院友风采
(转载自:心之所善团队 NJU心之所善 2022-08-29 21:04 发表于江苏,原题目:学者访谈|江伟:唯有真理,是永恒的追求)
编者按
百廿校庆之际,习近平总书记给南京大学留学归国青年学者回信,鼓舞他们继承和发扬老一辈科学家留学报国的光荣传统,推动科技强国,坚定文化自信。隔着数十载光阴,许多往事的记忆或许已经模糊,但信仰的光辉难被磨灭。我们希望从南大留学归国青年学者的讲述中,了解他们人生道路上的选择故事,一同聆听百廿钟声的呼唤,感受岁月之中以爱国主义为底色的科学家精神涌动的光彩。
本期专访我们邀请到的是南京大学现代工程与应用科学学院教授,博士生导师——江伟。
人物简介
江伟,南京大学现代工程与应用科学学院教授,博士生导师,江苏省光通信系统与网络工程研究中心副主任,南京大学光通信工程研究中心副主任。研究以硅基光子学和光子晶体为中心,在光子器件和物理,微系统集成等方面展开工作,在硅基光子学的关键技术之一电光调制器方面做出了贡献。主持项目在硅片上实现了首个光子晶体高速电光调制器,并将驱动电压首次降低到通用硅基电子芯片可提供的范围。这项工作被Nature Photonics, EE Times, Laser Focus World等几十家媒体广泛报道。对硅基高速电光器件机理和功耗做了开拓性的研究。提出高密度波导集成的新思路和物理原理,并在硅基波导上实现了半波长间距的高密度波导集成,受到Phys.org关注。最近实现了基于波导超晶格的半波长间距光学相控阵并发展了相关理论,为高性能激光雷达、无线光通信等应用开辟了道路。在光子晶体表面耦合与透射系数的解析理论、硅基热光、电光器件理论等方面开展了深入研究。在Nature Communications, Physical Review Letters, Optica, Appl. Phys. Lett. Opt. Lett. Opt. Express, Phys. Rev. B等学术期刊以及国际会议上发表论文百余篇。曾获美国电气与电子工程师协会一区(IEEE Region 1)杰出教学奖、美国国防先进研究计划局青年教授奖(DARPA Young Faculty Award)、江苏特聘教授、南京大学魅力导师奖、德克萨斯大学Ben Streetman Prize等荣誉。
异乡求学,结缘科研路漫漫
1992年,江伟进入南京大学强化部物理专业。选择报考物理专业是源于他一直以来的兴趣与特长。从小生活在崇敬和宣扬科学家精神的年代,中学时代的江伟便怀揣着成为一位物理学家的梦想。“物理这门学科能从几个比较简单的原理出发解释整个世界,这对我来说非常有吸引力。”就这样,对物理的热情让江伟顺利通过提前招生进入南京大学强化部,自此与物理结缘,走上科研之路。
1996年本科毕业后在国内读研两年,江伟选择了赴美留学,在物理领域进行更深入的学习和研究。2000年,他在美国德克萨斯大学奥斯汀分校获得物理硕士学位,其后,他将研究方向和重点领域转向需求更大、应用与发展前景更为广阔的电子工程,2005年获得电子和计算机工程博士学位。
对于硕博期间专业和研究方向的转变,江伟教授介绍道,物理系的人更喜欢从更基础、更底层去进行一些创新,这样的研究过程或许漫长,但一旦成功可能会产生巨大突破;而电子系则更倾向于应用,强调指标提升和对现有功能的优化,两者各有所长。德克萨斯大学的电子系设有固态电子学这一研究方向,专注于做光电子、微电子的器件,其应用领域即为通俗意义上的芯片行业,而这一方向招收具有物理专业背景的学生比例很高。在学院内Joe Campbell(John Bardeen的再传弟子)等大师的引导下进行学习、开展实践与研究,江伟逐渐建立起对这一领域前沿研究的了解和对自身研究的认识与定位。
90年代,国内外的科研经费与科研条件还有较大差距。江伟教授向我们举例,当时国内的文献也不够新、不够全,国内能拿到期刊资料的时间经常会比国外延迟几个月,最新的一手资料很难接触到。“我们当时没有现在这种上网查文献的途径,查文献都要跑到图书馆顶楼物理系的区域,将厚厚的期刊文献一卷一卷拿出来翻,工作开展是十分困难的。”为了有机会使用更好的资源开展研究,在师长的建议之下,他选择了留学美国。但江伟教授也不无欣慰地表示,到当下这个时代,国内外的研究条件差距已经很小,对于科研经费和资源,同国外顶级的研究组可能还存在一定的距离,但与20多年前相比,已经有了飞跃式的进步。
新思维,新方法,新技术
大洋彼端的十余年,带给江伟教授的东西,他用“新”这个字来概括。
在德克萨斯大学的物理系和电子系,他有机会走进诺贝尔奖得主的课堂,去与学术水平最高的、贡献最为突出的学者们交流探讨,在这样的环境里,全新的科研手段、思维方式的渗透与浸染是不言而喻的,而在一个开放包容、鼓励创造的环境中的历练也为他今后的科研事业铺展着道路。在江伟教授的讲述中,一个细节令人难忘,两位七八十岁高龄的老院士John B. Goodenough, Bryce DeWitt仍然坚持开展教学工作,他们在讲台上步履缓慢,授课时讲话也是慢慢悠悠,但与之形成鲜明对比的是他们思路极其清晰透彻的推导和极强的数理理论功底,一个看起来十分复杂的问题,经过他们的剖析,仿佛拨开层层云雾,让人了然。“听这些老师的课,最重要的是你可以看到他们是如何思考的,他们以怎样的节奏在前进,他们遇到问题的时候,又会选择如何去解决。”
江伟教授告诉我们,许多年之后,他在自己的研究领域越走越远,接触的学者也扩展到科学、工程的更多领域,才慢慢领会到什么是所谓的“第一流”,这无关领域是否热门,无关影响因子与知名度,亦无关有多少科研产出,这些学者对所研究问题的理解是真正意义上的“第一流”。
这或许就是留学经历的重大意义与影响之一——有一个机会同“一流”的学者接触和交流,为自己竖起一面镜子,从中探寻自己的答案:想做什么事情?想解决什么问题?以何种方式来解决?
▲ 江伟教授
博士毕业之后,江伟教授也一直在考虑寻找合适的机遇回国发展。留洋十余年间,祖国也从未停下发展与前进的脚步,为国内发展的迅速与环境的改善欣喜的同时,他也深知中国同海外仍有一些差距,国家正需要有人去建设。一代人有一代人的成长特质与精神底色,从小深埋心间的报国理想一直感召着他,让他通过自己的能力建设祖国,带着中国人自己的技术骄傲地走出国门。“海外高层次人才计划”出台之后,江伟教授抓住机会,回到祖国,继续在母校南京大学开展科研与教学工作。
寄语后辈
科研是一片待你探索的村落
目前,江伟教授正在开展硅基光子学、光子晶体方向的研究,研制调制器等较为热门的器件,应用涉及光通信、激光雷达、人工智能等领域。聚焦光子晶体、波导超晶格等的研究,把器件缩小一个量级,就会对光芯片的性能提升产生巨大影响,为中国芯片领域面临的“卡脖子”难题提供自己的解决方案。
提及自己的科研道路,江伟教授感慨地说:“这是一个漫长的过程”。他在大二年级开始有机会和导师进行接触,培养自己的科研素养,但由于那个年代科研条件和资讯的限制,科研入门经历了很漫长的路。
大三年级,在应对繁重的课业负担之余,他进入了南京大学的实验组,“跑到实验室里真正去看一看”。面对大家认为没有必要进一步去证明和研究的一个理论问题,他则认为“值得去证一证”。经过一番尝试,他完成了证明,虽然由于缺少经验,后续投稿被拒,但是最后这份成果以毕业论文的形式发表,而这次经历也带给了他很大的信心:“对这个比较复杂的问题,没有人证出过,我成功做了证明,这说明我是有能力做出一些东西的”。在实验组中的科研经历让江伟教授去思考理论与实验的关系,也让他立下志愿:“即使做理论也得做真正能够指导实验的,或者在是有实用价值的理论。”这便是他走上科研道路的第一步。
当谈及科研中idea的产生是否依靠灵光一现,江伟教授用这样一个生动有趣的比喻来解释科研的过程:“比如你来到一个陌生的村子,一上来在这个村子里走的时候,如果没有人给你地图或者只给你比较粗略的地图,你只能大概知道这个村子里的一两条大路,而完全不知道其他小路,这时你要找到某个地方肯定非常慢。但是如果你已经在这个村子里已经逛荡一个星期了,这时要你再去找到村子里的某户人家就会很快了。”所以,科研没有捷径,在一个领域摸爬滚打很久之后,好的idea才会自然而然地到来。先在陌生村庄里经历一番漫无目的的摸索,在你的脑海中把各条街道、小路小巷都慢慢连起来,在去往目的地时,才会形成所谓的“经验”,发现所谓的“捷径”。
说起科研事业中印象深刻的瞬间,江伟教授回忆道,03年夏天他们正在研究光子晶体中一个界面物理问题,在美国炎热的夏天,他连续好几个傍晚在公寓楼下来回踱步,直到某一天,他总算确定:这个问题有解法!这或许就是所谓的“灵光一现”,但这样的灵光一现也是建立在五年多在这片村庄里的摸爬滚打,将所有偏僻小路都一一摸透。后续的编程工作全部完成,证明问题的成功解决之后,江伟教授十分兴奋:“那时觉得自己的确可以在科研界立足了,那个工作是我目前的理论工作中,我自认为水平最高的成就。”
▲ 江伟教授在实验室
“我的导师有一句话,我一直非常赞同,他说如果你们找到一件事,是你感兴趣而别人还花钱雇你去做,那便是最幸福的事。”对于今后有志于从事科研事业的本科生,江伟教授认为,最重要的还是要找到自己感兴趣的方向,因为只有兴趣才能在科研的路途上为你找到最理想的生活状态。
除此之外,科研还需要良好的心态和直面挫折的勇气。他说,如果你不能以良好的心态去面对科研,你可能会发现一切变得令人沮丧,因为大多数的想法最后都会以失败告终。找到自己的兴趣所在,然后在感兴趣的道路上努力,虽然必定会遇到困难,但是换个赛道同样会遇到困难,这是概率论告诉我们的。“这世上除了真理,还有什么值得我们追求的呢?坚持热爱,坚持追求真理,即使为真理输了,也至少可以睡个好觉,不是么?”
▲ 江伟教授与心之所善队部分成员
科研前辈寄语
“找准兴趣和能力所在,瞄准一个方向去努力,遇到困难也不要气馁。要记住,太容易的事,肯定有很多人做过,所以你做了也没有什么特别;作为南大学子,要做出一些不平凡的事,就肯定会遇到困难,但这也正是你的价值所在。”