中科院长春光机所研究员田大鹏创新攻关航空成像关键技术

“每一次跨界都是新的挑战”

眼看约定的时间已到，田大鹏才匆匆赶来：“实在不好意思，给学生演示一个关键实验步骤，没想到时间过得这么快。”在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的大院内，如果不认识田大鹏，很容易把他当成一名学生——走路带风，背着双肩包，穿梭于实验室、办公室，科研上有什么新想法，无论在哪里，都会拿出电脑琢磨半天。而熟悉田大鹏的人却知道，这名37岁的研究员已经是全所最年轻的博士生导师之一。

从载人航天到地理勘探，从万米高空到人体内部，光学成像的应用可谓比比皆是。田大鹏主攻航空成像的运动补偿与控制研究，多年以来，他不断创新攻关，尝试用新原理解决关键技术问题，弥补我国航天成像领域技术设备和国外的差距。“做科研就要面向世界科技前沿和国家重大需求。在自己的岗位上攻关，任何一个突破，都让我欣喜。”田大鹏说。

接触前沿知识，不断迭代

2003年，田大鹏考入北京理工大学飞行器设计与工程专业。大二那年，他无意间走进了学校的开放实验室，无人机自动驾驶仪、自动控制云台……大家讨论的内容，让当时只接触了基础课程的田大鹏一头雾水。

不想放弃，他把不懂的词都记下来，回去逐个查阅。“做科研，好奇心非常重要，当时什么文献都读，什么技术都想了解。”很快，田大鹏就在科学世界里找到了最爱——航空成像的运动补偿与控制。

“光学成像设备十分精密，复杂的环境中，微微一点震动，地面显示器里的画面就可能是一片雪花。”田大鹏解释。

本世纪初的一段时间，我国在这项技术上所需的设备基本依赖进口。为了触碰这个领域的世界前沿，2009年，田大鹏申请到了公派留学的机会。“几乎每天都在图书馆泡到深夜。”克服语言、基础等障碍，3年后，田大鹏发表的论文数量已是同研究室同学的两倍，“这段经历让我了解到优秀研究团队的状态、思维习惯和研究方法，只有不断接触前沿、跨学科的知识，才能在自己的研究领域实现迭代。”

2012年，博士毕业的田大鹏婉拒了导师的挽留和一线城市科技公司的高薪聘请，加入长春光机所，“国家培养了我，我也想做出点东西。”田大鹏将学习到的研究方法引入航天装备控制研究中，使航空成像关键设备——视轴的稳定精度大幅提升，为下一代航空光电装备的研制奠定基础。

2017年，田大鹏加入中科院青年创新促进协会，接触到了许多不同学科的青年科学家。他觉得，“实践类的项目容易把思维限制在固定模式和已有成果中，走出去看看别人在做什么，才能看得远看得清。”

注重学科交叉，跨界钻研

航空成像具有高时效、低成本、高分辨等优势，应用于航空航天，海洋污染防治、土地勘测等领域同样需要通过光学手段进行数字量化。

不同于常见的地面摄影，航空成像要解决的关键问题之一是“静与动的矛盾”。受到航空器的影响，始终处于运动状态的光学设备，需要尽可能地克服飞行过程中的振动、温度、气压急剧变化等问题，以实现稳定成像。

以往的解决办法是，试探性从小到大地调节成像设备参数，可设备调节需要时间，影响成像效果。2020年，田大鹏在实验中提出新思路：从大到小调节参数，同时提高速度。“有了想法，就去实验。”田大鹏说，这使得成像稳定性进一步增加，“我们是第一个将其发表在国内顶级期刊杂志上的团队。”

“要一边钻研技术，一边总结原理，不断探索航空成像技术更多的承载方式。”田大鹏认为，注重不同学科之间的交叉，有时会迎来意外收获。

2019年，长春光机所与吉林大学白求恩第一医院展开合作，田大鹏自告奋勇，承担了“用控制工作精密机械解决腹腔镜冲洗”的研究。

腹腔镜是常见的医疗器材，但手术中却极易受到血液污染，过往的办法是，医生将镜片取出擦拭，或者借助人体组织擦拭。可无论哪种方法，都要中断手术。田大鹏和同事加班加点，充分利用在航空成像研究领域积累的经验，引入类似算法，让机器完成腹腔镜的检测、冲洗过程，让手术更为高效安全。“这个项目已经进入试验阶段，最早明年就能投产。”田大鹏说。

这些年，田大鹏的研究涉及海洋污染防治、地理结构勘测、黑土地保护研究等，“每一次跨界都是新的挑战，但看到自己的研究能够发挥作用，内心无比自豪。”

田大鹏办公室的灯，几乎每天都会亮到凌晨，但他不觉得辛苦，反而很充实，“踏实工作、服务人民、科研报国，是我们一代代科研人员延续下来的精神。”

坚持科普工作，激发兴趣

2017年，田大鹏第一次做了科普讲座，“当时讲得比较浅显，通过空调、汽车这些生活里常见的东西给孩子们讲最简单的控制原理。”但学生们的反应却让田大鹏惊喜，讲座结束后，许多初一的孩子围过来：“老师，能再讲讲第三代功率半导体的发展吗？”“还有控制技术在汽车高铁领域的应用。”

这些颇为专业的提问，让田大鹏坚定了继续科普的信心。他利用业余时间制作讲解设备，让学生们上手操作，“我想让孩子们觉得前沿技术是真实可感的，而不是只存在于书本上。”

田大鹏和同事们还为村小捐赠科普读物，来到山村和孩子们面对面交流，光机所的图书捐赠项目被取名为“科技之光”，“我们希望科技的光芒能照耀到每一个地方。”在给记者展示手机里的科普照片时，田大鹏这样说：“科普工作就像是埋下一颗颗种子，让孩子们对科学产生兴趣。他们未来会成长为什么样的人、会做出什么样的贡献，都值得期待。”

谈及研究，田大鹏踌躇满志：“发挥青年科学家的担当，努力把自己的工作做好，让航空成像技术得以推广到更多领域、服务更多人。”