符利勇研究员(右三)带领团队在张家口森林样地指导样地数据采集 符利勇供图
宋平
“要带着问题做科研,跳出一时一事、一地一己的局限,站到党和国家需要的层面上去,将一名林业科研工作者的价值放大,把论文写在祖国大地上。”中国林科院资源信息研究所研究员符利勇说,这是2009年他报考中国林科院唐守正院士的研究生时,恩师对自己的教诲。
转眼间,10余年时间过去,符利勇已从一名研究生成长为一个科研团队的带头人,在林业统计学里深耕细作,成为唐院士口中心中的“得意门生”。而就在2022年摘得第十七届中国青年科技奖这一桂冠后,符利勇再次表示,是导师的谆谆教诲启发了他的科研认识,确立了他的人生道路。作为一名科研人员,只有把自己的研究和国家的需要紧密结合起来,做到心系“国家事”,肩扛“国家责”,自身的价值才会真正得以体现。
不负重托 成为林业统计领域后起之秀
唐守正院士是大家公认的“林业界的统计学家”。他用数学方法解决了一个个林业难题,极大地推动了中国森林经理学科和林业统计学科的发展。
21世纪以来,以大数据、云计算、人工智能为代表的新一轮科技革命兴起,世界步入数字人工智能时代。其中,林业科技的数字化更加迫切需要以数理知识为理论基础的智能化转变和突破。为此,唐院士一直在众多弟子中寻找对林业统计兴趣浓厚、且具良好数学基础的学生,可继续沿着这一方向深入研究,直到2009年符利勇加入后,才得偿所愿。
符利勇回忆介绍,当时全世界只有两个统计软件可运行非线性混合效应模型,一个是SAS,一个是R/S-Plus,但这两个软件的核心算法都不对外公布,所以他只能自己一步步推导。
“推导的过程实在痛苦。我查阅了很多书,补习了很多统计学和运筹学的理论知识。”符利勇说,每一次推导完优化算法,都要用程序来实现,动辄就几万行代码,敲键盘敲到手指头长茧。而点击“start”的那一刻,是心情最紧张的时刻。同样的例子,同样的模型,用SAS算一遍,用R/S-Plus算一遍,再用自己编程的算法算一遍,结果必须完全一致才算成功。
后来符利勇在一位哈佛大学教授发表的线性混合效应模型参数估计方法的文章中找到了灵感,根据文章思路,把非线性混合效应模型通过一阶泰勒展开,近似得到线性混合效应模型,再利用线性混合效应模型参数估计方法得出非线性混合效应模型参数估计值,计算结果果然跟SAS相同,积压10年的难题终于解决了!“当时,唐老师比我更兴奋……”符利勇清楚地记得当时的情景。
几年后,符利勇首创正态非线性混合效应模型的标准表达式,研发出“线性逼近-逐步2次规划”—“牛-唐”参数估计算法,并证明稳健性和收敛性。该研究从根本上解决了困扰全球林业统计乃至整个生物统计领域的痛点和难点,打通了传统非线性混合效应模型仅局限于随机因子为单水平和嵌套多水平这一堵点,攻克了世界范围内森林生长收获预估模型不能处理交互随机效应的理论技术,极大提高了模型精度和适用范围。
迄今为止,这一研究仍然处于国际领先地位。符利勇提出的系列近代统计模型及参数估计理论在国际上产生了较高的关注度,得到了国内外同行的肯定。他被聘任为泛华统计协会统计软件设计与开发分会副主席,作为特邀嘉宾参加了第三届国际生物计量学和生物统计学论坛并作大会报告。
护航冬奥 攻关无人机防火关键技术取得重大突破
携手北京举办冬奥,从偏居一隅的塞外森林氧吧,到冬奥雪上项目的主赛场,河北省张家口市崇礼区在2022年北京冬奥会期间向世界展现出自己的热情和美。孰知,崇礼冬奥赛事得以顺利举办,还离不开中国林科院这支国家队的默默奉献,其中符利勇领衔组建的无人机创新应用团队就是其中之一。
“我们设了4支无人机小组,每组3人,从2021年1月1日开始,12人长期驻扎崇礼,每天坚持巡护。”符利勇说,“尽管张家口崇礼赛区和我们团队签订的一年合作服务协议在冬奥会开始前已经结束,但我们无人机小组迎合新形势新变化,连续两个春节假期坚守工作岗位,为冬奥生态安全保驾护航。辛苦是辛苦了点,但我们作为国家级科研团队和地方政府合作,为他们提供科技服务,不应该是一锤子买卖,更多的应该是体现责任和担当。”
“把自然资源无人机监测技术研究成果应用到森林防火中,为冬奥生态安全保障提供科技支撑服务,实现智能防火、科学防火、精准防火,是一项富有挑战但意义非凡的任务。”符利勇表示,在国家林草局和中国林科院、张家口市崇礼区林草局的支持下,团队以资源信息所多学科专家为基础,延揽业内顶尖人才和合作伙伴,成立了地面调查、无人机专题数据采集、技术研发、软件开发、无人机日常巡护、后勤保障、项目日报周报月报材料撰写7个小组,分工协作,合力攻关。
经与崇礼区林草局多次对接项目需求,团队采用无人机技术、GIS技术、网络通信技术、远程监控技术、数据库技术以及计算机技术,打造了森林防火综合体系无人机巡护监测系统。这是崇礼森林防火综合体系建设项目中最重要的部分之一,是整个巡护监测体系“一动一静”中的“一动”,无人机的机动灵活性与崇礼已建的73套森林防火高山视频监控交相呼应,全面实现冬奥核心区100%监测,为崇礼森林资源安全和冬奥期间核心区“不冒烟、不见火”提供了重要支撑。
项目执行过程中,符利勇带领12名团队成员长期坚持一线驻扎,放弃了陪伴家人的所有假期。战风雨冰雪,斗新冠疫情,每天坚守在前线,开展空中和地面巡护,确保了防火监测零失误。自2021年1月启动项目以来,团队已及时发现早期火情10余次,上报并协助当地森林防火部门进行了实时精准林火预测预警,真正实现了“打早、打小、打了”的林火防控要求。这项服务得到了奥组委和当地政府的高度评价和认可。
勇攀高峰 在科技服务林草事业中奉献青春力量
2022年1月,符利勇作为中国林科院的青年科技代表,参加国家林草局组织的“学习习近平总书记在中央党校(国家行政学院)中青年干部培训班开班式上的重要讲话”座谈会,并在会上作了《担当科技创新重任,做林草高质量发展先行者》的主题发言。
符利勇表示,不管取得什么样的成绩,都不会忘记自己作为一名党员及科研人员的职责和使命。10余年的时间里,符利勇从一名博士生成长为自然资源无人机监测应用团队的学科带头人,从入选中国林科院“杰出青年”、国家林草局“百千万人才工程”省部级人选,到国家“万人计划”青年拔尖人才,再到荣获“中国青年科技奖”等荣誉称号,都离不开党对青年科技人才的重视和培养。这也让符利勇更加坚定了信念,要保持始终如一的定力,听党话、跟党走,让“小我”在为“大我”的奋斗中得到升华。
2022年11月12日,第十七届“中国青年科技奖”颁奖典礼在2022世界青年科学家峰会(中国·温州)开幕式上举行。符利勇脱颖而出,获得第十七届中国青年科技奖,成为全国林草系统森林经理领域迄今唯一获此奖项的学者。
面对荣誉和褒奖,符利勇表示,将继续弘扬老一辈科学家精神,树牢科技报国的信念,把个人的价值追求融入党和国家的重大需求之中,为实现国家“双碳”战略目标、林草事业高质量发展贡献智慧和力量。