新中国培养的第一个工学女博士——倪以信教授
新中国培养的第一个工学女博士—倪以信教授
倪以信,清华大学教授、博士生导师,清华大学首批博士毕业生、我国第一位电力系统专业博士,也是新中国的第一位工学女博士,曾先后担任清华大学电机系副主任、电力系统自动化及发电设备控制和仿真国家重点实验室主任等职务。1996年12月加盟香港大学电机电子工程系,现为清华—港大深圳电力系统研究所副所长、IEEE Senior Member、中国电机工程学会高级会员、香港工程师学会成员。
倪以信教授至今共发表论文近300篇,其中近200篇在国内外核心刊物发表,有40多篇被SCI检索。她曾获得“中国有突出贡献的博士学位获得者”奖、国家自然科学二等奖、国家教委科技进步一等奖、霍英东青年教师奖、霍英东青年教师基金、“全国三八红旗手”称号。
倪以信教授出生于1946年10月。江浙一带的女孩似乎天生就带着一丝白净与灵气,她也不例外。1963年,倪以信毕业于上海市第三女子中学,这是一所蜚声海外的百年名校,当年宋氏三姐妹就曾在此就读,倪以信与她们也有着千丝万缕的联系。
倪以信的父亲倪吉士是宋庆龄的表弟,当她以十分优异的成绩考取清华大学电机工程系发电专业时,清华大学的招生办有些犹豫了,因为她是宋美龄和蒋中正的侄女,当然也是宋庆龄和孙文的侄女,时代背景如此。然而,由于她的专业成绩突出,时任清华大学校长的蒋南翔(1913—1988)先生亲自拍板,为倪以信后来成为清华最出色的学者之路打开了第一扇门。
1968年,倪以信自清华大学毕业,同时被分配到东北电力局某工程公司的一个偏僻的土建工地。东北的冬天出奇地冷,再加上生活条件艰苦,十个女生挤在草棚里的大通铺上,晚上出去一趟,回来就没有位置睡觉了。虽然她是搞技术工作的,但是劳动强度和男生没有什么区别,重复着“打大锤,推矿车”的工作节奏。
在那个知识无用的年代里,别人都往外扔书本,可是倪以信却从地摊买来各种各样的专业书籍学习。就是在这样艰苦的条件下,她凭借着超乎常人的毅力和耐心,利用一切可以利用的业余时间,用两年的时间自学完别人要用三年学完的电子管、晶体管等专业课程。
刚工作不久,倪以信所在的朝阳电厂某机组并网发电进入倒计时阶段。发电前短路实验一切正常,但开路实验却出现了三相电压不平衡的问题,有6 kV的,也有10 kV的,谁也不能确定问题的原因,整个工程眼看要陷于瘫痪。此时,工厂的领导不由自主地想到了倪以信,只给她五分钟的时间,所有人的视线都集中在了她一个人身上。然而,倪以信并没有慌张,凭借着对专业知识的深刻理解和胆大心细的魄力,她攥把螺丝刀,仅用了不到五分钟的时间就找到了工程连线的错误。在此之后,电厂实现正常并网发电。
水滴石穿 一鸣惊人
1977年后,高考、研究生考试恢复正常,这对倪以信来说无疑是个好机会。但是对于已经30多岁,工作10年的她,考研绝非易事!在领导和同事们的支持下,倪以信每天下班后,坚持在厂里的卫生室里埋头苦读,在昏暗的水银灯下一学就是一年。
坚定的信念加上长期以来对专业的不放松,外加她在工作中积累到的电气、锅炉等方面的知识经验,1978年9月,她以专业课100分、复试100分、五门课总分458分的优异成绩被录取为清华大学研究生,32岁的她又一次步入了校园,开始了她另一个阶段的学习。
硕士学习期间,她的才华显现出来了:课程学习取得了门门全优的好成绩;硕士学位论文质量高且速度快;她编写的科研报告,在水利电力部门召开的“同杆并架双回线保护方案讨论会”上获得了好评。由于才华出众,1981年6月,她被录取为清华大学四年制研究生,在高景德教授和张宝霖副教授的指导下进一步攻读博士学位。
博士的要求更加严苛,必须在科学或专门技术上做出创造性的成果。博士生要过的第一关就是论文选题,要确定一个既有创造性、又有实用价值或理论意义、并且还必须在一定时间内完成的课题。这绝非易事,在导师指导下,她首先阅读了有关文献,并进行了广泛的科研调查。
在文献阅读过程中,高景德教授、张宝霖副教授总是教她看文章要抓住“根”——即看文章如何提出问题,解决了什么问题,解决的方法如何,文章作了什么假定,结论有何局限性,作者最关键的贡献是什么;启发她多思考,多看到别人的长处,同时也要求她看到别人的不足,从而提出自己的评价和看法。
每当她看到有价值的资料时就认真做读书笔记、深入进行分析,每隔一段时间,就将读书心得整理成书面汇报交给导师,以取得导师的指点。在不到半年的时间里,她广泛查阅了国内外的有关文献约一百篇。量的积累无疑会产生质的飞跃,在这之后,她思路开阔,思维敏捷,在向前探索的道路上少走了不少弯路,迅速地到达了本研究领域的前沿阵地。
在深入理解我国电力生产实际状况和需要的基础上,在系统分析现代科学技术发展水平的前提下,她进一步明确了用计算机仿真对电力系统故障暂态过程进行分析研究的技术路线,以进一步促进继电保护新原理的分析研究,并推进新型继电保护方法的研发。她深深地体会到这个研究课题的理论意义和实用价值。她对前人在计算机仿真上的工作和成果进行了总结和评价,提出了将电力系统电磁暂态过程按其历程分为三个阶段进行电磁暂态全过程数字仿真的新想法。导师对她的这一设想给予了肯定和称赞,这大大鼓舞了她的信心。
接着,她根据这三个阶段的特点构造了与之相适应的三种数学模型,探讨了不同数学模型间灵活转换及街接的方法。这种仿真方法既能保证精度;又能节省机时,具有很大的应用价值和发展前景。要完成这样一个难度较大的研究课题,不仅是对研究生本专业内系统深入的专门知识的一次检阅,而且也是对她勇于创新、不怕困难的坚强意志的一个考验,她以坚忍不拔的毅力登上了这一高峰。
最终,倪以信的论文题目是《电力系统故障暂态全过程数字仿真》。为了广泛征求意见,确保论文质量,1982年4月,电力系统及其自动化教研组为她举办了选题报告会。当她介绍了自己的选题依据和已做的工作后,与会同志展开了热烈的讨论,纷纷献计献策,并热情指点方向和提出希望,甚至对如何进行工作,重点放在何处,实验工作该如何做等等都交换了意见。刚从加拿大进修回国的刘取老师(现为加拿大籍电力科学家)介绍了国外电力系统仿真的水平,并指出本选题的价值就在于将三个数学模型综合起来搞仿真,目前国外尚未展开这项工作。
基础理论和方法建立之后,接着就是六千多条语句的程序编制工作。这一阶段的工作也极其紧张。在M-150计算机的终端上,她常常一干就是三四个小时。有时一个数学模型的改进,一下子就要改写几百条语句,工作量极大。为了提高程序质量,她学习并掌握了多种计算机高级语言,以充分地吸收和移植前人的先进算法。
由于她对工作精益求精,科研作风十分严谨,她采用的分阶段仿真数学模型比较准确地反映了暂态过程的物理本质,再加上她严谨的治学态度,她编制的程序在计算精度、减少内存、缩短机时等方面,都有很大提高。比如,外国的同类程序在算一个长过程时要用几千步,而在她的程序中则减少为几百步。
通过十个月夜以继日的连续工作,她终于以惊人的速度完成了6500多条语句的程序调试。为了验证该数学模型数字仿真的正确性,她在导师的指导下,在实验室同志的大力帮助和支持下,进行了电力系统各种故障操作的动态模拟实验。通过近两个月的紧张工作,她用中国电力科学研究院的设备完成了动模录波实验。再和计算机的仿真波形进行比较,36条曲线全部吻合,证实她提出的电力系统故障暂态全过程数字仿真方法是正确有效的,计算结果非常令人满意。
在论文工作的最后阶段,她以陆续写出的五篇论文为基础,撰写了博士学位论文初稿。当初稿送到导师手中时,老教授心中十分喜悦,但他仍然要求自己的学生更进一步。他指出论文初稿没有居高临下的气概,缺乏战斗力,应该做到有评、有议、有叙。作为博士学位论文,要说清楚为什么要写这篇论文,过去别人的工作已做到什么程度,优点是什么,问题何在,自己的工作是什么,创造性何在。要实事求是地说清楚,不能言过其实。论文要起到使别人正确理解自己工作的作用,同时也是衡量博士生对本学科领域国内外学者的研究成果是否有透彻了解的一个尺度。
当倪以信的论文几经修改定稿之后,为了广泛征求国内同行的评议,学校将百余份论文详细摘要寄给了国内同行专家。许多专家及时写来了热情洋溢的回信,肯定了她所做的创造性成果。她的工作,得到了同行们的欢迎和肯定,得到了水利电力部有关单位的充分重视。
1983年,倪以信即将博士毕业,在博士学位课程考试中,她取得了各科考试全优的好成绩。根据她的成绩、科研成果和申请,学校按中华人民共和国学位条例和有关文件的规定,经领导部门的审批,为她组织了博士学位论文答辩。
由于这是清华大学的首次博士学位论文答辩,学校采取了极其慎重的态度,聘请了校外专家四位、校内专家两位就论文的学术水平作出详细的评议。评阅人普遍对论文给予了很高的评价,也对论文作者寄予了很大的希望。如天津大学贺家李教授指出:“由于作者的工作,将创造出一个比目前世界通用的EMTP更加完善而适用的仿真程序,将使我国在这方面的研究跃居世界水平的前列。”
北方的隆冬,天寒地冻,清华大学二教会议厅里却春意融融,倪以信博士答辩的当天,现场除了国内相关领域的10余位专家外,前来观看的还有学校的老师、同学、媒体记者等,竟然多达200多人。
倪以信凭借自己扎实的专业基础、丰富的学识和良好的心理素质沉着应答,顺利通过了答辩。由11位专家组成的答辩委员会一致认为,倪以信的研究结果很有创造性,为电力系统的安全保护和优质控制以及设计运行都提供了新技术和新手段,具有很大的实用价值。答辩委员会一致通过决议:同意通过倪以信四年制研究生毕业论文,并建议授予工学博士学位。倪以信成为新中国自己培养的第一个女性工学博士!
倪以信
为师有道奉献一生
(左起)倪以信 严厚民 孙东
倪以信深深地热爱在一线做教学和科研工作,并且乐在其中。对于为师之道,她说:“教过我的老师,很多人在文革时挨过批,但他们仍然责无旁贷地育人。他们的无私令我感动。为师者当有开阔的胸襟,不计较任何个人的得失,要尽自己的努力去传授下一代,使其踩在师者的肩膀上。师生一起在融洽的环境中,学会Teamwork。如此,这个社会才能前进。”倪以信正是在这种精神的指引下,多年来一直默默地耕耘在讲台上。她的教学理念严格却不限制,让学生的独立思维得以充分释放。她曾说过:“有的学生抱怨导师不管自己,或指导太抽象,这其实是一种懒汉思想,自己拿不出像样的看法,哪怕是最初级不完善的看法去向导师请教,一切等着导师来管,拨一拨,动一动,这样势必无法提高自己独立搞科研的能力。”
谈到在清华大学的受益,她感慨良深,认为在清华学会的最有用的东西是怎样为人,怎样治学。要尊敬师长,要实事求是,不要追求名和利。学习和工作要高标准、严要求,不畏艰难,敢于攀登高峰。她说教书育人是千秋大业,能为此贡献,感到责任也感到自豪。
“人生路怎么走,还是取决于自己。在任何艰苦的条件下,都要自强不息,不要放弃自己的理想和学习的信念,要抓住机遇。机遇来临之前,一定要做好准备。扎实的专业基础+广博的知识面+自身的兴趣=个人的进步。一个人只有把自己的命运和祖国的命运、民族的命运紧紧地联系在一起,才会产生远大的抱负和无穷的力量。”回顾自己走过的路,倪以信教授无悔地说。
如今已经桃李满天下的她还常常会感慨,“我已经60多岁了,但是和学生在一起推公式、讨论问题时,我觉得自己还很年轻,还有很多事要我去做。”对于学术界的公益活动,她依然积极参与。今年,由我国创办的顶级学术期刊《CSEE Journal of Power and Energy Systems》邀请她担任专刊“System Performance of Complex Interconnected AC/DC Power Systems With High Penetration of Renewable Resources”的特邀主编,倪老师欣然接受,继续为中国的科研教育事业发光发热。