郭旭院士：探索無界 育才有道

郭旭在辦公室。 學校供圖

　　6月13日，第三屆軟件創新發展大會在武漢光谷舉行。在這場圍繞關鍵軟件自主創新、AI技術深度賦能等前沿領域的會議上，一位中年學者結合我國工業軟件自主可控的戰略需求，作了深入探討人工智能與CAE技術的深度融合路徑以及未來發展方向的主題報告，引發了相關領域研究人員和企業各方的深入思考與討論。

　　這位中年學者就是中國科學院院士，大連理工大學力學與航空航天學院教授、博士生導師郭旭。多年來，郭旭牽頭我國多項重大CAE軟件攻關項目，先后兩次獲得國家自然科學獎二等獎，以及全國創新爭先獎等，并榮獲了“全國模范教師”“全國先進工作者”等稱號。

　　“做科研，就要以國家的需求為導向”

　　2021年5月，“天問一號”探測器成功著陸于火星烏托邦平原，在火星上首次留下了中國人的印記，標志著我國星際探測征程邁出了重要一步，在我國航天事業發展史上具有重大意義。

　　在“祝融號”火星車結構設備板研制過程中，郭旭帶領團隊基于獨創的移動可變形組件拓撲優化方法和其研發的自主可控軟件工具，與型號研制單位密切合作，成功開展了火星車設備板相關結構件的減重優化設計，使得產品減重50%以上，顯著提升了結構承載效率。

　　“做科研，就要以國家的需求為導向。國家需要什么，我們就研究什么?！惫癯８鷮W生們說，科技工作者要有責任和擔當，更要有家國情懷。他說，當自己所從事的科研項目與國家重大戰略聯系在一起時，這份責任便升華為使命，能夠推動自己不斷開拓創新，并甘愿為此奮斗一生，“這既是幸運的，又是幸福的”。

　　與很多人刻板印象中嚴肅、一板一眼的科學家形象不同的是，郭旭幽默健談，還是一名武俠小說愛好者。在他看來，武俠世界中的絕學修煉與學術研究有著異曲同工之妙：兩者都需要持之以恒的努力、對未知世界的無限好奇，以及在面對困難時不屈不撓的精神。

　　“在武俠小說中，主人公往往因為對某個招式的不解或對某個秘密的探尋而踏上了一段非凡的旅程。而在學術研究中，科學家們也正是因為對未知領域的探索而不斷取得突破。”郭旭笑言，“每一個偉大的發現，都是從平凡的好奇開始的?！?/p>

　　正是在這種探索欲和好奇心的推動下，郭旭攻克了一個又一個難題。

　　郭旭所從事的拓撲優化研究，能讓上至航空航天裝備，下至日常生活工具變得更加輕便、結實，為各種重大裝備和產品結構創新設計提供科學基礎和關鍵技術，被認為是研究難度最大、關注度最高且具有重大工程需求背景的結構優化問題。

　　在結構拓撲優化領域，有一個公認難題：對一大類拓撲優化問題，從基結構列式出發采用梯度算法無法獲得位于低維可行域的所謂奇異最優解。

　　從20世紀90年代起，郭旭跟隨導師程耿東院士，歷經10年探索，建立了通過系列放松問題的最優解來逼近奇異最優解的系統理論和方法，解決了這一長期困擾學術界的難題，獲得2006年國家自然科學獎二等獎。

　　面對傳統拓撲優化方法計算復雜性高、難以處理復雜幾何、優化結果無法直接導入CAD系統等亟待破解的瓶頸難題，郭旭創立了采用顯式幾何描述的結構拓撲優化新框架，通過變革求解體系推動了拓撲優化發展，于2019年再度獲得國家自然科學獎二等獎。

　　多年來，面向火星探測、載人登月等國家重大工程實施中必須解決的裝備輕量化設計等需求，郭旭始終致力于計算力學、結構優化研究以及自主可控CAE軟件研發。研究成果成功應用于“祝融號”火星車、“天和一號”空間站、新一代載人飛船等國家重大裝備研制，除國家科學技術獎外，還獲得省部級一等獎3項、全國創新爭先獎、國際華人計算力學學會成就獎等獎項。

　　近年來，國家發展突飛猛進，郭旭所從事的計算力學研究在數字化時代發揮著越來越大的作用。他說，總感覺自己的時間不夠用，因為腦子里總有問題在思考。

　　“不論是科學探索、技術研發，還是工程應用，現在越來越離不開計算力學，特別是與智能化相結合的領域?！惫裾J為，隨著人工智能的發展、AI時代的來臨，“計算力學”應該升級為“智算力學”，“數智化時代提供了新的機會，開辟了新的賽道，讓我們有機會以更高的站位來探索和解決‘卡脖子’問題，實現‘開道超車’?！?/p>

　　“真正的教育是激發學生興趣的過程”

　　2024年，郭旭榮獲“全國模范教師”稱號。這份榮譽，凝結著他用20余載春秋書寫的對教育事業的執著與熱愛。

　　在郭旭看來，能夠在課堂一線與青年學生深度交流、碰撞思維是無可替代的寶貴財富。他鐘愛三尺講臺，即便當了教授、評了院士，也依然堅持給本科生講授通識課，課程火爆到學生們需要定好鬧鐘去選課系統中“搶課”。

　　“大學老師的課要想讓學生愿意聽、坐得住，就不能全然照著書本講，要講學生自學難以接觸到和難以理解透的內容，否則還不如讓學生們回宿舍自習?！惫裾f，“真正的教育是激發學生興趣的過程，讓學生感受到知識的魅力?！?/p>

　　在課堂上，郭旭喜歡引入生動的科學故事，融入相關科學史內容，讓學生知道科學家們是怎樣提出問題的。“科學研究最關鍵的是提問題。能夠提出正確的問題，是創新的第一步。”

　　作為專業建設負責人，郭旭帶領工程力學專業入選了國家首批“強基計劃”，并擔任首屆強基班班主任。每年，他都堅持給一年級本科新生講授專業第一課——《現代力學進展導論》，將家國情懷、專業前沿等內容講給學生，引導他們走好未來的發展道路。

　　“給學生一桶水，自己先要有一池水?！边@是郭旭常掛嘴邊的一句話。教學中，他堅持以高標準要求自己，不斷更新、豐富知識體系，讓課程內容常教常新、與時俱進。

　　在視頻網站上，郭旭講授的“力學中的泛函分析與變分法”課程被廣泛傳播，許多學生在評論區留言：“老師講得好好啊！”“很有意思的課程?！边@門課，郭旭已經講了十幾年。課程中，他從具體實例出發，講清、講透抽象數學概念的原始思想；將前沿力學研究進展與課程內容結合，幫助學生體會泛函分析、變分法等數學工具對于解決力學問題的強大作用。

　　在學術會議等場合，郭旭經常收到其他學校青年教師和學生的感謝：“郭老師，我聽過您的這門課，也因此入門了?！边@是讓郭旭最欣慰的事。

　　“以身作則，言傳身教，學生自然會愿意追隨”

　　談及如何引領學生走好科研之路，郭旭不假思索地說：“以身作則，言傳身教！學生看到老師每天專注科研，工作到很晚，面對困難不退縮，他自然也會認真投入?！?/p>

　　多年前，為了得到一個理論公式，郭旭帶著他當時指導的一名博士生連續工作，演算推導寫滿了20多頁的A3紙，最終成功得到了簡潔漂亮、充滿力學之美的結果。時隔多年，這些已經泛黃的演算紙，仍靜靜地保留在郭旭辦公室的鐵皮柜里。

　　同樣保存完好的，還有郭旭幾十年來學習、研究積累下的筆記。在一本他攻讀博士期間的筆記本封面上，謄抄著一首詩，郭旭依然能夠背誦出他最喜歡的一句：“既然前不見岸，后也遠離了岸，那么便把一生交給海?！?/p>

　　面對廣闊無際的科學之海，興趣是郭旭的風帆。在學生眼中，郭旭總是精力充沛、狀態飽滿。郭旭自己則說：“我就是對科學研究有濃厚的興趣。每解決一個問題，都會有很大的滿足感?！?/p>

　　在郭旭的辦公室，書籍資料和各種筆記占據了不少空間，他稱這些都是“寶貝”。走到沙發旁擺放得高高的幾摞書前，他隨手拿起一本力學專著，“像這本書，我至少看過十幾遍，每一次都有不同的思考和體會”。郭旭說，做學術研究就是不斷把書讀“厚”又讀“薄”的過程，有時為了吃透一個理論，可能需要再去找相關的幾十本書、上百篇文獻來仔細品味理解。理解透了，就能收獲柳暗花明、撥云見日的暢快，最終再沉淀為濃縮在腦海中的幾句話、幾個公式。

　　郭旭喜歡閱讀。大學時，他絕大部分的時間都是在圖書館度過的，“正是通過閱讀大量專業書籍、研究文獻以及獨立思考，我具備了較強的自學能力，也正是這種能力給我職業生涯的發展注入了持久的動力”。

　　持續學習、終身學習，直到今天，他也是這樣要求自己的：“不能停留在原地，要不斷加深思考，擴大知識面，并且轉化成自己的知識體系，否則是經不起學生追問的?！?/p>

　　這是郭旭在幾十年不斷的科學探索和教育教學中的深切體會。他也因此常常鼓勵學生：“你們正處于頭腦最為靈活、精力最為充沛的黃金階段，只要肯于鉆研，勇于探索，就一定能培養出強大的學習能力，并因此受益終身。”

　　現在，郭旭的學生們已經陸續成長為力學研究以及計算力學CAE軟件研發的中堅力量，活躍在科技創新的前沿陣地，以堅實的步伐繼續推動國家科技進步的車輪滾滾向前。

　　談起未來，郭旭目光堅定，他說，自己將繼續帶領團隊在力學研究的道路上奮勇前行，為我國科技進步和經濟發展貢獻更多智慧和力量，為國家建設培養更多棟梁之材。

《中國教育報》2025年06月24日 第03版