赵萌：走一条从物理爱好者到青年科学家的路

“刚知道获奖的时候，其实不是特别‘兴奋’，反倒有种复杂感受。一方面，青年科学家这个称呼让我反问自己：我够格吗？这是我小时候向往的‘科学家’吗？另一方面，我也认真回顾了自己的这几年，确实是出于热爱在做科研，也确实希望这些工作对国家有价值”。

作为2024中国电子学会科学技术奖青年科学家奖获得者，赵萌给人的第一印象是冷静和有条理。她话不多，但每句话都围绕问题核心，像她的科研一样精准。

作为大会主席主持国际学术会议

物理—天体物理—微纳传感器

“爱琢磨”，这是赵萌从小保持至今的“习惯”。

“小时候我用铅笔、缝纫机的线轴、橡皮筋之类的做小车，发现它要么就一直不动，如果动了就一直在轻微地动，我就感觉这里面好像有某种规律。后来小学上自然课，老师让测一个不规则石块的体积，我就琢磨着把烧杯倒满水，石块儿放进去，溢出来的水测一下不就行了？”，虽然解决方案不是最完美的，但赵萌在后来学到的牛顿、阿基米德的定律中验证了自己的想法，“学那些知识的时候瞬间觉得对上了，跟科学家的想法‘接通’了，就会比较有成就感，觉得那我也应该可以研究科学”。

成就感激发了赵萌对物理的兴趣，物理也成为了她看世界的方式。

在国家天文台与导师汪景琇院士合影

物理，这样一个可能在有些人看来有些艰深、枯燥的领域，对赵萌来说却充满了魅力。“我当时很坚定大学就要学物理”，1999年，作为专业第一名，赵萌顺利考入南开大学的物理系，并在随后的研究生阶段选择了天体物理方向进行深造，“有一次跟学校的天文社去北京怀柔的天文台参加活动，觉得挺好，天体物理的宇宙哲学意味和物理本质吸引了我，硕博连读就申请了天体物理专业，跟随汪景琇院士学习”。而在结束博士阶段的学习，在国外做研究员工作阶段，她又将目光转向了微纳传感器的研究。

从稀土的能级跃迁，到太阳黑子耀斑的磁场奥秘，再到微纳传感器领域，赵萌的每一次“转型”看似跨度很大，但方向一直被她牢牢掌握在自己手里，“其实大框架都是物理，只不过有的是宏观有的是微观，都是基础性理论性的研究，我自己并没有觉得跨越太大”。

从“试一试”做到“唯一团队”

惯导，是惯性导航的简称，这是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。

“与我们熟知的北斗等卫星导航不同，惯导系统不靠信号，它更像一个人被蒙住眼睛坐车出发，如果他足够敏锐，能通过‘推背感’和‘拐弯的拉扯感’，用专业词汇来说就是加速度和角速度，自己算出去了哪里。它的优势就在于：完全自主、不怕干扰、实时响应，是关键场景下非常重要的备份甚至主力方案”，惯性传感器是系统用以测量物体加速度、角速度的核心元件，它能让设备在没有外部信号的情况下判断自己的运动状态。

在早稻田大学与植田教授（石英传感器之父）合影

进入微纳传感器研究领域，源于赵萌的一次“尝试”。

“当时因为生活变动去了国外，暂时处于休息期，也没有明确的研究任务。正好实验室的核心方向是研究各类石英微纳传感器件，我接触后发现他们在晶体蚀刻这个部分长期存在建模难题和开发困境。我那阵子状态比较放松，就琢磨了一下问题的本质，提出了一个新的仿真方法，后面验证效果很好，也由此逐渐进入这个方向，获得了研究员的教职身份”，看似与天体物理完全不同的器件物理，对赵萌来说依旧是在自己的“舒适圈”范围内，“本质上，我还是在做自己熟悉的事：从结构、原理、仿真之间去找闭环，底层的物理和数学思维是一致的”。

2016年，机缘巧合，时任西电校长的中国科学院院士郑晓静了解到赵萌的已有研究工作有望填补国家在微惯导领域的理论空白，提升微惯导器件的自主研发水平，因此动员赵萌回国发展，并把她作为海外优秀人才引进到了西电。在郑院士的引领下，赵萌看到了国家在石英微惯导器件领域的迫切需要，“我的技术刚好能适应国家需求”，她便一门心思扎在这个领域，一做便是近10年。

看似跨界的选择其实是物理与数学思维的自然延伸。10余年的时间里，赵萌从最初的“试一试”，做到了国内在自主晶体蚀刻仿真理论支撑下的高精度微惯导器件开发方向的唯一团队。

技术创新填补国内空白

随着科学技术的发展和使用场景的变化，惯导系统的小型化、高精度、极端环境下的适应性成为亟待攻克的难题，“小型化意味着它可以装进更小的设备里，比如无人机、穿戴设备；高精度决定了导航的准确性；能适应极端环境，才能用于航天、深海等关键场景，所以这三个指标决定了它能不能‘真上场’”，要解决这些问题，首要的便是提升系统中惯导器件的性能和稳定性。

石英微纳器件大多使用人造的、纯度更高的石英材料经过蚀刻加工而成，“蚀刻就是把石英材料放到特定的溶液里，按照一定的模板去溶解，最终达到我们想要的一个形状”。

其中的难点恰恰就在于如何能够“稳定输出”得到与预期相符的形状。

石英晶体的微观结构决定了它如钻石切割般的宏观结构，它所具有的各向异性影响着各个面受到溶液溶解的速度，常用的生产过程大部分依靠经验或多次尝试去找合适的加工参数，但耗时耗力、成本高，且并不稳定。而旧有的仿真软件又无法解决蚀刻过程中各向异性强、形貌变化复杂的问题。

“石英材料具有的规律的原子点阵结构决定了它的蚀刻属性，有的面溶解快，有的面溶解慢，而所有面都是有规律的，如果把这个规律找出来，就能进行精准预测”，从最基本的物理和数学规律出发，赵萌首创提出几何仿真技术，开发出石英微惯导器件芯片工艺专用平台，集成原子法、几何法和深度学习模型模拟和优化石英加速度计和陀螺仪等器件的制造过程，通过精确捕捉并描述蚀刻过程中的关键变量，预测蚀刻步骤对材料性能的影响，设计交互式的工艺参数修改方式进而迭代至最佳设计方案，打通了设计和制造之间的闭环，已直接用于器件开发的工艺优化过程。

在自主晶体蚀刻仿真理论的支撑下，赵萌团队研制出的加速度计、陀螺仪、温度计等微惯导器件核心指标，从落后国外一个数量级到重点项目结题时相关成果经评审认定达到国际先进水平，填补了国家在这一卡脖子领域的空白。

从“理论能做”到“真的做出来”，“要说过程中有什么困难，一块一块分解了啃，已经克服了的就不算是困难了，真正困难的可能是现在还未能攻克的部分”，赵萌平淡地谈起这些年的体会，但十几年的坚持岂是真的没有“困难”。

一位爱与AI深聊的老师

赵萌也会把AI作为交流工具，用于科研思路发散和自我反思，但她笑说这只是工具，科研的推进仍靠扎实的思考和实验。

“没什么事儿的时候就会想要学一个新的学科，也不是学得多么深入，就从我自己比较习惯的‘整体把握’先开始，逐步了解”，在赵萌看来，AI的作用当然不仅仅是一个搜索引擎，但也并不是“权威”，“它更像是一个给我启发和思路的伙伴，主动权和讨论主线还是要牢牢掌握在自己这里”。

不仅自己爱与AI聊天，赵萌还想让学生们也学会如何更好地与AI对话。

“我想要调动学生的自主性，这对他们掌握新知识是有好处的”，利用AI，让学生自主去探索寻找答案，这个过程看似简单，却需要培养学生如何提问、如何进一步探寻、如何辨别真伪等能力，“有的学生问一两个问题就停下或者被带偏了，有的问完之后不知道AI回答的对不对，这些都是在智能时代需要引导学生掌握的新技能”。

带领学生参加国际学术会议

在探索中找到自己的兴趣，并沿着它做下去，这是赵萌走过的路，行之有效，她也想让学生们尝试这样一种可能。“AI有时候是发散的，所以能在它给的回答中受到一些启发，并在其中找到自己的兴趣点，这就很好”，赵萌喜欢与学生就他们的兴趣点进行探讨，这种不是“接受”式的知识获取方式能够帮助学生调动内生动力，“敢质疑、能创新，这是我觉得我们的学生应该具备的能力”。

“重生之我在西电读研究生”，这是赵萌给团队学生设计的AI课题，“这也是我激发学生主动性的一种方式”。

自身特质、MBTI、研究方向、导师风格等等辅助标签都可以加到问题中，向AI提问“假如我重生n次读研究生，我会怎样更好地度过研究生生涯”，“比如有的学生已清楚自己性格内向或者细节把握不到位，那他经过很多次的‘重生’之后，AI会给他一个比较稳定、靠谱的、能够按照学生意愿顺利度过研究生阶段的‘剧本’，对比现在的状况提出哪些地方容易疏漏”，这种有趣且从未尝试过的形式受到学生喜爱，并有更多的学生在好奇心的驱使下开始提问。

对于想要“躺平”的学生，这种“重生”的设定可以帮助他们找到一个更“舒服”的“姿势”，“有的学生为了过得轻松一些，他会发现他就得找哪个课题容易做、怎么学能够快速掌握知识、怎么能尽快把项目做好，看起来是要‘躺’的，但是在这个过程中他还是得主动去查文献、研究资料、做科研，到最后反倒‘躺’不平了”。

要弄清楚“什么是科研”

2023年，赵萌应邀赴兰州大学为土木工程与力学学院的师生作了一场题为《当我们做科研的时候我们是在做什么》的报告。这是一场围绕科研的认识论的探讨，关于怎么看世界、怎么提问题。

在兰州大学作报告

什么是科研？

在赵萌看来，她读书的时候未能完全知晓答案，在毕业后更为漫长的科研生涯里，赵萌一直在思考到底什么是科研。而现在，她的学生也陷入同样的迷茫。

“有一次组会，赵老师给我们设置了一个情境。在一座百余年的城堡里，大家发现窗户的每块玻璃都是下面厚上面薄，所有人就开始探索‘为什么会这样’，天马行空的开始猜，猜对了才会得到更多的线索”，谢雨倩同学加入赵萌团队攻读硕士研究生刚满一年，这样的形式对她而言十分新奇，老师通过“游戏”的方式让学生了解“什么是科研”。

赵萌解释说：“这一套‘游戏’结束后我会告诉大家，开头设定的情境是现象，乱猜的那部分是假设，选择用哪种办法来解释现象是建模选择，向我询问、我给出线索类似文献调研，还有一些地方相当于用软件仿真、实验验证，这些恰恰都是我们在做科研过程中都会遇到的问题和会用到的方法。”

从加入应用力学研究中心负责电子器件力学方向的开拓，再到加入新成立的信息力学与感知工程学院，赵萌常常思考力学、物理学、数学、工程的本质和边界问题。“我时常思考郑院士所说的‘力学要做出让电子信息行业认可的成果’，还有兰大力学团队攻克华为揭榜挂帅问题的例子，一开始有点疑惑，觉得这里面其实是数学或者说是算法问题，很困惑。但后来想通了，虽然‘从现象到物理模型、再到数学模型和计算再到落地实现’是通用的研究流程，但力学是唯一长期全职系统做这件事的学科。数学关注形式严密，物理关注解释规律，工程要结果，力学几百年长期就在这些过程之间打通取舍平衡。我似乎更明白为什么力学在卡脖子问题上能顶上去。”

赵萌开始更加深入地思考力学以及交叉学科人才培养和科研开展，“我现在做研究生培养，更看重三件事，他为什么动、怎么动、怎么协作，分别对应的就是动机、方法、结构意识。动机往往是探索冲动和融入国家愿景的使命感，方法是具体的科研方法和技能，结构意识是群体能够协作完成重大任务的前提。我们现在倡导的‘结构型任务素养’训练，其实就是把这些能力变成可以落地培养的东西”。

“科研一方面是看世界理解世界，是每个人探索未知的原始冲动，另一方面是参与世界，是我们这一代将自己的事业融入国家发展的通道，承担起国家与民族的复兴、驶向星辰大海的使命与任务”，如今，赵萌对“什么是科研”有了自己更深的体悟，“科研不能只是找个现成的研究模仿、加创新点、发论文拿毕业证，而是有兴趣、有能力、会协作，把情怀愿景的系统任务落地推进下去”。

与导学班本科生毕业合影

赵萌对于科研的认知也潜移默化地影响了她的学生们。正在读博二的徐梓博同学说：“科研不只是发发论文，而是要去做别人没有做过的东西，当然，也不能仅仅因为别人没做过去做，必须是这个东西是真正有用的、能够解决一些实际问题的。”

把“团队气氛轻松活泼”写到个人主页里

“我是因为看到赵老师的个人主页里写了‘团队气氛轻松活泼’，再加上跟我本科专业相关，就申请了”，谢雨倩同学笑着坦言，进入团队后发现老师“所言非虚”，“团队氛围特别好，组会不是给老师交差，大家都是互相提意见，相互促进、共同进步，让我提升特别快，而且老师很尊重我们每个人的兴趣和意愿，的确是因材施教”。

赵萌指导团队学生

徐梓博同学也是被团队氛围吸引，“赵老师的团队跟我读研时候的不太一样，跟我本科或者研究生同学们后来所在的团队也不一样”，至于是哪里不同，他也很难清楚地罗列，“就是觉得这个状态是我觉得特别理想的，而且通过组会、和老师沟通，我变得爱思考、有逻辑，这些也对我的生活产生影响，生活中遇到很多事儿也能静下来思考，就不会觉得有些事儿很乱或者是很糟心”。

赵萌从未听过学生们这样的反馈，直言是“意外收获”。

教学、科研、带学生、外出交流学习……赵萌乐此不疲，“脑子就没停下来过，感觉一直在想事情，但这份事业我做的比较开心，我愿意去想”。

从物理的爱好者到青年科学家奖的获得者，这条路赵萌走了30多年，心怀热爱、探索不止，从未停歇，也从未错过对路边风景的欣赏，“这个奖对我来说更像一个‘外部锚点’，给了我一种确定性和安全感——说明我做的事有被看见、有意义。这让我可以更安心地、自由地去继续推进，那些可能更长期、更冷门但对科学、对人类、对国家都更值得做的工作和方向”。

记者 / 王 格

排版 / 李伊祁（融光工作室）

编辑 / 王冠玉

责编 / 王 格

出品 / 党委宣传部（融媒体中心）