他用算法搭建未來“地下城” 為人類開拓地下空間“打前站”

最近，東南大學(xué)土木工程學(xué)院教授何磊的案頭，多了一張賀卡，卡片封面寫著“致我們的何老師”。在五四青年節(jié)前夕，學(xué)生們用賀卡向這位37歲的老師致敬。

談及他的工作內(nèi)容，何磊沒有給記者甩出難懂的專業(yè)概念，而是提到在今年年初熱映的影片《流浪地球》。“你還記得‘地下城’吧?我就是研究未來地下城市空間的。”何磊笑著說，他和團隊主要利用建模的方法進行測繪和仿真實驗，為人類開拓地下空間“打前站”。

研究從實際需求中來

“也許名字中的三塊‘石頭’，注定了我一生的方向。”何磊如此解釋，自己與研究領(lǐng)域巖土力學(xué)的關(guān)系。

2005年，從天津大學(xué)取得學(xué)士學(xué)位的何磊赴新加坡南洋理工大學(xué)深造。彼時，他已開始了在巖土裂隙網(wǎng)絡(luò)、地下空間方面的研究，并在世界頂級期刊發(fā)文40余篇。

怎么會想到研究“地下城”呢?

“新加坡土地面積小、人口密度大，面臨著嚴(yán)重的土地匱乏問題，向地下掘進是可行的出路之一。”何磊說，可向下掘進的難度極大，一旦攪動地下巖土的平衡性，幾乎難以修復(fù)。

在新加坡時，何磊先后完成了多個重點科研項目，創(chuàng)造性地提出了開拓地下空間的研究模式。憑借優(yōu)異的科研成績，他于2013年獲得由國際巖石力學(xué)學(xué)會頒發(fā)的“羅哈獎”。

在國外學(xué)習(xí)的那些年，何磊感觸最深的就是“離家越遠(yuǎn)就越愛國”。每當(dāng)在國外聽到祖國的好消息，他總是迫不及待地與同學(xué)分享。用自己的知識為祖國的科技發(fā)展添磚加瓦，這樣的信念成了他在海外做科研的最大動力。

當(dāng)老師比做科研更具挑戰(zhàn)

2016年初，34歲的何磊加盟東南大學(xué)土木工程學(xué)院，成為橋隧與地下工程系最年輕的教授之一。2017年5月，由趙堅、李建春、何磊等教授牽頭的東南大學(xué)未來地下空間研究院正式成立。

此后3年，何磊先后參與了多項重大科研項目。其中，在中國工程院重大研究項目“可持續(xù)城市空間發(fā)展”中，他以開拓地下空間的相關(guān)研究成果為我國城市的立體發(fā)展找到“突破口”。

“對地下空間的探索，并不是要破壞它，我們首先要做到‘尊重’地下巖土并與其‘和諧共生’。”作為巖土的“老朋友”，何磊懂得這種密度不勻、形狀不定的物質(zhì)，其每條裂隙都具有極強的不確定性。

從上世紀(jì)90年代開始，二維數(shù)值算法就已被創(chuàng)立并被廣泛應(yīng)用于巖土裂隙網(wǎng)絡(luò)研究中。可是何磊發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的二維數(shù)值算法由于計算適用領(lǐng)域比較局限，往往不能準(zhǔn)確地預(yù)測出巖石的裂隙。于是，通過多年的努力，他與團隊研發(fā)了三維數(shù)值流形法，這種算法將巖石裂隙研究空間從二維拓展到三維，極大地提升了對巖石裂隙預(yù)測的準(zhǔn)確度。

然而，在何磊的心中，比科研更具挑戰(zhàn)性的，是“當(dāng)一名老師”。

作為研究者，過去何磊習(xí)慣于沉浸在自己的世界里。從數(shù)值建模到程序?qū)崿F(xiàn)，他享受縝密的計算與編程過程。“就像作家在寫小說，一旦靈感來了，自己就會陷入高度的忘我狀態(tài)，甚至忘記吃飯喝水。”這種專注使他的科研進展極快，人卻日漸沉默寡言。

當(dāng)?shù)谝淮蚊鎸W(xué)生時，何磊意識到，不能再做科研“獨行俠”。“如果你只有一個學(xué)生，可以像帶學(xué)徒一樣手把手，而當(dāng)你有九個學(xué)生，他們的興趣點和性格完全不同，不能強迫他們圍繞你的研究點，這是不負(fù)責(zé)的。”他說。

為幫助自己的2名博士生和7名碩士生確定研究方向，何磊試著跳出自己擅長的領(lǐng)域，補齊研究短板。他緊緊瞄準(zhǔn)巖土力學(xué)領(lǐng)域的國際前沿方向和國家重大需求，潛心思考如何“把學(xué)生帶出來”，讓團隊方案走出實驗室、在國家建設(shè)工程中落地。