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人才建设巡礼丨俞梦孙:追梦的人

2022-07-05   空军军医大学   阅读量:482

    俞梦孙,1936出生,中国工程院院士,著名航空医学与生物医学工程专家,一级教授,我国航空生物医学工程的创始人和奠基人,1958年,他成功地把我国第一台航空医学遥测装置送上蓝天,开创了我国航空生物医学工程研究事业1972年,带领团队早于美国7年构建了火箭弹射时人体脊柱的系统响应模型及其安全标准。全国“时代先锋”先进典型。曾任原空军航空医学研究所航空医学工程研究中心主任。


梦归航空医学

一块矿石与一台收音机

     俞梦孙与“梦”有不解之缘。名字“梦”,入伍到现在心中一直怀揣着一个“梦”。最近十多年来,主要研究的是如何检测“梦”、辨识“梦”,工作上碰到难题也往往是“梦”醒之后,就找到了对策与答案。而俞梦孙的“梦”最初则开始于他的爷爷。


    1936 年元旦过后的一天,在上海做生意的爷爷突然梦见农历二月十六,自己将要有一个孙子出生。两个多月后,长孙真的在上海出生了,那一天正好就是农历二月十六。喜出望外的爷爷当场决定,给长孙取名“梦孙”。


    俞梦孙从小就会做“梦”。

    初一那年,同学送了块亮晶晶的石头给他,说这是用来制造“矿石收音机”的“矿石”。俞梦孙的叔叔是上海交通大学电机系毕业的,见侄儿手中把玩着这么一块“矿石”,就饶有兴趣地教起了他无线电的基本原理。


    俞梦孙当时就想:“我能不能用这块石头自己做一台收音机出来?”

    或许俞梦孙“带着问题搞科研”的思想种子从那时就种下了。没过几天,他真的用这块“矿石”以及几个简单的零配件,做出了一台简易的收音机。


    “其实也很简单,就是把一根电线甩到窗台上做天线,再把一根电线接到自来水管上当地线。天线通过矿石连到耳机一端,另一端接在地线上,结果耳机里就有了广播的声音。”回忆起年少的时光,古稀之年的俞梦孙笑得像孩子一样灿烂。


    俞梦孙的“无线电梦”从此点燃。他将叔叔的无线电读物借来自学,一有空就往无线电厂跑,用自己收藏的邮票去换零配件。到了初三,他已经能够做出非常复杂的收音机来,以至于读大学的叔叔都无法解答小侄子关于无线电的问题。


    1950 年,一批批热血澎湃的中华儿女跨过鸭绿江,奔赴抗美援朝战场。看着报纸上的火热宣传,在战火与动乱中长大的俞梦孙有点坐不住了。前线战士回来所作的报告,让他内心深处的那颗“拳拳报国心”呼之欲出——为祖国、为人民,一定要尽快去参军。


    他觉得自己的“梦”终于找到了正确的方向,于是毅然报名参军。然而,由于“身高”原因,俞梦孙的第一次“从军梦”并没成为现实。


    第二年,俞梦孙初中毕业,正巧军队招收一批学医的学员,计划短期培训后,奔赴朝鲜战场。身高要求从之前的 1.60 米降到了 1.55 米,抱着“只要能上战场,干啥都行”想法的俞梦孙,再次报名,并顺利通过,来到了南京大学医学院进行培训。


    俞梦孙最终还是没能去成战场。随着前方战火渐渐熄灭,上级决定,这批杂糅各种年龄层次的 100 多名学员,高二以上的留在南京大学医学院读本科,而高二以下的则转至空军华东中级医校读专科。


    就这样,初中刚毕业的俞梦孙读了专科。尽管之后一直在进行培训与自学,但进一步的学历教育总与他“失之交臂”。时间久了,他也彻底断了这个念头。于是,“专科学历”这 4 个字样就一直跟随着他走到院士。

    多年之后参评院士,因为“专科学历”,他的排名最初很是靠后。谁知此后每一轮投票和讨论,都会因为严谨的科研作风和丰硕的科研成果而让他的名字逐渐往前走,直到 1999 年评选结果出来。这时,他已经 63 岁。


梦归航空医学

组装出中国第一台电听力计

    1954 年,俞梦孙军校毕业,被分配到了徐州第五预备航空学校任助理医生。1955 年,一个偶然的机会,他来北京实习。也就是这次实习,让俞梦孙从此走上了航空医学科研的道路。


    一次,带教医生带着俞梦孙到协和医院参观,指着一台仪器说:“小俞,这是德国西门子生产的电听力计,全中国只有两台。”


    “这么稀罕!我们能不能自己造一台出来?那就是为国争光啊!”爱做梦的俞梦孙到哪都有梦,他开始琢磨起这台进口的电听力计来。


    他好奇地戴上耳机,调节开关,不同频率的声音立即在耳朵里响起。突然他发现,这机器说复杂很复杂,说简单也简单,就是各个点的频率发生器,落实到耳机上响度可调而已。


    没有说明书,也没有资料可参考,凭着自己的观察与感觉,俞梦孙开始了自己的“报国行动”——组装中国第一台电听力计。


    他把之前组装的收音机拆开,用其中的零部件来组装电听力计。有次不小心,把实验室的保险丝烧坏了,整栋楼停了电。管理处以为有人搞破坏,查到俞梦孙这儿,不容分说便把他这台电听力计给没收了。


    那可是倾注了自己心血的报国梦想!俞梦孙急了,赶紧找老师。老师找到管理处的人好说歹说,过了很长时间,才要了回来。


    又是两个多月过去了。在这两个多月里,不断地试验,不断地改良,直至大功告成。看着俞梦孙自制的“俞式电听力计”,所有人都目瞪口呆。


    空军某航空医学研究所的一位教授得知此事后,非常兴奋,立即向领导请示:“这样的人才我们太需要了!”


    俞梦孙的航空医学梦开始了。


梦牵航空遥测

科研报国的人生道路,坚实起步


    1958 年 10 月的一天,北京西郊某机场,天高云淡,一架银灰色“里尔”运输机呼啸着从跑道上起飞。


    当飞机上升到 3500 米时,地面上,俞梦孙和战友们操作的航空生理遥测装置的荧光屏上,清晰地显示出飞行员在空中心电、心率、呼吸的波型及其变化。


    实验成功了,俞梦孙和战友们欢呼雀跃,从此结束了我国由于缺乏电子仪器遥测,飞行员因生理活动和特殊病无法准确判断造成遗憾停飞的历史。而这也标志我国第一台航空实际飞行遥测实验取得圆满成功,不但填补了我国航空生理遥测的空白,也开创了我国航空生物医学工程研究事业。


    也是从那一刻开始,俞梦孙真正明白了,自己的“报国路”该怎么走。“以前,总感觉作为一名军人就应该在战场上冲锋陷阵,但那次实验成功之后,一位领导跟我说,你们创造的价值是不可估量的。所以,我就想,科研其实也是一条很好的报国路,只要一直走下去,我当初的‘报国梦’就能实现。”


    报国的路子选定了,那种由内心深处激发出来的激情就会迅速转化成科研工作的热情。


    之后,俞梦孙先后研制了“航空生理遥测装置”和“生理示波记录装置”,成功地在 12000 米的高度和 300 公里飞行半径内对飞行员进行加速度、心电图、脑电图、呼吸等 12 种生理、物理信号的遥测,使我国成为继美国、前苏联之后第三个拥有航空医学遥测技术的国家。


    航空遥测领域所取得的突出成就,也受到了中央有关领导的重视。1974 年,中央保健局急需一套心电测量监护仪器。恰巧,俞梦孙正拿着一台遥测仪器在阜外医院给飞行员做检测,医院心内科专家刘力生教授看到后,介绍给了中央保健局的专家。


    几天后,中央保健局派了一批专家以阜外医院的名义来参观。参观结束后,他们直接亮明身份:“我们是中央保健局的,想借用你们这台机器。”


    两个星期后,领导给俞梦孙下达一个任务:以最快速度专门制造一台仪器。


    能够直接为中央领导人做点事,俞梦孙无比兴奋。他带领专业组经过夜以继日的奋战,从设计、生产到严格检验用了两个月的时间,把当时世界上一流水平的医学监护装置送到了中南海。

梦里花落知多少

推着小板车,挑着扁担搞科研


    上世纪 60 年代末,在空军领导机关统一组织和指挥下,我国 I 型火箭弹射装置的研制工作正式开始,其目的是为了有效解决飞行员在低空飞行时遇到危急情况安全弹射跳伞的问题。


    由于名不见经传,俞梦孙所在的航医所以“备份”角色参与。


    “只要能为国家、为飞行员做点事,‘备份’也无所谓。”没有车辆帮他们运携科研器材,俞梦孙与战友借来小板车,挑起扁担,就这样带着科研器材来到了试验基地。


    一到试验现场,俞梦孙发现,火箭是制造出来了,并且已经试验了很多次,但始终未能获得试验数据,这使整个近 50 人的试验分队进入了焦虑状态。


    作为“备份”的俞梦孙并没有思考自己该如何成功,而是思考起了别人为什么失败:主力测试组的测试结果虽然使用的仪器很正规,但为什么屡屡测试失败?


    后经对失败数据仔细分析,俞梦孙发现所有的失败都处在过载的突然变化段。紧接着,他又联想到过去自学过振动理论中的欠阻尼现象,初步认定屡屡失败的原因可能是被测体的欠阻尼而造成数据出“带宽”所致。


    随后,俞梦孙与同伴们用带来的零部件,设计研制了可避免出“带宽”的遥测系统。一测试,结果达到惊人的成功,我国第一条火箭弹射过载曲线也由此诞生。在场的所有人都欣喜万分,更对“备份”的俞梦孙刮目相看。而俞梦孙在这个过程中,也形成了对“备份”的独特理解:所谓“备份”,就是有准备才有份。


    在数据记录和火箭弹射的工程试验问题得到解决之后,接下来的难题是在这种火箭弹射条件下,人的生理耐限应如何确定。


    动物试验的结果显然是不准确的,但又不能直接用活人去做这种有一定危险的火箭弹射试验,这给当时生理组的负责人带来了巨大的压力。


    就在这时,俞梦孙又想到了人的脊椎系统是一个可等效为“质量—弹簧—阻尼”三部件组成的振动系统。在对人脊椎系统的频率特性作仔细测定和研究后,他运用在运动微分方程层面上与脊椎系统运动特征相似的电子模拟电路,对脊椎受火箭力冲击下的运动行为进行了模拟。这不但为必须进行有相当危险的生物试验找到了新的安全替代方法,而且还是一种更准确定量的研究方法。


    俞梦孙这一独特的研究成果得到了全队大多数成员的支持,但长期搞生理研究的权威专家却表示怀疑:“生理试验只能用动物来做,不可能用电子模拟电路来进行。”


    “要报国,就要有牺牲,再说我对自己的研究非常有信心。”为了说服这些专家,也为了找到模拟理论科学依据,自信满满的俞梦孙决定用自己来做试验。


    试验的那一天,阳光灿烂。俞梦孙精神抖擞,英姿勃发,走进弹射场。调试完各种数据记录仪,他自信地走到发射架旁,穿戴好弹射装具和弹射传感器。随着指挥员的一声令下,俞梦孙果断地拉下弹射开关。


    只听“轰”的一声巨响,俞梦孙迅速升到弹射架顶端,他在空中熟练地做着各种下降动作,安全返回地面。与此同时,地面仪器也清晰测出火箭弹射过程中人在空中的生理数据。


    结果显示,仪器记录的火箭弹射空中生理数据,和俞梦孙用“人体脊柱力学电子模拟装置”取得的数据完全一致。


    那一刻,俞梦孙有欣喜,没有骄傲。


    从此,“人体脊柱力学电子模拟装置”获得的人体对火箭弹射冲击性加速度耐受数据被列为我国火箭弹射救生标准,该项成果也填补了国内空白,达到国际领先水平。


    7 年之后,美国类似的研究才取得成功,并冠名为“控制论”,在西方科学界名震一时。

梦在无梦的边缘

对睡眠的检测,震惊世界

    改革开放之后,随着与西方发达国家的医学交流开始增多,大批医学医疗仪器源源不断地进口到我国。由于当时我国自主研发能力较弱,因此,需要花费大量外汇购买价格昂贵的精密仪器。其中,用于检查心脏病理变化的全信息动态心电记录分析系统就是一个典型的代表。


    这种精密仪器我国几乎全靠进口,而且价格昂贵。以前国内也曾多次组织对这种仪器进行攻关,但由于需要建立在高度精密加工的基础上才能使其性能稳定,因此攻关始终未能成功。


    “何时才能让国人用上更便宜的检测仪器?”俞梦孙知道,只有成本降低了,仪器才能真正为最大多数的人提供服务,否则,仪器仅仅只是冰冷的仪器,而不能成为服务人的工具。为了弥补国内精密加工技术不成熟的缺憾,上世纪90 年代初,俞梦孙创造性地提出了在时间轴上和幅度轴上同时获得校正的两维校正技术。


    而随着这一关键技术的突破,俞梦孙先后完成了 3 种高技术电生理仪器系列产品的研究,填补了我国全信息动态心电图记录的空白,并使相关产品在稳定性优于国外同类产品的情况下,价格降低了三分之一。


    追赶世界科研先进水平是一种“被动”,引领则是一种“主动”。如果说对全信息动态心电记录分析系统的突破还有某种“被动”的话,对睡眠问题的研究则是完全“主动”的行为。


    睡眠连着飞行安全和战斗力。国外对飞行事故的统计分析,因睡眠不良引发的飞行事故占事故总数的 10.5%,并占总死亡人数的 17%。实际上,由于睡眠不良还会造成飞行耐力下降,后者所导致的飞行事故比例就更高。因此,对飞行员睡眠状况进行检测,一直是世界航空医学界关注的课题之一。


    多年以来,我军航空兵部队的航空医务人员,只是通过询问或目测来确定飞行员飞行前夜的睡眠状况,实际上是将“把关”权交给了飞行员本人,致使飞行安全得不到真正有效的保证。


    而世界上主流的睡眠检测方法则是在人的头部和皮肤上粘贴多个电极和传感器,从而全过程采集相关数据和信息。这一手段,手续繁琐、设备昂贵不说,被检测者往往由于这些电极的存在而无法正常入睡,严重影响相关数据的真实性。

    能否在正常的睡眠情况下,让飞行员在不知不觉中接受检测?

    研究中,俞梦孙发现,人入眠时,其心跳、脉搏、呼吸等生理现象本身就含有与睡眠状态相关的信息,而且这些生理活动会使身体产生微小的振动。如果能将这些微小的振动转化为相应的输出信号,再通过计算机对这些信号进行分析,便可以实现对被检者睡眠状况进行自然状态下的检测与综合评估。

    理论上的突破,为睡眠检测床垫的开发研制奠定了坚实的基础。俞梦孙带领着自己的科研团队开始了新一轮的攻坚战。从确定床垫设计方案及材料结构,到研制信号采集放大盒;从寻求数据传输办法,到开发计算机分析软件;从进行系统原材料、元器件、外协件的筛选,到质量监控……一个又一个技术难题被攻克,一张震惊世界的床垫诞生了——

    只要你躺在上面睡一觉,就能知晓你在自然睡眠状况下的各项生理参数,并提供你的睡眠结构图。此外,在连续睡眠检测的基础上,这张床垫还能够获得你身体机能及其变化有关的生理信息,对于疾病预防有重要意义。

    许多人开玩笑说,弗洛伊德对梦的解析是感性的,俞梦孙对梦的解析则是量化的,他把梦做在了无梦的边缘。

    经过十多年的发展,这张神奇的床垫如今已到了第三代,成为了世界上最先进的产品,国内外不少研究者不断地借鉴与模仿着俞梦孙这一成果。“任何一项科研成果都应该为全人类服务,只要别人来请教,我都会倾囊相授。”俞梦孙说。


梦萦高原再追梦

打开高原航卫保障新大门

    2011 年 9 月,美丽的羊卓雍错,天蓝蓝、水蓝蓝。空军某航空医学研究所服务调研组一行 10 人向甘巴拉进发。

    “院士,感觉怎么样?”“院士,能坚持吗?要吸点氧么?”一路颠簸起伏,一路盘旋而上,罗永昌所长和谢光林政委一路观察和询问着。2010 年 3 月 10 日,为检测高原供氧工程建设情况,罗所长就已经陪同俞梦孙冒着青藏高原刺骨的寒风,登上甘巴拉,为驻守在海拔 5374 米世界最高人控雷达站的每一名官兵实测生理指标。

    这已经是 75 岁的俞梦孙第二次登上甘巴拉。之前,他们已经连续去航空兵部队、中航工业集团等单位调研。一路上,飞行员们的疑问像一记记重锤不断地敲击着他们——

    飞行人员进驻高原后生理、心理压力很大,难以立即组织飞行训练,如何解决?驻训期间不能开展体能训练,导致基础体能、飞行耐力和抗荷能力下降,如何解决……

    那不是一个个问题,而是一枚枚钢针,直刺每名科研人员的心里,包括俞梦孙。身为“航空医学专家”,自己却无法给出一个准确的结论。他觉得,这不仅仅是航空医学的失职,更是自己的失职。

    所党委本来是不让俞梦孙再上甘巴拉的,毕竟已经 75 岁高龄了。但俞梦孙斩钉截铁:“不行!我一定要再上甘巴拉!这样不仅可以对比驻高原官兵与入藏驻训飞行人员的身体数据,又可以再次看望甘巴拉官兵,为他们服务,这也是我去年对孩子们的承诺啊!”

    近 2 个月的调研,令大家彻夜难眠。解决急进或常驻高原飞行人员战斗力的快速形成与持久保持问题已刻不容缓。

    2011 年 11 月,带着空军党委和首长的重托,带着广大官兵的殷切期望,所党委毅然决定:组成高原科研试验队,在低温、低压、低氧高原自然环境最恶劣的季节,成规模成系统展开高原军事航空医学科研试验,这在全军尚属首次。

    大家知道,这么大的科研行动,没有俞院士肯定不行。但此时的俞梦孙已近 76 岁,没有人敢让他再上高原,即使把名单上报给机关也不可能批准。

    俞梦孙还是一贯的硬朗:“高原一定要上,名单上不用写我,把我当作一个编外人员吧!”

    就这样,一次里程碑意义的高原科研试验全面展开。在接下来的 3 个月里,俞梦孙四上高原,通过学习钱学森先生的系统科学思想,创造性地提出“人体自组织系统环境适应理论”。正是在这一创新思想的指导下,这支由 37 名队员加 1 名编外队员组成的高原科研试验小分队,不但取得了“五个首次研究验证”、“四个方面理论突破”和“三种科研保障模式探索”的阶段性成果,还填补了国际国内高原航空医学科研领域空白,被许多专家誉为“全军高原科研的里程碑”。

    2012 年 3 月 9 日,是院士俞梦孙的 76 岁生日。

    这一天,他带着自己的科研团队,为航空兵某师即将上高原驻训的飞行员,做前期的生理和心理训练准备,这将是对前期高原科研试验的直接运用,运用的结果将是对全世界高原航空医学保障的重大贡献。

    俞梦孙说:“我感觉一扇新的大门才打开,一条新的报国路才刚刚开始。”

    每次听俞梦孙讲这样的话,总感觉有一股力量在升腾。

    想起在高原,一路上见到许许多多磕等身长头前行的藏族人。其实俞梦孙也是。不同的是,那些朝圣者心中敬畏的是神灵,而俞梦孙朝圣的是航空医学科研的神圣殿堂,是党和人民的神圣事业。

    他有一颗滚烫的心,他是一个追梦的人!