光纤变“神经”大地能感知（深聚焦?科技创新，高校在行动③）

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人物传记

石斌，1961年10月出生于江苏启东，南京大学地球科学与工程学院教授，博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者，国家“973计划”、国家科技支撑计划、国家重大仪器项目、国家自然科学基金重点项目等几十个科研课题和项目的负责人。他曾是国际环境岩土工程协会副主席，现任国际智能基础设施结构健康监测学会理事和中国地质学会工程地质专业委员会副主席。长期从事地质和岩土工程监测与评价，获得34项国家发明专利。

你能相信吗？根据不同的地质环境和多场监测的要求，可以将一根粗毛的光纤转换成一根灵敏而强的“地球感知神经”，使千里之外的监测系统在地球发生灾害时，能够立即发现目标并给出准确的预警。

这不是传说。近日，记者从南京大学了解到，地球科学与工程学院的史斌教授团队经过20年的攻关，形成了具有完全自主知识产权的技术和设备，创造性地建立了地质工程分布式光纤监测技术体系，在地质工程灾害机理和理论标准方面取得了新的突破，获得了2018年国家科技进步奖一等奖。这是站在国际科技前沿的中国地质与岩土工程监测科研团队取得的又一重要成果。

这个“地球感觉神经”是如何锻炼的？

光纤“神经”

感知地球

中国是世界上地质灾害严重的国家。

石斌认为，地质灾害和各种岩土工程具有规模大、影响因素复杂、隐蔽性强、跨越区域多、环境恶劣、实时监测要求高、监测周期长的特点。地质工程监测是防治地质灾害、确保地质工程安全的关键环节。然而，传统的点电测量监测技术和手段仍然难以满足防灾减灾的需要，也给灾害的预警、预测和预防带来了巨大的挑战。

20年来，石斌团队在多场多参数分布式传感介质、远程解调设备、监测方法和系统集成、地质工程灾害机理和理论标准等10多个地质岩土工程关键理论和技术问题上取得了突破。创建了30多条地质多场传感光缆，开发了米级范围的大变形场和厘米级空分辨率的温度场传感光缆，开发了具有完全自主知识产权的商用分布式光纤应变单端解调设备，为地质工程光纤监测提供了准确、智能的“大脑”;建立了边坡、地面沉降、桩基和隧道多场分布式光纤监测系统，为地质灾害和岩土工程的光纤监测形成了一个强大而高效的“体”...

“通过将光纤变成连接人类和地球的‘神经’，我们可以感知地球，减轻各种地质和岩土工程灾害。如何‘修饰’脆弱的裸露纤维，使其变得坚韧、敏感和多范围感知‘神经’是我们的主要工作。”石斌说道。20年来，团队完成了基础研究-核心技术-硬件设备-系统集成-成果转化-工程应用的全过程创新，形成了新的技术产业链，开创了地质岩土工程监测的新技术领域，使地质工程监测技术从点状走向分布式，从电测时代走向光传感时代。

突破技术封锁

形成独立的产权

1998年，石斌从美国访问归来。今年正值长江发生特大洪水，他和一个日本专家小组沿着长江堤岸进行了调查。当我参观最危险的荆江大堤时，我了解到数百人手拉手在农田里寻找管涌灾害点。石斌觉得很沉重:很快，对灾害点的搜索仍然依赖于落后的人类海上战术，远远不能满足国家防灾减灾的巨大需求。

石斌从代表团处了解到，国际上正在探索和开发一种分布式光纤测量技术，可以远距离、分布式地监测被测物体的变形、温度等物理指标，并可用于远距离线性工程的监测。

“当时我非常激动，因为这项技术非常适合监测像堤防这样的地质工程灾害，我决心将这项技术应用于地质灾害的预警和岩土工程的安全监测。然而，当时中国受到世界相关技术的阻碍，许多人认为将这一技术应用于地质体监测几乎是不可能的。当几毫米的光纤埋在岩石和土壤中时，它们会变脆，不能使用。”石斌顶住压力，坚持要做。

2000年，国家“985”工程启动。在学校的支持下，史斌获得了第一笔R&D基金，并开始着手解决近20年来的科技关键问题。从实验室建设到R&D设备采购，从理论模型建立到实验模型建立，从反复试验失败到理论技术问题突破，从传感光缆设计到试生产，从产品中试到工程应用，从产学研平台建设到企业平台成果转化，从强强合作到技术体系形成。

为了打破国外分布式光纤应变解调技术的封锁，项目合作单位中国电子科技集团第四十一研究所最终开发出了具有完全自主知识产权的商用分布式光纤应变单端解调设备，在精度、重复性和测试速度方面明显优于国外同类产品的技术指标，填补了国内空空白，其综合性能达到了国际先进水平。

“对我来说，如果我想办法，我只会全力以赴。”毅力来自石斌的成长环境。1961年，石斌出生在一个教师家庭。十几岁时，学习的过程并不顺利，这使他珍惜学习的机会。1979年，他被南京大学地质系(现为地球科学系)录取。“与纯粹的理论基础研究相比，我更喜欢应用基础研究，因为它能更快、更直接地为社会服务，这也是我们这个时代很多年轻人的想法。”毕业五年后，石斌一家住在一套18平米的公寓里。房间对面是厕所。每天晚上，为了不影响家人的休息，他经常在浴室里点灯写论文。

2009年底，南京大学现代工程与应用科学学院成立，学校正式启动学科拓展与升级战略，从科学延伸到工程，实现艺术、科学、技术和医学四大学科的协调发展。石斌等一批教授更加努力地发展工程学科，加强大学建设，为社会服务。

发展生产、学习和研究

形成产业链

石斌介绍说，这一学术成果的形成大致有三个阶段:

从1998年到2008年，是成果的基础研究阶段。该团队主要开展理论和室内外实验研究，解决地质和岩土工程光纤监测中的关键理论和技术问题。

从2009年到2015年，是成果转化阶段。研究成果在苏州工业园区开始转化，建立了由南京大学(苏州)高新技术研究院、苏州基础工程分布式传感监测技术重点实验室和苏州南植传感技术有限公司组成的产学研平台。

从2016年至今，是成果快速应用和推广的阶段。技术产品不断被社会所理解和接受，在学校、地方和团队之间实现了双赢。

目前，该成果已有40多种产品推向国内外市场，并已在长江三角洲、京津冀地面沉降区、南水北调、三峡库区、青藏铁路、港珠澳大桥、北京紫禁城、锦屏电站、延长油田、城市建设隧道等300多个项目中得到应用。相关技术产品已出口到英国、美国、意大利、智利、马来西亚等国家，节省了70%-80%的成本。在过去三年中，成果及其衍生产品的直接销售收入为2.19亿元，新增利润为3600万元。

石斌认为，应用性强的学科应结合国家的主要需求，走出实验室，在具体工程实践中发现和解决问题，创新技术，形成产品，走向市场，以满足国家的需求。这是石斌对自身科研工作的要求，也是科学家和研究人员最大化科技成果、服务社会的最佳途径。

“科研成果的形成不仅是学科知识和研究经验的不断积累，也是学术团队的成长和科学精神的传承。”据石斌介绍，这一成就使100多名教师、研究人员、研究生、工人和技术人员一起努力工作。没有这样一个团结奋进的创新团队，没有什么可谈的。

史斌从不放松对年轻教师和研究生的培养。定期或不定期举办研讨班是他长期培养青年教师和研究生形成的体系，每个人都在火花碰撞中迅速成长。多年来，他带领着这支高水平的中青年科研团队和优秀的研究生团队，完成了国家“973计划”、国家科技支撑计划、国家自然科学基金等重要项目。该团队培养了多名优秀青年科学基金项目获得者、青年长江学者等。他们在重要的国际期刊上发表了一系列高水平的论文，在国际舞台上首次亮相。

石斌介绍说，今后他们将进一步完善相关技术和产品，继续发展光纤化学现场监测和地震波监测，继续在地质和岩土工程领域发挥主导作用。

(齐琦参与写作)

人民日报(2019年3月31日05版)

来源：搜狐微门户