1910年的某一天,德国的地球物理学家魏格纳正卧病在床,他望着床对面的世界地图,产生了诸多奇妙想法,为何大西洋两边大陆的轮廓线那般相似,几内亚湾能不能填补巴西亚马孙河口突出的大陆轮廓,要是把它们合并在一起,是否就成为一个完整的大陆,1912年,在法兰克福地质学会上,魏格纳做了题为《大陆与海洋的起源》的讲演,首次提出大陆漂移的假设,引发了学术界的轰动与震惊。但当时那些传统的地质学家没有一个人相信魏格纳的假说。
即便到了魏格纳离世30年之后地球深部物理学家,古地磁学才给魏格纳的假说送上有力证据,大陆漂移学说风卷全球,最后变成板块构造理论的根基。由此能够看出,地球科学属于那种需要猜测的科学,就算是到了如今,人类大多凭借地表观测去推断地球的运动、地球的历史以及未来。怎样依据极为有限的信息去知晓地球暗藏的矿产和油气资源,对于地球物理勘探研究者而言,依旧是一桩巨大的挑战。
中南大学地球科学与信息物理学院副教授陈儒军的主要研究方向,是使得地球物理勘探研究者获取更多的信息,他先后主持以及参与了伪随机多频激电仪、直接油气检测电磁系统、精密工程地震仪和三维精密激电仪等地球物理仪器的研发工作,他讲他研发先进的仪器设备,是为了给予更多的数据信息,助力人们更优地发现矿藏、发现油气、预测地震。这存在着一条并无指南针,完全依靠摸索前行的道路,陈儒军期望自身能够探寻出另一条崭新的路,以此为地球物理勘探的发展贡献一份力量,增添有用的内容。
知识改变命运
最初,陈儒军对于地球物理有所理解这件事,是源于他针对这4个字进行了“望文生义”。那时候极力倡导“学好数理化,走遍天下都不怕”,他地理方面学得较为出色,感觉这算得上是一个由文科与理科相互融合而成的专业。高考填报志愿之际,陈儒军并不清楚地球物理具体所涉及学习的内容是什么,便稀里糊涂地做出了选择。然而父亲告知陈儒军,“三百六十行,行行出状元”,只要肯努力去做,肯定能够取得一番成就。陈儒军将父亲所说的话记在了心里,既然已经选定了地球物理专业,那他必定会认真地去学习。
2020年9月,陈儒军在青藏高原踏勘康定折多山
实际上,于陈儒军人生当中的每一回抉择之际,父亲皆是对他影响最为重大的那个人。
初中一年级下学期这段时间,陈儒军的母亲因为病变而失去生命了,家庭之中有关经济方面的状况也呈现出越来越不好的态势。初中完结学业后,陈儒军并未成功被重点高中录取,那个时候他存在有两个可供挑选的方向:其一呢是复习一年去考中专,从而能够更早一点进入工作状态;其二是前往普通高中进行就读。思索到自身家庭所具备的条件,陈儒军坚决地选取了前一个选项。
初中三年级时,陈儒军的班主任黎之贵老师主动找到了他的父亲,黎老师说道,你应该送你儿子去读高中,他肯定能考上大学,听到这话后,陈儒军的父亲无论如何都要坚持送他去读普通高中,可陈儒军不同意,于是父亲把他的亲朋好友全都找来,劝说他,最终,陈儒军被朋友说服,决定去读普通高中,考大学。
那个时候不存在电话,他得走上很远的山路一次一个地把人请来对我进行劝说。父亲的爱深沉无比,陈儒军怀揣着这份感动再度启程踏上求学的路途。在1992年,勤奋刻苦的陈儒军没有辜负父亲的期望,凭借优异的成绩被中南工业大学(如今的中南大学)录取了。
陈儒军在中南大学,顺利完成了本科期间的学习,之后又完成了硕士阶段的学习。硕士毕业之后,他依旧面临着两种选择,其一呢,是前往江苏的勘探单位去工作,其专业是对口的,而且待遇也是相当不错的;其二是继续进行读书,去报考何继善院士所指导的博士研究生。在这个特定的时候,陈儒军想到了他的父亲。
父亲年轻时,在思南师范学校读过书,原本是有当老师的可能的,可偏偏赶上三年自然灾害,学校停课了,于是他去学了木工。后来国家经济形势好转,父亲因学到一门好手艺,便放弃回校读书。再往后,陈儒军的爷爷和母亲都离世了,家中状况越来越差,父亲每日都过得极为艰难。“父亲原本有继续读书的机会,然而他放弃了,一生的命运就这样被改变。”父亲的亲身经历,让陈儒军明白只有知识才能改变命运。1999年的时候,陈儒军考取了何继善院士所带的博士研究生 ,对于他而言,学术科研这条道路,将会成为他往后人生之中最为漫长的一条路。
好学的力量
时间回溯到二十七年之前,也就是公元一九九六年,彼时身为研究生的陈儒军便已然开始跟随学院里从教的老师们一块儿加入从事诸多具有地理性质相关的有关大地磁场周围存有电磁野外数据收集以及有关底层打桩稳固层面具备完整性质检测这样的工作范畴当中。
在此过程当中,陈儒军接触到了好多进口的勘探仪器,这些仪器全都涉及数字信号处理技术呀。虽说那个时候,智能手机、MP3、MP4、数码相机等展现数字技术的电子产品并未普及,然而这些发现让他察觉到,数字信号处理以及计算机技术往后将会在地球物理勘探里起到极为重要的作用呢。
于是,陈儒军着手学习跟数字信号处理技术有关联的知识,借助研究生课余的时间,他从图书馆借阅了3本英文专著,把书上所介绍的各类数字信号处理算法统统编程实现了。陈儒军并未满足于掌握书本里的知识,他开始把知识转化为实际的行动。为了达成此目的,他开发了涵盖数字滤波、自适应滤波、小波变换以及各种现代谱估计算法的软件系统,并且把这套系统应用到多频激电信号的处理当中。
3年的研究生学习,因充实的学习生活,过得飞快。陈儒军研究生快毕业时地球深部物理学家钓鱼网,偶然知晓,何继善院士用新研制仪器采集数据算出的激电参数有问题。于是,他主动帮忙编程,处理参数并校正,效果不错,获何继善院士高度肯定与赞扬。
长期以来,何继善院士专心致力于给地球“把脉象”,创建了双频激电法,还创建了伪随机信号电法,并且创建了广域电磁法等,这些均属于地球物理探测领域里的重大理论方法。指导之下,陈儒军对于伪随机信号有了更多认知,对于多频电磁法也有了更多认知。
有一回,陈儒军前往石油物探仪器总厂对海底大地电磁探测仪器做调试,编写采集程序是他负责的事儿。处于陈儒军调试之后的仪器,去进行探测时收获了挺好的成效,他所具备的编程能力获得了时任石油物探仪器总厂总工程师罗维炳的认同。据罗维炳看来陈儒军是颇具培养潜力的,所以当了他的副导师,还跟何院士一道对他予以指导。在他们的指导之下,陈儒军进步特别快,他所学到的数字信号处理技术以及计算机技术在仪器研制里进一步施展了作用。
之前陈儒军学习了信号与系统、数字滤波器。因其缘故,陈儒军顺利掌握了仪器里模拟信号处理技术,明白了国外主流电法仪器的基本原理。如此这般,陈儒军顺利完成了博士论文《伪随机多频电磁法观测系统》,还获得了两个特优评价。
探测地球的深处
2004年,美国的神经科学家杰夫·霍金斯出版了名为《人工智能的未来》的一本书,他指出,“人工智能的技术力量正凭借指数级规模迅速发展”。在这个时候,刚刚完成博士学业毕业的陈儒军意识到人工智能或许会对地球物理仪器以及方法产生具有革命性的影响,于是他寻找到了我国人工智能教育领域堪称之父的蔡自兴教授,在其门下进行博士后阶段的研究。“我觉得地球物理仪器发展接下来的方向必然是高度智能化,未来期望能够将人工智能运用在地球物理仪器里。”。陈儒军所擅长之事,乃是将知识转化为行动,他把学到的人工智能知识予以灵活运用,设计出一款融入智能控制思想的电法仪器,该项研究总共获取了10项国家发明专利,蔡教授对陈儒军的研究思路也给予了高度肯定。
4年后,陈儒军鉴于在学校里所从事的研究内容存在局限,因而来到国内最大地球物理勘探公司,即中国石油集团东方地球物理公司,在教授级高级工程师何展翔与蔡自兴教授的联合指导之下,开展企业博士后研究的工作。
具有国内屈指可数地位的电磁勘探专家何展翔老师,发明的时频电磁勘探技术是油气勘探里极为关键的方法。在水准高超的两位老师指导之下,陈儒军也提出了全新的思路,他开发出一种基于物联网、智能控制以及功能可编程的通用型物探仪器,该仪器能够借助修改采集软件达成特定的采集功能。除此之外,陈儒军还研发了油气直接探测电磁系统,它不但能够实现大地电磁数据采集,而且还能够采集何展翔教授所发明的时频电磁探测中的各类电磁信号。经过好几次的对比试验,陈儒军最后证实了,自己研制出的仪器,其性能在与进口仪器相比的时候,是更具优势的。
陈儒军在2012年回到了中南大学,他有着十年博士后研究资历。中南大学的刘继顺教授清楚他在地球物理勘探仪器研发方面有显著成果,据此期望他去解决1000米深度的找矿问题。陈儒军心想这是个不错的方向,还易于投入实际找矿过程加以运用。而且中南大学在有色金属找矿方面科研力量强大,设有教育部重点实验室,物探与地质能够相互配合。就这样,陈儒军及其学生着手研究满足大型深部金属矿勘探需求的仪器。
现今,陈儒军团队历经长达十余年的研究,于仪器以及方法方面开展了诸多创新之举,构建起一套勘探技术体系,成功研制出扩频激电探测技术与装备,此装备达成了大深度(大于1000米)、高精度、高效率以及低成本的频谱激电测量。这项技术装备,是由长沙巨杉智能科技有限公司进行产业化的,它目前已经在进行批量生产,并且销售给了多个勘探单位,在西藏林周县的某铜锌矿探测中,获得了成功应用,在云南小石桥锂矿的探测里,也有成功应用,在内蒙古白云鄂博稀土矿探测时,同样获得成功应用,在贵州亚都铅锌矿探测过程中,成功应用了该技术装备,在湖南金元水库水源探测中,它也成功得到应用,就连中南大学岳麓山水源探测,它也实现了成功应用。2021年之时,“阵列式扩频激电法关键技术研究及应用”这个项目,荣获了中国有色金属工业科学技术奖一等奖。
那位身为法国国家科学院一级教授。同时还是自然指数期刊《地球物理研究杂志 - 固体地球》(of - Solid Earth)编辑。并且是美国地球物理学会会士的安德烈·雷维尔教授。对陈儒军在频谱激电仪器以及频谱激电信号处理方面的研究。给予了高度评价。觉得他在激电研究方面作出了惊人的贡献。他所研发的仪器有这样的能力。能够达成扩频激电勘探深度大于1000米。精密电磁法勘探深度大于3000米。有着优异的勘探效果。
何继善院士研发团队(陈儒军居右一)
需特别指出的是,在最近的两年时间里,陈儒军团队又进一步地将扩频激电以及物联网电磁二者的优点予以融合,进而提出了电磁激电这一项全新的技术。该项技术能够对地下目标的探测精度以及分辨率做到进一步的提升,在江苏省进行的深部隐伏金属矿勘探工作过程当中收获了极大的成功,极其有可能在江苏发现首个特大型深部隐伏金属矿(与之相关的勘探工作当下正在有序开展,首个验证钻孔在1000米深度范围以内已经发现了多层富矿体)。有些相关技术,乃是能够用来处理传统勘探手段没办法解决的勘探难题的,于1500米深度范围以内是可以达成地下目标的精细探测的,进而达成重大找矿突破亦能够解决重大工程地质难题。
朝着梦想迈进
近些年来,用以支撑人工智能方法的软件以及硬件,迎来了极为快速的发展。把人工智能跟地球物理仪器相互结合起来,这正是陈儒军往后研究的主要目标。陈儒军表示:“人工智能能够让地球物理仪器如同智能手机相机那般,发挥出极限能力,而且在地球物理信号处理里达成最佳的信号处理。”。
当下,陈儒军负责向湖南省教育厅进行申报的中南大学AIoT(人工智能物联网)这一项目已获批准,与此同时,地质地球物理创新创业教育中心同样获得了批准。接下来,将会朝向学校递交申请,以此来成立中南大学AIoT(人工智能物联网)与地质地球物理实验室。“这个实验室实际上是一个跨学科的交叉融合平台,我们还是想从人才培养方面做一点事情。”。
眼下实验室尚处在筹备阶段,然而陈儒军已然组建起属于自己的小型团队,其主攻的方向乃是人工智能以及物联网在地质与地球物理方面的应用。当前该团队有具备高级职称的研究人员5人,有工程师2人,有研究生十余人,还有大学生创新创业团队成员5人。
在陈儒军所做的规划当中,陈儒军期望借助实验室这个平台,从本科生起始,培育出一批人才,这批人才既要懂得地球物理,又要懂得人工智能以及物联网,是具有创新能力的人才。“因为地球物理实际上是以观测作为基础的学科,必须要收集大量的数据,才能够得出相应的结论。”。
陈儒军格外看重对学生的日常培养,这并非仅在建立实验室这一长远目标而言。自2013年起始, 他制订了一份近乎“企业化管理”的研究生学习准则,准则里提出,学生上午7点至晚上11点,手机得处于开机状态,5小时内要必须回复短信或电话,离开校园超过20小时需向他请假,每周日晚9点前要提交一份一周的学习科研总结及下周的学习科研计划……
陈儒军作出这样一层于他而言的解释,是因为这样“严格到令人窒息”的学习准则引来了不少争议,他说越来越多的人只为“混文凭” ,他希望凭借“强硬”一点的办法去遏制这种现象 ,迫使学生看文献、搞科研 ,而这同样是及时和学生交流沟通的方式 ,毕竟在陈儒军眼中 ,他于地球物理学科开展的研究属于应用性研究 ,他期望学生借由这样的管理能够迅速适应入职后企业的要求。
令人意想不到的是,陈儒军每一年招收的学员都未曾被这份准则给“吓退”。“我每一年尽管仅仅招收2个研究生,然而通常会有6个人报考我的研究生。”更为关键的是,陈儒军所指导的研究生最终取得的成绩都十分出色,2020年毕业的两名研究生拿到了中兴通讯以及华为的录用通知书,2021年毕业的两名学生则拿到了华为、中兴微电子、VIVO、海康威视、紫光展锐、TP-Link等知名企业的录用邀请。“这同样为国家的通信事业输送人才,发挥了一定作用。”。”陈儒军为自己的学生感到骄傲。
道路遥远漫长,充满艰辛,我将持之以恒,不断地向上向下奋力探寻和追求。在将来之时,陈儒军拥有着诸多的时间能够专心致力于地球物理这个领域的科学研究与实验工作,“我内心最为宏大的梦想便是在某一天,整个世界都在运用我所研发制造的地球物理方面的仪器”。拥有梦想便会产生前进的动力,只要仍然存在问题尚未获得解决,陈儒军就必定会持续不断地深入思量所面临的各类问题,积极思考解决的办法,从而不断地解决问题,持续奋勇向前迈进,一直到达成他内心的梦想为止。