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宋冰

華東理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院自動化系系主任、副教授

2024年10月23日，2023年度上海市科學(xué)技術(shù)獎名單公布。198項獲獎項目中共有1856位完成人，年紀(jì)最輕的第一完成人是1990年出生的華東理工大學(xué)（以下簡稱“華理”）副教授宋冰，他牽頭的項目獲得自然科學(xué)獎二等獎。“中青年成為上海科技創(chuàng)新的中堅力量”成為各主要媒體報道的重點，這些報道都會提到宋冰。也因此，宋冰進入更多人的視野。

我也上網(wǎng)查了有關(guān)宋冰的信息，大致知道他和他所在的項目團隊是從數(shù)據(jù)驅(qū)動角度來對傳統(tǒng)的工業(yè)過程作監(jiān)測預(yù)警，用現(xiàn)在時髦的話語，就是用人工智能（AI）、大數(shù)據(jù)分析來賦能工業(yè)生產(chǎn)過程，使之運行得更安全、穩(wěn)定、高效。這樣的人選自然也是“今日啟明星”希望的受訪者。于是就有了幾周后在華理信息科學(xué)與工程學(xué)院對2021級星友宋冰的采訪。

“年紀(jì)最輕的第一完成人”這個描述讓我對這位采訪對象先有了一點經(jīng)驗上的畫像，這大概會是一位學(xué)霸型的早慧男生吧。見了面，感覺他有超出年齡的沉穩(wěn)，考慮問題之冷靜及執(zhí)行之果斷也讓我印象頗深，譬如他僅用4年零3個月就完成了碩博連讀的所有指標(biāo)，提前近2年獲得博士學(xué)位。我采訪過的啟明星不少，其中很多星友的成長之路都給人留下難忘的印象。宋冰星友的成長之路會是怎樣的呢？他有什么秘訣？

學(xué)習(xí)成績從小到大都是中等偏上，從未為此焦慮

其實這位被訪星友的早年生活極其普通。宋冰1990年4月出生于河南開封，他的父母都在事業(yè)單位工作，長他不到2歲的姐姐醫(yī)學(xué)院檢驗專業(yè)畢業(yè)后在省人民醫(yī)院工作。父母有穩(wěn)定的工作和收入，十分重視孩子的教育，當(dāng)然也有能力和時間在教育上幫助孩子，他們注重教育的方法，但對孩子的學(xué)習(xí)不干涉，也不給孩子壓力。文化和教育氛圍濃厚、寬松的家庭，對孩子的性格和心性會有潛移默化的影響，這方面宋冰可能是一個樣本。

他說從沒有受到家里給他的學(xué)習(xí)壓力，生活比較快樂，想出去玩就去玩。宋冰的學(xué)習(xí)成績從小學(xué)到初中都是中等偏上，初三起到高中達(dá)到班級前5～10名，但幾乎從未達(dá)到過數(shù)一數(shù)二的名次。

“在學(xué)習(xí)成績上我的心態(tài)一直比較好，直到大學(xué)也是前5名左右，但我從未為此焦慮過。”

遇到事情時，宋冰習(xí)慣做出自己的選擇，其決定的過程父母都是理解、支持和信任他的。

進入華理后，宋冰還是一如既往地“穩(wěn)扎穩(wěn)打”，成績也是居于班級前五六名。大三結(jié)束后因為前三年的成績夠得上保研，他得到了本校保研或申請到外校保研的機會。

機會的骰子又一次給到了他。有一個插曲就是宋冰的女朋友（后來他的太太）是與他同在華理、同屆同專業(yè)的河南老鄉(xiāng)，同時獲得保研機會的她選擇到北航。“我倆分?jǐn)?shù)差不多，但我經(jīng)過慎重考慮決定留校保研。”

宋冰的理由是他不太愿意冒不必要的風(fēng)險，畢竟去外校讀研要適應(yīng)環(huán)境，會浪費一段時間，但在母校會非常熟悉環(huán)境和老師。關(guān)鍵是宋冰意識到讀本科是看學(xué)校的知名度，讀研究生更多的是看導(dǎo)師的學(xué)術(shù)背景。

獲得保研資格的他在大四起就通過雙向選擇投報到時任信息學(xué)院院長、二級教授侍洪波教授的門下。也就是說，宋冰實際上從大四下學(xué)期起就進入了侍教授的實驗室，跟著導(dǎo)師開始做課題研究了。

講起這段往事，宋冰還是為自己慶幸：如果到了外校肯定不會這么順利，新的環(huán)境要處理很多人際關(guān)系，很難全身心投入。

追隨導(dǎo)師，進入“數(shù)據(jù)驅(qū)動的過程監(jiān)控”之門

宋冰的碩博題目“數(shù)據(jù)驅(qū)動的過程監(jiān)控”是在聽了導(dǎo)師的介紹，引起了他強烈的興趣后確定的。宋冰介紹，這個課題就是把大數(shù)據(jù)分析技術(shù)用到工業(yè)過程。那時 （2012年） 大數(shù)據(jù)開始有點熱門了，華理的強項之一是做傳統(tǒng)工業(yè)過程中的建模分析。

當(dāng)時工業(yè)過程監(jiān)控主要依賴單傳感器報警，但大都還未引入數(shù)據(jù)分析和智能技術(shù)做決策、預(yù)測等。工業(yè)過程很復(fù)雜，一般傳統(tǒng)工業(yè)過程要用到上千個傳感器。而傳感器通常會有一個控制限，超過某一數(shù)值就會報警，如此頻頻報警，鈴聲不斷，久而久之，監(jiān)控室管理人員就習(xí)以為常不當(dāng)回事。這種傳統(tǒng)監(jiān)控中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，用行話來講就是所謂的“報警泛濫”，背后折射的是報警準(zhǔn)確率不高導(dǎo)致的效率不高的問題。

宋冰參與的課題是把上千個傳感數(shù)據(jù)用侍老師團隊開發(fā)的算法進行處理，這個處理考慮到了不同傳感器數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，比如說壓力和溫度兩者之間是有某種關(guān)聯(lián)的，根據(jù)兩者的因果性、相互作用把它們勾連起來（傳統(tǒng)監(jiān)測設(shè)置對不同的監(jiān)測對象是分開響應(yīng)的），然后再結(jié)合一些工業(yè)過程機理對傳感器數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)相關(guān)性統(tǒng)籌設(shè)置。

宋冰舉了他們?yōu)槟碂捊惯^程建的監(jiān)控系統(tǒng)的案例。之前的系統(tǒng)有一定的誤報率，現(xiàn)在安裝了華理這個系統(tǒng)后誤報率幾乎為零，而且能更準(zhǔn)確反映過程的運行狀態(tài)。宋冰與團隊的做法是，先分析煉焦過程離線數(shù)據(jù)的特性，然后用機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的算法，引入對這些數(shù)據(jù)的分析建模。宋冰說，他們做的其實就是人工智能賦能傳統(tǒng)工業(yè)安全運行，這也是對國家安全戰(zhàn)略的一種積極響應(yīng)。

訪談中，宋冰一再提到侍洪波教授對他的影響和幫助，尤其是侍老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，“他要求我們必須深入現(xiàn)場找到問題，必須對要研究的問題很清楚。侍老師對所指導(dǎo)的學(xué)生始終很負(fù)責(zé)、很盡責(zé)，學(xué)生提的問題，他都會一一解答”。

經(jīng)歷過三稿被拒的“至暗時刻”，成果超標(biāo)得以提前畢業(yè)

研二上學(xué)期，宋冰發(fā)表了第一篇英文SCI論文，從投出到發(fā)表比較快。這讓他覺得自己蠻順利的。2013年研二下學(xué)期，狀態(tài)甚好的宋冰先后撰寫了三篇論文，內(nèi)容分別涉及數(shù)據(jù)驅(qū)動過程監(jiān)控中的三個具體問題，即工業(yè)過程中的多模態(tài)、非線性和非高斯，并給出了解決方案。

三篇論文投到三本不同的雜志，都是行業(yè)內(nèi)的SCI頂級期刊。但沒有想到的是這三篇都被拒了，理由主要是創(chuàng)新不夠。盡管宋冰也知道這類頂級期刊的拒稿率通常達(dá)80%，但是三篇稿件在一周內(nèi)接二連三遭拒的事實讓他懵了，一下子很難接受，“那段日子可以算是自己人生的至暗時刻。也因為前面比較順利，第一次遇到拒稿，而且是一周之內(nèi)被拒三篇，突然有一種跌入深淵的感覺”。

關(guān)鍵時刻導(dǎo)師鼓勵他不要沮喪，建議他把自己的工作完善后再去考慮爭取其他可能性。

宋冰說在自己自信心大受影響時，是侍老師的安慰幫他走出了那段困難期。

振作起來后的宋冰結(jié)合退稿信里提出的理由，用了兩個月時間完善了三篇文章，“仔細(xì)想想這些拒稿理由幫助我對過程和結(jié)果的表述更全面了”。完善后的這三篇稿件后來都被領(lǐng)域內(nèi)認(rèn)可的期刊錄用了。

“這件發(fā)生在研究生期間的事對我的影響和幫助非常大，甚至終生難忘。它讓我真切感知到人生總有起起伏伏。換個角度看問題，壞事也可能是好事。”

宋冰（左三）與侍洪波教授（左四）一起參加學(xué)院畢業(yè)典禮

華理碩博連讀研究生通常的學(xué)制是6年，但畢業(yè)指標(biāo) （成果） 如達(dá)到后可以申請畢業(yè)答辯。華理當(dāng)時對博士畢業(yè)的要求是一篇SCI、兩篇EI。而4年零3個月里，宋冰的SCI第一作者論文已有7篇，非第一作者有近10篇。通情達(dá)理的侍老師同意了他的畢業(yè)申請，加上當(dāng)時師兄師姐都很支持他，這樣，宋冰也成了以近2年時間提前畢業(yè)的博士。

如果追溯一下，這與他選擇了更契合自己的留校保研，從大四下就開始進入研究生課題不無關(guān)系。因為求學(xué)時間節(jié)省了近2年，這樣入職就早了。這也是媒體在報道2023年度科技獎獲獎?wù)邥r說宋冰是最年輕獲獎?wù)叩膬?nèi)在原因。

積多年之功成就的自然科學(xué)獎二等獎

說到獲獎，宋冰作為第一完成人獲得了2023年度上海市自然科學(xué)獎二等獎，獲獎項目是：非平穩(wěn)工業(yè)過程運行狀態(tài)監(jiān)測預(yù)警。關(guān)于這次獲獎工作，宋冰介紹說，這個工作的貢獻在于他們通過工業(yè)過程運行的一些機理，把異常過程進行理論分析以及數(shù)據(jù)分析，從而系統(tǒng)給出了實際工業(yè)過程中面對非平穩(wěn)運行數(shù)據(jù)時監(jiān)測預(yù)警模型構(gòu)建的系列新方法，并且能清楚分析表征數(shù)據(jù)與現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)。

對這項積多年之功的成果是報自然科學(xué)獎還是科技進步獎，一開始侍老師和宋冰他們是有過斟酌的，最后決定還是報自然科學(xué)獎。因為科技進步獎關(guān)注的一項指標(biāo)是成果（技術(shù)）所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，而他們這個成果實際上不容易算出直接的經(jīng)濟效益，而是解決了行業(yè)中一直未能得到解決的痛點問題。報自然科學(xué)獎的難度會更大一些，關(guān)鍵是要提煉出科學(xué)問題，并提供如何解決問題的方案。

宋冰參加上海市科學(xué)技術(shù)獎勵大會

宋冰說回過頭來看，其實這次獲獎給他的啟示也是很深的，或者說再次證明了他們所走的這條路是對的：“我們報的材料是面向?qū)嶋H工業(yè)過程，這個過程中拿到的數(shù)據(jù)與仿真模型得出的數(shù)據(jù)是有區(qū)別的。基于仿真數(shù)據(jù)訓(xùn)練的監(jiān)控模型與實際工業(yè)過程往往難以匹配，也無從落地應(yīng)用。而我們是面向、針對工業(yè)過程中真實存在的問題，在求解的過程中建立了精益型的模型。”宋冰再以某工業(yè)過程為例：傳統(tǒng)方法的故障漏報率達(dá)18%以上，用了我們這個系統(tǒng)，漏報率降低到0.5%以下。此外，一個項目中的儲能電站的運行監(jiān)測用了他們的系統(tǒng)后，預(yù)警時間可提前30分鐘以上。

從實際生產(chǎn)過程中凝練關(guān)鍵科學(xué)問題

入行以來的十余年時間里，宋冰和項目組同事圍繞國家推進大型工業(yè)過程全生命周期智能安全高效運行的重大需求，從實際生產(chǎn)過程中凝練關(guān)鍵科學(xué)問題，取得了以下原創(chuàng)性成果：

針對傳統(tǒng)監(jiān)測方法僅利用過程數(shù)據(jù)無法辨識故障對關(guān)鍵性能指標(biāo)影響的難題，率先建立關(guān)鍵性能指標(biāo)相關(guān)及無關(guān)特征差異化提取通用機制；

針對多模態(tài)難題，率先提出融入時序信息的模態(tài)劃分理論，提出了降低多模態(tài)過程運行狀態(tài)監(jiān)測復(fù)雜度的系列新方法；

針對動態(tài)時變難題，創(chuàng)新性提出了自適應(yīng)建模、監(jiān)測及預(yù)警整體解決方案，提出了降低動態(tài)時變過程運行狀態(tài)監(jiān)測誤警率的系列新方法。

因為以上突出的成果，宋冰這些年進入了自己學(xué)術(shù)生涯的收獲期：圍繞自己的研究方向（智能監(jiān)控、故障診斷、數(shù)據(jù)挖掘、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合等）發(fā)表SCI/EI 期刊論文 79 篇，其中，中國卓越期刊論文 9 篇，第一作者論文 19 篇，通信作者論文 13 篇；相關(guān)研究成果在多家企業(yè)落地應(yīng)用；主持包括國家自然科學(xué)基金面上項目、國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目、上海市青年科技啟明星人才項目等 12 項課題。

在教學(xué)上，宋冰承擔(dān)了給本科生和研究生授課的任務(wù)，每周二到周四排了課，也要給學(xué)生批改作業(yè)。作為博導(dǎo)、碩導(dǎo)，他帶教了多位研究生，每周都有跟研究生交流的組會安排。

除科研和教學(xué)之外，宋冰擔(dān)任了信息科學(xué)與工程學(xué)院自動化系系主任等管理工作。他還是中國化工學(xué)會智能制造專委會秘書長、中國自動化學(xué)會技術(shù)過程的故障診斷與安全性專委會委員、中國指揮與控制學(xué)會智能控制與系統(tǒng)專委會委員等。

新的一年里能多點時間陪伴女兒成長

宋冰與女兒的合照

以上排得滿滿當(dāng)當(dāng)?shù)谋澈笫菙D壓已經(jīng)非常有限的與家人在一起的時間。目前的情況是宋冰雙休日能有一天在家陪伴剛滿三歲的女兒，家人已很滿足了。

他平時到家經(jīng)常是晚上九點或十點后，女兒已入睡了，以致于有時女兒都有點不認(rèn)識這個爸爸了。 說到這里，外表看上去很陽剛的宋冰語中有點哽咽。

是的，這個年頭在外面奔波拼搏的職場年輕人，哪一個沒有內(nèi)心對家人的歉疚？

2025年新年鐘聲即將敲響，如果問宋冰新的一年里的最大愿望是什么，我更愿意聽到的是，他能多留一點時間給自己和家人，多一點時間給最需要父愛的女兒。 這一點，宋冰一定會從心底里贊同的。

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