路來君:黑土地上的云端
發表時間 2019-01-10 10:44 來源 本站原創

  ——記吉林大學和東網研究院首席科學家路來君教授

  高遠的科技站位,高昂的創新精神。路來君,1956年底出生于吉林長春。原長春地質學院數學地質學碩士、博士,東北大學勘探礦業石油博士后工作站數學地質與GIS軟件博士后。他現是吉林大學地球科學學院數字地學研究中心教授、首席科學家,東網研究院首席科學家,國際數學地球科學會員,國際數學地球科學中國委員會理事,江西省放射性地學大數據技術工程實驗室、核地學數據科學與系統工程中心首席專家,中國醫科大學環境與健康研究所兼職教授,“科學中國人”2012年度人物獲獎者。他的研究橫跨多個領域,在數學地球科學理論、空間與地理信息系統開發技術、地學大數據、云計算及自然過程模擬仿真研究、精準醫學大數據挖掘技術研究等領域均有原創性成果。

  教授走出象牙塔東網托起中國夢

  2018年,國務院出于國家未來戰略思考,提出加大對高校科技成果轉化激勵新政策,更大地激發創新活力,提升經濟競爭力,促進民生改善,使創新成果更好地服務國家發展大局。在國務院和教育部相配套新政策的引領下,一大批默默奉獻的教授邁出了象牙塔,肩負起民族復興的大任,踏上了新的歷史征程。路來君教授在基礎科研轉化與技術創新相結合的大潮中確立了新方向,與東網科技結成戰略同盟和工作伙伴關系。

  東網科技,亦稱東北區城超算中心,是東北地區最大的數據基礎設施與增值服務商,以給政、企客戶提供理想的一站式云服務及大數據運營服務為目標,由沈陽市政府、東北大學及戰略投資者強勢合資、組團經營的高新創意和數字產品科技公司,創始于2013年。為政府、組織、企業及現代城市激發生產力,創造時代價值,實現大數據時代的智慧生活。

  具有國際知名度的數字地學學者路來君教授和他的團隊加盟,將極大強化東網科技的戰略定力,拉動東網科技跨越式發展,提升科技含量。路來君教授負責東網研究院工作,職責涉及行業前沿技術研究、先進技術轉移、科研項目申報執行及產業化、創新實驗班研究生培養等。

  路來君教授用鮮明的科學性、時代性、實踐性,為東網科技標注前進方向,下達任務書,繪制路線圖。將東網科技愿景目標鎖定在國內一流、追趕國際高端的大格局上,做解碼“中國方案”的最佳平臺。在業務戰略規劃、產品規劃、大數據和人工智能領域的技術設計與管理能力上,為東網科技“數據與基礎設施與增值服務商”戰略落地提供有力、可靠的創新保障和技術支撐。

  路來君教授聯手東網科技,專注于提供安全、穩定、可控的云服務,覆蓋超級計算、云計算、空間信息(衛星遙感數據應用)、移動互聯網、IT基礎設施服務、高品質專有云、政企私有云、企業級大數據、企業級超融合產品。依托東北大學,整合高校資源,具備強大的產、學、研基礎,與國內外知名廠商及行業伙伴構建合作共贏、互利互惠的關系,共同打造東網云生態圈,聚集海量云應用,推動中國政、企用戶全面上云,在通信、金融、醫療、教育、環保、工業、政企多個行業皆有訂單式設計和成熟案例,是云計算與大數據時代下智慧生活的積極倡導者和成功實踐者。

  路來君教授推動東網科技在云計算底層技術、空間與地理信息技術以及數據應用、大數據技術及場景應用等科研領域高效、持續投入,致力于利用大數據、云計算、人工智能技術解決行業痛點,幫助四面八方的用戶開發和建設新能力。

  路來君教授與東網科技合力,直接面對商業應用和商業計算領域,確保滿足東北地區經濟社會發展、科技創新所衍生的計算需求,立足遼寧,為遼寧未來云計算產業提供基礎計算和存儲環境。在可期的將來,將對遼寧省云計算、衛星應用、健康產業及移動互聯網等相關產業發展以及沈陽智慧城市建設提供重要的基礎性計算平臺。

  地學科喜迎五十華誕 路教授首創數字地學

  用數字科技資源破解現代難題。路來君教授憑借他的科技智慧,潛心學問,投身科研。他突破校園封閉的格局,優選項目,用數字化改造科研項目。從起跑線領跑,捷報頻傳,屢創佳績,集聚實力優勢,抬升科技價位。時代眷顧堅定者、奮進者和搏擊者,歷史肯定了他的創新活力,記錄了他現今的成就。

  路來君教授虛心向中國數學地質學、數字地質科學乃至數學地球科學泰山北斗級大師、中國科學院院士趙鵬大教授請教,獲得趙院士的大力支持,趙院士非常贊許路來君教授開創國內數字地學專業先河。路來君教授如是說“趙老師如同我的導師一樣,不僅支持我開展數字化地學研究,而且在理論上給予重要啟發,‘地球系統運行遵循三種機制,包括物理學機制、化學機制和生物學機制’,這個教誨對我日后建立空間三相理論概念起了決定性作用”。

  路來君教授感慨地說:“中國數學地質學在國內自上世紀80年代以來凝聚了一大批有志的莘莘學子。這個學科在國外有相當強的影響力,與國際相比,中國數學地球科學力量是最強的,人數是最多的,水平不相上下,甚至中國略強一些。與時俱進,保持這個學科可持續發展,對于國家科學技術發展也將填補某些空白,也便于跟蹤國際地球系統科學、地球信息科學的發展。我國經濟的快速發展導致礦產資源的剛性需求、地質災害頻繁發生以及生態環境破壞,國家需求催生高新技術,傳統地球科學不僅需要發展,而且需要與高新技術、現代信息技術相結合。”

  路來君教授與他的同事共創數字地學專業和研究中心的同時,申請成功數字地學碩士點和博士點。此后經年,陸續招生,培養碩士生150多名、博士生60多名。

  研究中心承擔國家部委科研項目多項,發表有影響的專著10部、科技論文(SCI、EI)近百篇。

  展新視野、作出新概括、實現新突破。高新方向的數字地學,是在數字地球科學研究的宏偉巔峰上,將地球信息科學(GIS、GPS、RS)融為一體而形成的一門新興的二級學科。它的誕生,是地學、數學、數字地球科學、地球信息科學、計算機技術等多學科發展交叉融合的大勢所趨,也是自然科學與技術發展的必然結果。它歸屬于地球系統科學的范疇。數字地學是傳統地學發展到信息網絡和大數據時代的歷史見證,與傳統學科存在相互依賴、相互促進、相互引領的關系,用數字化手段、數學模型研究地學,無疑為地學發展增加了瑰麗的亮度和蓬勃的活力,將引導和推動地學沿著信息化、智能化與可視化方向迅猛發展。

  基礎研究顯實力 科技原創放異彩

  在歷史起點上續寫新的神話。國際學術機構順應科技進步,將數學地質學更名為數學地球科學,成立了專門的數學地球科學協會(IAMG)。路來君教授是協會會員,是數學地球科學中國委員會(IAMG-CN)理事。

  路來君和數學地球科學的淵源還得從1977年恢復高考說起。那一年他考取地球化學專業。由于他偏愛數學和物理學,本科期間他完成了大學數學課程。后續的碩士、博士階段,他致力的專業都是數學地質學。

  學術界對地質空間范疇內的地理信息系統(GIS)技術研究尚處于千折百回的探索階段。路來君教授開拓數字地學、智慧國土前沿理論。在數字地學領域開展地學空間變異性理論、方法和技術研究上,路來君教授有獨到的學術見解和明智的選擇,特別在高性能計算、云計算環境下,尋求地學空間分析中的理論突破與技術創新。在數學地質方法、地理信息系統開發應用、礦產資源預測、多元地學信息系統、非線性復雜系統(自組織超臨界態/隨機組合異常態/混沌極端態)大數據數字譜分析理論、時間/空間大數據多維色碼理論及技術、四網協同(物聯網、互聯網、移動通信網、北斗導航網)民生工程技術設計、基于多組學大數據的惡性腫瘤非線性復雜系統分析及云平臺、地學系統等開發研究工作中均取得了重要的突破。路來君教授開發的創新成果地學G4I系統,以地理學、地質學、地球化學、地球物理學(4G)等地學空間數據集成為基礎,以地學空間信息先進理論為內核,曾被吉林省科技廳主持的專家評審會評定為國際先進水平成果。

  路來君教授憑借對“四深”(深空、深海、深地、深時)概念的理解,提出了空間大據混沌譜分析理論并導入云計算技術。主要內容包括:地學空間界定、地學空間三相變異理論、地學空間混沌譜理論、地學空間大數據頻譜分析理論及云計算技術等。他認為:物質空間結構最多分為三相,即平穩相、突變相、交互相,通過具體實例論證了三相結構特征及辨識方法。他認為,地球系統圈層結構是以界面耦合為基礎的物質、能量平衡體系,每個界面都包括若干子系統,而每個子系統又都具有控制運行的組成要素,這些要素無不帶有地球周期性演化特征,因而具有“振蕩”屬性,“振蕩是宇宙原碼”,關聯性或相關性是宇宙普適性法則。然而空間要素振蕩頻率多數情形下不可測量,為此,他借鑒能量譜密度原理推導了空間譜密度模型,在傅利葉變換、拉普拉斯變換及希爾伯特變換下通過空間譜密度的時空轉換,給出了空間分布與變異性度量函數,從而導出了時域函數與空域函數之間的變換關系,支撐這種空間變異函數的主體恰是空間大數據。于是,對每一子系統均可依大數據建立一定分辨率下的變異函數及其微分方程;他運用復雜定理證明了上述空間變異函數的收斂性;他同時運用物體表面張力原理和斯托克斯公式給出了太陽、月球呈現圓球體構形、地球呈現橢球體構形的證明。他稱上述為地學空間地質體數字特征頻譜模型;依據頻譜理論,路來君教授將地學空間大數據高維性、高度復雜性及高不確定性概括為混沌子系統,因此又稱上述為混沌譜模型理論,地質異常實際上屬于混沌極端態效應。他在地學大數據處理分析中,為解決地學噪聲問題提出了空間降維降噪模型,其核心思想是依關聯性原理,將萬有引力、庫倫力、磁力定律公式泛化,提出“自然要素間關聯強度與全部要素內積之和成正比、與要素間mahalanobis(馬氏)距離平方成反比”的新觀點與新公式,推出非線性降維降噪微分方程,且同時給出希爾伯特空間下要素因子構形,又在計算機上定義每一要素頻譜的“顏色代碼”,利用非線性光譜合成原理進行色碼計算,即所謂色碼技術。他將上述新理論結合進在鄂爾多斯盆地開展的國家“973”計劃課題中,重點運用了混沌譜分析理論和自主原創的大數據標準色碼技術,依地球化學土壤測量及測井數據進行頻譜計算,并給出2+1數圖像。在云計算過程中,終端用戶數據和計算需求具有復雜多樣的特點。路來君教授研發的系統可以按照負載均衡調度策略,并根據用戶需求和云系統當前狀態靈活地調度和分配資源,同時滿足大量用戶的需求,以并行方式地為多用戶提供高效服務。

  在地質空間分布與變異性研究中提出的上述“地質空間三重劃分模型理論”“地學頻譜分析理論”以及“三維地學空間色碼理論與技術"等更是受到業界高度評價。

  理論與方法的創新,為GIS空間分析提供了一種數學解析方法,也為模塊的研制提供了一種新的思路。路來君教授的理論體系和數學模型,已經被國際科技界、學術界廣泛認可。多次應邀到高等學府進行學術交流與科研合作。

  值得一提的是,路來君教授將他的混沌譜分析理論及色碼技術應用于精準醫學大數據挖掘研究,即惡性腫瘤演化過程臨界識別非線性模型分析,將基因組等多組學數據與影像組學數據解析相關聯,借助臨床診療,進行癌癥早期預警.

  路來君教授曾主持和參加多個國家級重大項目,包括國家973、863支撐計劃,國家自然科學基金,省部委級科研項目,計三十余項,發布SCI、EI論文六十余篇、專著6部、發明專利4項(尚待申報發明專利十余項),指導博士生31名,碩士生41名。

  創新科技引潮流 先進技術建市場

  礦產資源是現代工業、現代文明的物質基礎,是經濟發展的基石。它形成于漫長的地質歷史過程中,是化石類生產原料。化石類資源具有唯一性和不可再生性,地殼上的礦產資源隨著擴展性開采,存量急劇下降,礦產資源的供需口的壓力日益惡化,形勢日趨緊張。礦產資源勘查與預測越來越向地下深部發展,向深度要儲量、要產量。煤炭、石油、天然氣等能源礦產,金銀銅鐵錫等金屬礦產,及地熱資源,全部深埋在與世隔絕的地層之下。如何準確預測資源量和定位,是全世界科技工作者都在圖解的地學難題。

  火山爆發、地震、海嘯、森林火災、山體滑坡、泥石流、塌方、洪澇等頻繁發生的地質類自然災害,讓世界不得安寧。如何進行早期預警,更是對全世界地球科學工作者的巨大考驗和檢驗。

  當今流行的地球科學空間信息技術中,投放市場的實用性地學軟件工具以二維、三維制圖功能者居多,而以地下礦產資源評價和地表地質災害早期預警為工作目標的地球科學軟件工具少而又少,難得一見。應用跨學科空間數據庫集成為基礎的空間分析軟件是國際上的熱門科技,全世界科技工作者爭相研發,一直是科研熱點。

  路來君教授進行數字地學理論的創新,為國計民生提供新理論、新方法和新技術。他的主要研究目標有兩項:智能化與可視化預測和地質災害早期預警等應用型實踐;面向礦產資源精細化預測目標而開發的多元地學信息系統。路來君教授根據他所提出的空間分析理論與技術集成,融合人工解釋與機器學習互為一體的操作模式,通過云計算解決礦產資源預測與地質災害預警難題。目前,他還在結合云計算、大數據時代的信息產業發展規律,從事新一代地理信息系統開發研究,研制開發云計算環境下的人機交互式地學G4I系統。這些選題與礦產資源勘探與認知、地質災害預警、關聯緊密。路來君教授將所學的深厚理論與豐富的實踐相結合,對地學空間分布與變異性形成新的認識。構建出系列數學模型和理論框架體系。地質空間分布具有復雜性、異構性、周期性及廣延性,在同一空間范圍內,地質形成年代可能相差甚遠。他認為,地理信息系統中的地理空間,應包括狹義地理空間與地質空間兩個層次,因而所用模型及條件不同.

  路來君教授從深厚的數學功底及數學地質學專業知識背景出發,在國家“七五”計劃到“十五”計劃的20年里,與河北省地勘局合作,開展河北省各種比例尺的多金屬礦產資源預測研究,并先后開發完成“河北省金礦資源總量預測項目”“河北省二輪區劃銅鉛鋅金銀多金屬礦產資源評價項目”“河北省多元信息系統研制項目”“河北省礦產資源信息系統”等任務。項目報審階段,中科院趙鵬大院士在評審語高度評價,“達到國際先進水平,部分方法研究達到國際領先水平”。除此以外,路來君教授還陸續完成了“科技部多元信息系統研制項目”“遼寧省礦產資源信息系統MRIS研制項目”“吉林大學地學G4I系統研制項目”“基于地學化學數據處理圖像分析技術”等課題任務。另外他還先后完成山西及吉林白山等省、市、區域礦產資源預測項目。

  20年前在交通視頻監控和LED照明工程領域大顯身手。路來君科技創新的起步階段,遼寧省人事廳慕名而來,誠聘他擔任博士后聯合會會長。聯合會的主要工作目標是組織并帶領一批學有所成的博士,實施科研和教研成果的市場轉化與應用開發。擺在他們面前的任務之一是大功率超高亮度的LED亮化照明工程。路來君不怕硬任務和重擔子,他在這項工程中,通過科教創新,研發了超高亮度、可發出256種顏色的LED柔變組合燈。在一塊集成電路板上嵌入54顆LED芯片,通過紅綠藍3基色頻譜合成,產生出256種顏色光,可以漸變或者突變,理論上可以產生無限種顏色。

  受LED燈頻譜合成技術研發的啟發,數年后,回到吉林大學從事數字地學專業的時候,他聯想到了地質空間中的地質實體大數據表達的頻譜特性,應該充分反映地質體的數字特征。路來君教授提出了頻譜分析模型的項目設計:這正是根據地學頻譜分析模型構建三維空間色理論及其實現技術的由來。

  一系列的理論與技術構成其學術創新光彩奪目的亮點,鋪滿了他前進的道路。

  云計算與數字地學續寫輝煌。目前,路教授正在根據他所提出的地學空間三相空間理論、地學頻譜分析理論與色碼技術,構建海量地學數據解析方法并編制計算機程序,就云計算的接口服務等難題進行聯合攻關。

  路教授及其團隊正在攻關在研國家973課題“大數據U資源預測”及“精準醫學大數據有效挖掘及關鍵信息技術”等項目技術,對大數據領域理論知識、技術路線及發展趨勢繼續深入研究。

  路來君教授還忙于實施地學G4I系統的云計算、大數據升級版研究開發,同時開展基于分布式傳感器網絡數據鏈的四網協同森林火險早期預警關鍵技術研究,多/高光譜空間遙感地球化學圖像反演技術研究,基于精準醫學大數據非線性譜分析研究。項目期望借助智慧城市規劃建設、戰略性新興產業大發展的政策背景和有力條件,在科技(信息)惠民、智慧國土、智能安防、精準醫學產業等領域有所作為。

  地學人心在昆侖北海,,情系萬里云天。21世紀數學地球科學及地學信息技術煥發更加強大的生命力。風帆正滿,巨輪啟航。路來君教授走出高校科技小格局,為區域經濟謀發展,為中華崛起盡力。路來君教授進入數學地球科學領域以來,更新學術觀念,展現卓越能力。科技創新屢見亮點,或強勢追趕、或高調融入國際水平,自信面向未來,在空間信息產業化的大潮中戒驕戒躁,永不止步。

七福神游戏