巧緣西電鑄宏志 放眼世界勇攀登
2015年3月30日，西電校友工作組專訪了正在西安出差的的西安電子科技大學83級校友、東南大學“長江學者”特聘教授崔鐵軍，以下為採訪內容。
崔鐵軍教授正在接受採訪
崔鐵軍教授（中）與校友總會辦公室主任肖剛（右）、宣傳部記者付一楓（左）合影
西電情結：機緣巧合中的塞翁之福
記者：您當時是怎樣選擇了來西電讀書的呢？
崔鐵軍：我是河北承德人，來西電確實是機緣巧合。
我在高中時的成績還不錯，83年高考時數學成績是承德地區的第一名，因此第一志願報的是清華大學，第二志願是西電。但由於當時比較偏科——數理化成績好，語文、生物差，最終被西電電磁場工程系錄取。
回想起這段經歷，經常感慨“塞翁失馬，焉知非福”這句話還是非常有道理的。正是因為來到了西電，才奠定了我後面求學、研究和成長的道路。我覺得非常慶幸，自己註定跟西電有緣。西電的經歷，它帶給我的影響貫穿我的一生。我一直認為這是我人生非常大也非常重要的一個轉折點。
記者：您是在怎樣的家庭環境中成長起來的呢？
崔鐵軍：我成長的家庭環境非常簡單。我是承德市灤平縣人，雖住在縣城，但是農村戶口。父母文化程度很低，因而從小學到高中，基本都是自己管理自己。小時候的理想就是希望以後能拿到一個商品糧戶口。人的理想也是隨眼界逐步變化的。
讀書過程中的一次選擇對我也非常重要。初中畢業時，我有上師專和讀高中兩個選擇（當時師專的分數線較高中高出很多），讀了師專便可轉成商品糧戶口，也是當時農村孩子的夢想。但我想繼續學業，傾向於高中。多虧我母親很有遠見，非常支持我的選擇，使我繼續完成學業，奠定了後面的人生之路。
記者：當時您是如何來西電的呢？
崔鐵軍：讀大學是83年，那年我18歲，和父親一起乘火車到西安的。我們先從承德趕到北京，再從北京坐二十二個小時的火車到西安。剛到西電，感覺跟想象中的大學不太一樣。那時候大家想象中的大學是小說或電影中看到的樣子，跟現實中的學校必然有區別。儘管和自己的期望有些出入，但整個環境帶給我的親切感非常難忘。
我和父親在火車站就碰到了接站同學，把我們一行幾個新生一起送到了學校。彼時的學校都一樣，只提供一個光板床，其他東西都得自己帶。我還清楚地記得我被分在26號樓，宿舍在1樓146房間。宿舍裡共有六個人，兩個河北的、兩個陝西的、一個河南的和一個四川的，其中五個都是農村孩子。
學霸之路：“放羊”不可取 踏實出真知
記者：大學期間有沒有什麼特別難忘的事情？
崔鐵軍：有一件關於高數的事我印象很深。我的數理化成績一直比較好，數學尤其突出。到了大學後，第一學期高數課的期中考試考得不是很好，只得了八十多分。我清楚地記得另一位從河南來的同學考了第一名，九十多分。這次經歷讓我覺得，即便到了大學也不能放鬆。我在高中時數學一直是第一名，這一次擅長的數學卻沒有考好。讀中小學時，大家學業和精神上都比較緊張。到了大學總覺得可以鬆口氣了，就有點放羊的感覺。因此這次經歷對我來說反而是個好事，從中感受到即便大學跟高中學習環境不一樣了，還是要樹立踏踏實實學習的觀念。自此之後，我大學四年一直比較努力，成績也很好。
記者：您的成績一直這麼好，是有什麼特別的學習方法嗎？
崔鐵軍：那倒沒有，大家學習、生活的節奏完全一樣，就是上課、自習。那時候大家都比較單純，週一到週五非常認真地學習。到了週末，業餘活動就是去春遊、打排球、看露天電影。說豐富也很豐富，說單調也很單調。
西電的學習風氣非常好，對我在西電的求學經歷來說尤為重要。大家都非常嚴謹、刻苦，晚上基本沒有人在宿舍閒著，很早就鎖門一起去教室自習。你要是不去自習，都會有點內疚感。正是在這樣一個學習氛圍中我們打牢了自己專業的基礎。無論是數學、物理等基礎課，還是後來的電磁場等專業課，我都是力爭學到最好、最紮實。
記者：您還記得在西電時期的任課老師嗎？
崔鐵軍：我們基礎課和專業課的老師都非常好。當時大環境下，老師做科研的還比較少，都是一心撲在教學上。他們教學水平高、授課經驗豐富、專業知識紮實，認真負責。學生上完課都覺得受益匪淺。當時老師和學生的交流比現在的多，上課後有交流討論、習題課或考前輔導。
印象很深的老師很多，例如教電磁場的馮亞伯老師、教天線的周良明老師、教微波技術的廖承恩老師、教微波測量的董樹義老師、以及教天線cad設計的宮德明等。尤其是馮亞伯老師對我的影響非常大，因為我做的一系列工作都是基於電磁理論，他的講授為我奠定了堅持的基礎。相反，近幾年我在面試研究生時問他們的授課老師是誰，儘管可能只過去一兩年，都有的同學已經忘記了老師的名字。這是非常可悲的事。
大學畢業後我也沒離開西電，一路跟隨我的恩師梁昌洪教授讀到了博士。
記者：您在西電讀本、碩、博時，學科的傳承性應該是比較好的了。
崔鐵軍：沒錯。本科時，我的畢業設計是靜電場的矩量法，當時我的導師是老校長梁昌洪教授。梁老師提出了一個電磁格點理論，我就據此理論設計了矩量法的一個簡化模式。
讀研究生時依舊研究電磁學問題，跟別人不一樣的是，我在碩士畢業時寫出兩本論文。一是關於電磁格點理論在電磁散射中的應用，把研究從原來的靜電場推廣到時諧場；另一個是電磁逆散射方法研究。形象地說，第一本是關於電磁正散射過程，研究一個複雜已知目標在電磁波或雷達波照射下的電磁特徵。目標不同（如飛機、軍艦、導彈等），電磁特徵也不同。逆散射則與此恰好相反，即有一個未知目標，雷達波照射到未知目標後會測量到回波或其他特徵，根據這些特徵把未知目標反演出來。因此我在碩士期間做了兩個完全不同方向的課題，它們是矛盾的兩個側面。
到了博士階段，我做的工作與碩士期間仍一脈相承，同樣是與電磁散射和逆散射相關的問題，但層次進一步提高。最重要的成果是提出用微波網絡來研究電磁逆散射方法，在當時是一個原創性工作。因此我在讀博士三年間就在本領域國際著名刊物上發表SCI論文17篇。有了這些成果，我於93年3月博士畢業，10月份被破格提為副教授。
後來留校工作兩年。我萌生出國念頭也是受西工大一些學者的影響。西工大那幾年出了不少洪堡學者，來西電做介紹。聽後我覺得洪堡學者各方面條件挺不錯，便嘗試著申請。很幸運，申請一次通過。於是，1995年到1997年，我便在德國Karlsruhe大學進行合作研究，從事地下目標電磁探測和成像的研究工作。後來又在美國伊利諾伊大學香檳分校（UIUC）分別做了博士後和研究科學家。
現在回想起來，機緣巧合來到西電對我一生影響很大。我是從農村來的，高中畢業時對專業選擇也沒什麼概念，就這麼歪打正著碰到了我非常喜歡的專業方向。電磁場這個學科實際上有許多物理的東西，是一個工科與理科結合得非常好的學科。近十年來我所研究的“超材料”領域，大部分知識也是來自物理。
科研之路：一脈相承與銳意創新
記者：能不能向大家介紹一下您目前的科研工作？
崔鐵軍：目前我的工作主要有兩個方向。
一個方向是我在西電工作的延續。我在西電時就做電磁散射算法研究，研究雷達波照到已知複雜目標後它的散射特性如何，以及其反問題——根據雷達特性反演出未知目標物體。算法研究為什麼重要呢？我簡單解釋一下。不管是在牛頓力學還是愛因斯坦相對論框架下，世界任何事情都可以用定理或公理來描述，比如萬有引力定律、電磁學中所熟知的法拉第定律和安培定律等。電磁領域所有的定理或公理都只有一個核心，即麥克斯韋方程。
麥克斯韋是一位偉大的物理學家，把電磁領域的所有定理都統一成麥克斯韋方程。但這個方程具有解析解的條件非常苛刻。比如說，雷達波只有照到非常簡單的目標如球體、平板或橢球體時才能用解析方法把其散射特徵描述出來。所謂解析方法，即可以用數學公式直接表述出來。
但對於複雜物體，電磁波照射後儘管也有雷達回波或散射特徵，但不存在解析解。這時我們需要把複雜物體離散化，將它分解為許多小單元或小網格，把麥克斯韋方程轉換成矩陣方程，最後求解矩陣方程，便可獲得複雜物體的雷達散射特徵。
然而，當目標非常複雜時（如飛機、坦克甚至是航母），分解的網格數十分巨大。網格數越多，求解矩陣方程越困難，代價也越高。用傳統的高斯消元法求解，其計算量和未知數的立方成正比。若未知數一萬，用計算機可很快求解；如果未知數是十萬，求解的時間和計算量就是原來的一千倍。當未知數是一百萬或一千萬時，計算機也很難求解。為了解決計算問題，便有了一個專門的學科叫做計算電磁學。我們就是尋找新的方法，有效地將複雜目標的計算簡化，由原先的不可解變為可解。從本科畢業設計到從美國歸來，我一直致力於研究這些簡化複雜問題的算法。
在回國後的十幾年裡，我們結合國防需求開發了具有自主知識產權的精確電磁仿真軟件和高頻電磁散射國家代碼軟件，可以對大型目標（如飛機、軍艦、坦克、汽車等）的電磁散射特性及電磁兼容進行精確和快速仿真，打破了美國及西方國家在這一領域的壟斷和禁運。目前這些軟件在國防上獲得了廣泛應用，包括航天、航空、船舶、兵器等。這些成果和我在西電的求學經歷是息息相關的。
第二個方向是我回國後不久在東南大學開展的。我於2001年底回國，04年1月便開始研究電磁超材料。超材料的英文名是metamaterial，又翻譯成新型人工電子材料或新型人工電磁媒質。與自然材料不同，超材料由人工原子構成，其最大好處是可人為設計，因此可實現自然界不存在的材料屬性（例如負介電常數和磁導率）。另外，控制人工原子的排列方式也很容易，進而便可進一步操控材料屬性。正因為這些特殊性能，電磁波照射到超材料後其反應與普通材料就完全不同，帶來一些奇特的物理現象。例如，電磁波照射到介電常數和磁導率均為負的材料（稱為左手材料）時會發生負折射。另一個例子是隱身衣。當我們將物體外圍包裹上一層特殊設計的非均勻、各向異性超材料時，根據費馬原理，電磁波碰到這個物體後會拐彎繞過這個物體，因此實現完美隱身。正因為超材料能夠對電磁波產生非常奇特的反應，因而在物理、光學、材料和信息領域得到極大關注。《科學》雜誌在01年、03年和06年三次將超材料工作評為年度十大科技突破，於10年被評為本世紀十大科技突破。超材料為人們控制電磁波提供一種全新方法。
我們的課題組在微波超材料方面做出了重要貢獻，曾與杜克大學史密斯教授課題組合作研製出第一個寬頻“地面隱身衣”，發表於2009年1月的《科學》雜誌上。之後，我們獨立實現了世界上第一個三維地面隱身衣，發表在Nature Communication上。所研究的電磁黑洞在國際上引起很大反響，Science、NatureNews、Scientific American、Discovery、New Scientist、MIT Technology Review等對我們的工作進行了詳細報道。除了挖掘新的物理現象，我們還做了很多實用性工作，例如超材料天線、超材料隱身表面、超材料天線罩、超材料透鏡等。相關工作榮獲2010年中國科學十大進展、2011年教育部自然科學一等獎、2014年國家自然科學二等獎。
感恩母校 建言獻策
記者：您作為西電的校友和東南大學的老師，給母校的發展提提意見和建議？
崔鐵軍：西電的特色非常鮮明。西電人都很踏實，習慣於埋頭做事，卻不怎麼宣傳自己——可能做到了百分之百，卻很謙虛地對外只說百分之八十。這是西電的傳統和風格，從短期看可能會虧；從長遠看，堅持這種踏實、不懈追求的風格是沒有壞處的。現在一些研究者的功利做法其實是不可取的。做研究應該有明確目標和方向，要持之以恆地把這研究做好。
我認為現階段是西電發展過程中最好的一個時期，經過校領導和全校師生的共同努力，我們拿到了2011平臺——西電牽頭組建的信息感知技術協同創新中心入選2014年“2011協同創新中心”。希望繼續加油將這步棋下好。2011是繼211和985之後又一個新的平臺，若是抓住機遇、推動發展，學校的各方面都會更上一個臺階。
記者：您是一個學者型的傑出校友，西電致力於搞科學研究的年輕人非常多，您對他們有什麼特別的建議？
崔鐵軍：我有兩點建議。
一是要保持西電這種踏實肯學、謙虛嚴謹的學風。
二是要始終對新生事物保持高度的敏感性。以我自己的經歷為例，當時選擇超材料也是因為非常偶然的一件事。2004年去新加坡參加PIERS國際會議，在會場見到了電磁領域著名學者、MIT的孔金甌教授，他向我提到超材料是很好的方向，希望關注一下。我在會上聽了一些相關報告，便萌生了向這個方向發展的念頭。那時，很多人還不認可超材料的研究，認為這個方向基礎不足、發展令人擔憂。但我還是認準了超材料的重要性，堅持做下來，取得不少成果。這段經歷讓我覺得，人一定要對新事物保持高度敏感，許多時候你能捕捉到別人或許不在意的幾句話的信息，就有可能開創一番新的天地。保持敏感性，認準之後堅持不懈，不要被一些風言風語所左右，是研究者非常重要的品質。
（本次專訪組成員：校友總會辦公室主任肖剛、黨委宣傳部副部長秦明、宣傳部記者付一楓）
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