基于平臺式設(shè)計的DASP-VI庫技術(shù)——對儀器制造業(yè)和測試技術(shù)界產(chǎn)生巨大影響，代表了我國在VI（Virtual Instrument）研發(fā)方面的最高水平。

變時基（VTB）傳遞函數(shù)（導(dǎo)納）測量分析方法——國際領(lǐng)先，完成了神舟飛船750噸移動發(fā)射平臺、“長三捆”大型運載火箭、航天員超重訓(xùn)練機模態(tài)實驗等數(shù)十項國家重點項目。

高精度頻率、幅值、相位和阻尼測量技術(shù)——YSL方法高精度“變頻基”頻率計和幅值計，比國外常規(guī)方法提高精度100萬倍。

……

這些享譽全球的先進(jìn)技術(shù)均出自一人之手——中國“虛擬儀器之父”應(yīng)懷樵。作為世界一流科學(xué)家、著名振動噪聲與信號處理專家，應(yīng)懷樵在我國率先提出“虛擬儀器”構(gòu)想、提出和實現(xiàn)“用軟件制造儀器”，“用軟硬件相結(jié)合”取代傳統(tǒng)的主要由硬件組成的模擬式儀器，他是當(dāng)之無愧的中國虛擬儀器的創(chuàng)始人和奠基者。

幾近耄耋的應(yīng)懷樵依然忙碌，擔(dān)任北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所名譽所長、科技委主任，北京應(yīng)用科學(xué)研究院副院長。

應(yīng)懷樵用五十多年的時光，印證了中國科學(xué)家潛心研究、堅韌不拔、敢于創(chuàng)新、勇往直前的高貴品質(zhì)與珍貴氣質(zhì)。應(yīng)懷樵無論在多么艱苦的條件下、多么不利的健康狀況下，都沒有放棄對學(xué)術(shù)創(chuàng)新的追求、對夢想的追逐。

北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所名譽所長應(yīng)懷樵

勤勉奮進(jìn) 砥礪爭先

1941年，應(yīng)懷樵出生于在浙江紹興的書香門第，小學(xué)就讀在蔡元培任校長的學(xué)校，令他早早有了為國效力、為民效力的高遠(yuǎn)志向，從此也更加刻苦努力。

18歲的應(yīng)懷樵進(jìn)入浙江大學(xué)，攻讀工程物理系理論物理專業(yè)，因為國家發(fā)展需要，他的班級被調(diào)整到數(shù)學(xué)力學(xué)系應(yīng)用力學(xué)專業(yè)流體力學(xué)專門化。5年后，他順利畢業(yè)，被分配到中國鐵道科學(xué)院，致力于高速列車風(fēng)洞課題研究，并到清華大學(xué)工程力學(xué)系流體力學(xué)專業(yè)實習(xí)，學(xué)習(xí)風(fēng)洞測試分析技術(shù)。

1965年，應(yīng)懷樵參與了我國在羅布泊的核試驗基地原子彈和氫彈的核爆炸防護(hù)工程研究，學(xué)習(xí)原子彈爆炸測試技術(shù)，接觸了振動噪聲和頻譜分析。此后，應(yīng)懷樵又學(xué)習(xí)了數(shù)字計算機和信號處理分析，專業(yè)涉及到振動和頻譜分析。

頻繁的專業(yè)轉(zhuǎn)換，鑄造了應(yīng)懷樵更開闊的學(xué)術(shù)視野和更高效的科研方式。他在參加核爆炸防護(hù)工程課題——地下鐵道核爆炸振動噪聲與動力學(xué)測試分析時，遇到了一大難題，即地鐵道床的下沉殘余位移（0Hz）用硬件無法獲得時，便萌生了虛擬儀器的大膽構(gòu)想——“用數(shù)字算法和軟件取代硬件”。應(yīng)懷樵開始嘗試使用加速度數(shù)字積分取代硬件模擬積分，用離散傅里葉變換DFT取代硬件頻譜分析的方法，這是中國數(shù)字制造和虛擬儀器的早期萌芽，也是中國AI概念的早期萌芽。

然而，當(dāng)時只有計算尺和手搖計算機，研究結(jié)果與預(yù)計大相徑庭。1970年，到中科院計算所用109乙機和BCY語言完成計算，才取得了初步成功。3年之后，鐵建所引進(jìn)日本工業(yè)展覽會的ECC555小型計算機，應(yīng)懷樵開始嘗試用數(shù)字計算機的軟件數(shù)字積分和數(shù)字譜DFT分析取代傳統(tǒng)硬件模擬積分和硬件濾波的方法破解難題。

1975年鄧小平同志提出兩個“十”的核試驗總結(jié)，即十次成功核試驗和十年核爆炸總結(jié)，應(yīng)懷樵參加了總結(jié)組并提出，有方法可計算出位移和頻譜結(jié)果，領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)應(yīng)懷樵使用555計算機用于地鐵核試驗計算，取得了數(shù)字積分，DFT頻譜分析和傳遞函數(shù)的計算成功。1978年1月，他的論文在昆明中國力學(xué)學(xué)會土巖爆破會議上發(fā)表。

1979年11月國防科委在浙江杭州召開核試驗防護(hù)工程學(xué)術(shù)交流會7911會議(機密級)，應(yīng)懷樵在會上總結(jié)提出使用算法和軟件取代硬件制造儀器的概念思路。這是虛擬儀器(VI)概念的正式提出，由于是機密級會議，不能宣傳報導(dǎo)，但曾在會上受到力學(xué)所所長鄭哲敏院士的表揚，說應(yīng)懷樵做了一個很好的報告，同時受到清華大學(xué)副校長張維院士和同濟大學(xué)校長李國豪院士等三位專家的表揚。虛擬儀器概念的提出，比美國NI公司提出的“軟件是儀器”概念整整早7年。同年《振動測試和分析》一書出版，書中就有用算法和軟件代替儀器的振動參量變換用計算機計算的成功實例內(nèi)容。

“所謂虛擬儀器，并非是傳統(tǒng)的儀器，它是指集數(shù)據(jù)采集和信號調(diào)理器、信號處理技術(shù)與PC機技術(shù)于一體的軟件為主制造儀器。”應(yīng)懷樵的解釋言簡意賅。

1980年，應(yīng)懷樵調(diào)入抗震研究室，3年的研究受困于沒有磁帶機和信號分析儀，他決心籌建中國東方研究所，研究中國的虛擬儀器。

多少年過去，應(yīng)懷樵依然對中國第一臺虛擬儀器成功應(yīng)用于杭州錢塘江大橋的火箭激勵模態(tài)試驗的記憶猶新。

“對于鐵路橋梁，特別是像錢塘江大橋這樣的鐵路公路雙層大型橋梁，隨著他們使用年限的增長，以及火車提速等要求，怎樣檢測它們的性能參數(shù)成為一個越來越緊迫的任務(wù)，當(dāng)時我們采用的一種比較先進(jìn)的辦法就是實橋模態(tài)分析，通過模態(tài)實驗和分析，可以得到橋梁各階模態(tài)的頻率、阻尼、振型、模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度。”應(yīng)懷樵說道。

杭州錢塘江大橋試驗采用可測量的朝天噴的小型火箭作為激勵力，試驗是在1988年9月16日晚至17日凌晨進(jìn)行，天氣晴好，現(xiàn)場風(fēng)速越小對試驗越有利，公路交通完全停止，利用火車經(jīng)過間隙發(fā)射火箭，歷時10個小時，共發(fā)射了14枚小型火箭，每枚火箭產(chǎn)生大小為1噸，持續(xù)時間為100毫秒的方波形狀的推力，分為垂直激勵和水平激勵兩種方式，垂直激勵點選在跨中，水平激勵點選在四分之一跨的位置。

試驗時，火箭發(fā)射前10分鐘，火箭發(fā)射時，必須間隔最近通過的一列火車5分鐘以上，以便使火車經(jīng)過引起的余振得到足夠的衰減。而這次試驗也是中國首次采用小型火箭激振鐵路和公路兩用雙層大橋進(jìn)行模態(tài)試驗分析，并取到了圓滿成功。試驗的成功，為橋梁等大型土木結(jié)構(gòu)的模態(tài)試驗開創(chuàng)了一種用小型火箭進(jìn)行激勵的新方法，也是中國虛擬儀器在大型工程上的首獲成功。

在實際應(yīng)用中，“虛擬儀器”省去了大量昂貴和笨重的硬件材料和人力物力、設(shè)備、廠房及能源，便于生產(chǎn)、攜帶，目前已廣泛應(yīng)用于國防軍工、航天航空等多個部門，參與完成了火箭、神舟飛船、港珠澳大橋、高鐵、地鐵及大型建筑和設(shè)備等上百項國家重大工程項目的測試，為促進(jìn)技術(shù)變革和推動新興產(chǎn)業(yè)形成提供了基礎(chǔ)，具有極其重大的經(jīng)濟和社會價值。

應(yīng)懷樵是真正用意志戰(zhàn)勝病魔的科學(xué)“狂人”，在經(jīng)歷了“5次中風(fēng)、4次心梗”的極限生命挑戰(zhàn)之后，他依然以超乎常人的堅定信念執(zhí)著奮斗在我國科研第一線，為國家民族貢獻(xiàn)力量，為中國的“虛擬儀器”研究鞠躬盡瘁。

科技報國 追逐諾獎

應(yīng)懷樵的科研探索之路是緊跟時代發(fā)展的，他始終瞄準(zhǔn)國際學(xué)術(shù)前沿，以領(lǐng)先國際的前瞻眼光與創(chuàng)新成果，為國家科學(xué)界貢獻(xiàn)自己的力量。

1983年，應(yīng)懷樵用身上僅有的300元錢籌建了中國東方研究所，1985年10月北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所(COINV)成立（簡稱“東方所”），著名科學(xué)家茅以升院士任首席顧問，著名力學(xué)家胡海昌院士任首任名譽所長，著名聲學(xué)家馬大猷院士，著名力學(xué)家鄭哲敏院士等20多名院士任顧問。

在東方所的成立大會上，侯朝煥院士擔(dān)任主持，胡海昌院士等眾多專家出席，應(yīng)懷樵提出了PC卡泰儀器(計算機采集測試分析儀)的設(shè)想和利用DASP（Data Acquisition & Signal Processing）達(dá)世普軟件把實驗室拎著走的設(shè)想。最終，這些設(shè)想都變成的現(xiàn)實，中國虛擬儀器也走上了產(chǎn)業(yè)化之路。

1993年東方所的DASP和INV306智能采集系統(tǒng)參加加拿大多倫多的北京新技術(shù)展覽會榮獲表揚名單第一名，第二名為北京大學(xué)王選院士的激光照排系統(tǒng)。

應(yīng)懷樵在東方所成立伊始便提出“勤奮、創(chuàng)新、堅持、自強”的八字座右銘，完全自由地判斷與討論的“玻爾所”精神和“六要三不要”的處事準(zhǔn)則，并將其發(fā)展成為涵蓋精神追求、道德情操的“336”字法則及幸福六大原則的企業(yè)文化，加強東方所的文化凝聚力與執(zhí)行力。

東方所還加強了與全國重點高校合作，與清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)院力學(xué)研究所、中國鐵道科學(xué)院、天津大學(xué)、東北大學(xué)、浙江大學(xué)等高校和科研院所合作，聯(lián)合指導(dǎo)博士后、博士、碩士研究生30余名，為國家培養(yǎng)出大批專業(yè)急需人才，以及行業(yè)高端人才，東方所的研究團隊也擴大到近百人，擁有博士、碩士數(shù)十名，成為虛擬儀器領(lǐng)域一支重要力量。

截至目前，東方研究所的產(chǎn)品累計銷往2000多家用戶，打破了此類儀器長期依賴進(jìn)口的局面，打破了國外儀器的壟斷，提高了中華民族的話語權(quán)和學(xué)術(shù)地位，為國家節(jié)省外匯約數(shù)億美元。目前，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國防軍工、航天航空等許多部門，參與完成長三、長五、長七、神舟飛船發(fā)射平臺、原子核反應(yīng)堆、核潛艇、水電站、跨海大橋、高鐵、地鐵等上百項國家重大工程項目測試。

應(yīng)懷樵取得了諸多全球領(lǐng)先的科學(xué)成就，更是國內(nèi)外各大科技獎項的“大滿貫”科學(xué)家，2001年獲得全國優(yōu)秀科技工作者榮譽稱號；2010年獲得了北京市科學(xué)技術(shù)獎二等獎等。然而，應(yīng)懷樵從不掩飾自己對諾貝爾物理學(xué)獎的渴望，從不掩飾對中國科學(xué)家獲得諾貝爾獎的渴望。

“中國科學(xué)家理應(yīng)在高科技領(lǐng)域取得原創(chuàng)的重大突破，向諾貝爾獎沖刺，走向世界，為國爭光這是我的科學(xué)夢想。我所做的一切都是為了讓我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的中國虛擬儀器登上國際領(lǐng)獎臺，并改變國人使用外國儀器的習(xí)慣；讓中國自主創(chuàng)新的信號處理與虛擬儀器技術(shù)走出國門，影響并改變世界。拿到諾貝爾獎，這不僅是一個科學(xué)家的榮譽，更是中華民族屹立于世界民族之林的時代要求。中國本土太需要諾貝爾科學(xué)獎了。”應(yīng)懷樵如是說。

2009年，應(yīng)懷樵預(yù)測發(fā)光二極管要得諾貝爾獎，5年后成功獲獎。應(yīng)懷樵希望自己能如赤崎勇一般，在85歲成功“沖頂”諾貝爾獎，“只要我們堅持不懈地努力并應(yīng)利用國家力量沖刺諾獎，像日本一樣去斯德哥爾摩游說，因為歐美不太了解中國，應(yīng)像主辦奧運會一樣，動用國家力量而取得金牌，我相信我國許多的科技成果與發(fā)明研究都會像日本一樣，諾獎井噴。”相信應(yīng)懷樵的愿望終有一天會實現(xiàn)。

北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所名譽所長應(yīng)懷樵

再造革命 引領(lǐng)未來

未來已來，身為科學(xué)家，應(yīng)懷樵瞄準(zhǔn)國際前沿的戰(zhàn)略思考從未停止，他堅信，中國人自主原創(chuàng)概念“用軟件制造一切”，定義一切，管理一切，與美國人提出的AI理念和思想“異曲同工、殊途同歸”。這是中華民族原始創(chuàng)新的重要理論概念，是中華民族對人類文明進(jìn)程中最杰出的貢獻(xiàn)之一，也是新中國本土的科學(xué)家提出的最重要的理論突破之一，將對科技界產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

應(yīng)懷樵曾有過一段很深刻的表述，“人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造的各種產(chǎn)品（一切）都是人類知識和智慧的結(jié)晶，而軟件又是人類智慧和知識的匯集處，將來人類的知識和智慧都匯入軟件中，這樣一來，軟件不就可以制造一切了嗎？關(guān)于‘軟件制造一切’，我認(rèn)為就像400年前英國哲學(xué)家培根提出的‘知識就是力量’一樣，這里‘軟件制造一切’等價于‘軟件趨向于無窮大（軟件→∞），但是并不等于無窮大（軟件≠∞）’。”超前的科技發(fā)展觀念，讓應(yīng)懷樵有了更多、更深刻、更先進(jìn)的系統(tǒng)理論和技術(shù)實踐。

早在2009年，應(yīng)懷樵就在桂林全國第三次虛擬儀器大會上提出，基于“互聯(lián)網(wǎng)+云計算+AI技術(shù)+嵌入式”軟硬件的“云智慧儀器”和“互聯(lián)網(wǎng)+測試”的云智慧測試時代的概念，現(xiàn)在已成為現(xiàn)實，被互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)反復(fù)提及。

2012年，應(yīng)懷樵在北京第十五屆國際科博會上提出“云智慧科技時代的第三次工業(yè)革命正在走來”——從“軟件制造儀器”到“軟件制造一切”的新概念并成為當(dāng)時科技領(lǐng)域最新潮流與熱點。“從2017年起中美兩國又站在人工智能和軟件制造一切的新時代起跑線上，”他提出第四次工業(yè)革命是一次智能革命，智能社會即將來臨，而“AI”和“軟件制造”已成為第四次工業(yè)革命的兩個核心發(fā)動機。現(xiàn)在看來，他的觀點比業(yè)界至少提前了5年。

在應(yīng)懷樵看，“云智慧儀器”就是應(yīng)用大量的嵌入式軟件和嵌入式芯片系統(tǒng)，發(fā)展人腦工程的各種智慧的專家系統(tǒng)，將AI 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))、云計算、網(wǎng)絡(luò)高性能數(shù)采儀、智能傳感器等高端技術(shù)融合在一起，形成云智慧測試分析系統(tǒng)，并使之成為未來智慧機器人的核心。

東方所研制的云智慧儀器有兩大核心。第一核心是一個四線、六線、八線、十六線路(可級聯(lián)至1024路)的前端，使用互聯(lián)網(wǎng)和5G與Wi-Fi技術(shù)，可以進(jìn)行各種測試；第二核心包括FPGA、DSP、ARM三大嵌入系統(tǒng)，其中16G~64G內(nèi)存卡中蘊涵大量軟件。通過芯片來做的云智慧儀器包括測試軟件，云上面也有軟件。云智慧測試可以嵌入電腦，嵌入芯片，將各種儀器如手機、筆記本等儀器連起來，形成一個全國各地都可以使用的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)在三亞、渤海和重慶測試，在北京控制，速度之快是以前不可想象的。如今云智慧測試儀器作為研究所將來發(fā)展的一個大方向，已經(jīng)初步實現(xiàn)，這是人類生產(chǎn)方式的一次革命，是人類認(rèn)知社會的一個質(zhì)的飛躍。

應(yīng)懷樵認(rèn)為，神話般的云智慧時代，它“無處不在”“無所不能”，凡是在有信息和管理的事件和事物過程中，云智慧都將產(chǎn)生決定性的作用，對全球智慧化產(chǎn)生關(guān)鍵性作用。其核心特征是制造業(yè)的“四化”：“數(shù)字化”“軟件化”“互聯(lián)化”“個性化”，最終達(dá)到“智能化（智慧化）”。

隨著云計算和物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，IT行業(yè)面臨著巨大的變革。“我們應(yīng)該建立‘云智慧科學(xué)中心’和‘云智慧故障診斷中心’，在此基礎(chǔ)上還可建立‘云智慧醫(yī)療中心’和‘云智慧教育中心’，來迎接嶄新的‘云式’智慧科技時代”應(yīng)懷樵表示。

現(xiàn)在，這一切，已經(jīng)成為了現(xiàn)實！

正如香港文匯報2014年10月23日A24版《“軟件制造一切，重構(gòu)未來”再創(chuàng)新奇跡——東方所應(yīng)懷樵課題組軟件頻率精度實現(xiàn)“十的負(fù)十七次方”》一文中所闡述的：“軟件制造儀器將有助于節(jié)約地球資源、節(jié)省能源、材料消耗也可大幅度削減，這項發(fā)明雖然只有‘35歲’，已經(jīng)使人類受益匪淺。軟件制造一切、定義一切，重構(gòu)未來的云智慧科技將使21世紀(jì)進(jìn)入第三次工業(yè)革命的云智慧科技時代。它像2009年諾獎得主高錕教授的‘光纖通信’引發(fā)了通信革命，像2014年諾獎得主赤崎勇、中村修二的藍(lán)光LED引發(fā)第二次照明革命一樣，軟件制造儀器、讓軟件制造一切、定義一切，必將重構(gòu)全世界的未來，給人類帶來極大的福祉。軟件制造儀器發(fā)展將有多遠(yuǎn)還不得而知，但它年輕有為、前途無量，其經(jīng)濟效益和社會效益是無法估量的。這或許是一段盛贊，站在未來，它可能只是一段如實的描述。