,授予李傑教授的頒獎詞這樣寫道。該獎被國際公認為工程可靠性與結構隨機動力學領域的個人最高學術榮譽,李傑教授成為該獎設立40年來首位獲獎的亞洲學者。
“我們生活在一個充滿不確定性的世界中,但人們總是希望獲得確定性的結果。”李傑教授介紹說,“我們建立的‘廣義機率密度演化方程’,則揭示了確定性系統與隨機系統之間的內在聯絡。”
“隨機世界”如何探秘?經過10餘年創新探索,李傑教授突破傳統研究思路,提出了“基於物理研究隨機系統”的思想,並在此基礎上發現了“隨機系統中機率結構的變化,在本質上取決於系統物理狀態的變化”這一規律,實現了認識上的突破。
經典的隨機動力學理論,難以解決複雜結構與各種不確定災害之間的災變分析。然而,應用李傑和他的團隊所發展的機率密度演化理論,較好地解決大型複雜工程結構設計中的災害響應分析問題。中國學者的原創成果引起了國際學術界的高度關注。 “‘廣義機率密度演化方法’為結構可靠性開闢了新的道路,是一項具有突破性的進展。”國際結構安全性與可靠性協會前主席、美國工程院院士安(Ang)評價說。
重要理論成果直接支撐重大工程建設:我國容積最大的1.2萬立方米特大型混凝土消化池抗震設計、華東500千伏骨幹電網高壓輸電塔抗風可靠性分析、牙買加西摩蘭大橋(位於10度高烈度地震區)抗震可靠度設計、總高632米的上海中心大廈抗震可靠性分析……在這些國內外重點工程建設中,“機率密度演化理論”都發揮了重要的科學支援作用。這一重要理論成果榮獲2016年度國家自然科學獎二等獎,現已被40餘個國家土木工程、航空航天工程、海洋工程乃至生物醫學等多個領域的學者所關注、引用以及應用。
【讓城市“大動脈”脈動不息】
大地震突如其來,供水中斷、電力中斷、煤氣中斷、交通癱瘓……城市的“大動脈”瞬間停止跳動。如何讓大城市的“生命線工程”在地震中免遭重創?唯有科學的抗震設計。李傑教授和團隊從看不見、摸不著的城市地下管網的抗震入手,開始了長期的艱苦探索。
針對大型工程網路分析中的複雜性難題,李傑教授和他的團隊獨闢蹊徑,提出了“基於結構函式遞推分解”的技術思路,建立了“遞推分解理論”,有效解決了大型生命線工程網路分析中的複雜性問題。在其後的十餘年間,以遞推分解原理為核心,李傑教授和他的團隊形成了以解析圖論為特徵的網路連通可靠性分析理論體系,為500萬以上人口的特大型城市、上千個節點的大型生命線工程網路的抗震可靠性分析提供了精確、高效的技術工具。而同期,國內外對此問題研究的最好水平是100個節點以內的中小型生命線工程網路。
與此同時,他們還深入研究了大型生命線網路的抗災最佳化設計理論和關鍵技術,為大型生命線工程網路系統的抗震設防、抗震設計與系統最佳化,提供了基礎理論與技術支撐工具。成果先後應用於瀋陽市、鄭州市、上海浦東新區等10餘個城市生命線工程的抗震可靠性分析中。
由此,“遞推分解理論”在國際上逐漸得到學術同行的廣泛認可,被認為是分析大型生命線工程系統可靠性的首選方法,“遞推分解技術”被國際同行們系統跟蹤、學習。
【為每個學生建立學術檔案】
在李傑教授看來,創新是科研的靈魂,一項研究工作有沒有價值,首先要看它有沒有真正的科學創新。李傑教授十分注重在學術團隊中倡導弘揚真正的科學精神。持續的科學創新探索,催生了高質量原創研究成果,也直接支撐了高水平青年人才培養。
更讓人感佩不已的,是李傑教授那顆為師為學的赤誠之心。
在李傑教授的書櫃中,整齊疊放著一個個檔案盒,這是他為每一個學生建立的學術檔案。裡面不僅有他親筆修改過的學生的畢業論文手稿,還有記錄他每次與學生面對面交流、探討學術問題的一份份手寫紀要。在科研工作的間隙,李傑教授還會時常拿起某個已畢業學生的手稿,饒有興致地翻閱,回望這個學生在同濟成長的學術軌跡。“做老師最大的幸福,就是看到你的學生超過你。”他一臉滿足的神情。
迄今為止,他指導的67名博士畢業生中,其中已有12人晉升正教授,2人獲得國家自然科學基金委傑出青年基金。
欄目主編:徐瑞哲 文字編輯:李蕾 題圖來源:受訪者供圖
來源:作者:黃艾嬌 李蕾