国内首创!华东师大牵头研发项目获上海市科技进步特等奖

2020年05月19日11:10  来源:人民网-上海频道
 

人民网上海5月19日电 近日,由华东师范大学牵头,华东师范大学软件工程学院创院院长、中国科学学院院士何积丰作为第一完成人的《面向重大工业装备核心控制软件的安全可信保障技术及应用》项目荣获2019年度上海市科技进步特等奖。

做好做精铸剑的磨刀石 保障安全攸关领域自主可控

如何保障高端装备控制软件的安全可信是国际公认的重大挑战,特别是我国航空、航天、轨道交通和电力控制等安全攸关领域,其重大装备的核心控制软件的研制技术,例如软件验证、分析、测试与质量评估等,急需解决技术与工具产品的自主可控问题,以支撑我国经济转型升级,打破国外在该领域的垄断。

高可信技术是保障核心工业软件成功研制的关键手段。正如何积丰院士所言:“控制软件是工业重大装备的中枢,是国家利器。要让它足够锋利,就需要优良的磨刀石。我们就是把铸剑的磨刀石做好做精,这样来提高重大装备核心控制软件的质量,确保它们安全可信。”

项目参研单位聚焦我国重大工业装备核心控制软件的软件安全可信保障技术,对接国家“自主可控”战略部署,历经十余年深入研究,以产教学研协同创新为路径,攻克了软件安全可信保障技术的三大难题,即正确性“验证难”、可靠性“保障难”与复杂性“分析难”。

项目组采用形式化分析、测试与验证等核心技术,首创形式化统一建模理论与多维度验证技术,解决了困扰国际学术界二十余年的难题;构建了面向信物融合的多层次仿真与测试技术,支撑卡斯柯信号有限公司(国内排名第一)的地铁信号系统成为国内首个获国际最高安全认证SIL4的信号系统;发明了不确定环境下多属性量化评估与分析技术,应用于载人航天工程等一批国家重要任务。

科学研究从产业实际出发 社会和经济效益显著

项目的一大亮点是形成了系统化的自主可控软件开发工具链,覆盖了重大工业装备核心控制软件开发的全生命周期。据统计,完全知识产权的形式化建模、测试与验证工具11款,已经形成商业化产品的达6款。其中,自主研发的软件自动化测试工具SmartUnit更是成为了国内首款通过国际上公认标准TUV功能安全认证的测试工具。近三年,来仅工具销售额即达到了1.5亿。项目成果形成了“理论-方法-技术-产业应用”的良性循环。“我们一直希望,我们的科学研究工作,是能从产业实际出发,提炼科学问题,再通过研究成果的应用来验证我们的想法,最终形成核心技术去解决国家所面临的问题。”何积丰院士说。

在这样的共识下,项目团队潜心研究探索,并在实践中不断完善。历经十余年,该项目已产生了显著的社会和经济效益。项目新增直接经济效益和利润累计超14.2亿元人民币,实现利润超2.1亿元人民币,间接带动了千亿产值的产业效益。

项目成果成功支撑了“风云四号”卫星发射、“神舟八号与天宫一号对接”以及“探月工程月地高速再入返回器”等在内的多项重要航天任务;项目参研单位卡斯柯信号有限公司完全自主研发的TRANAVI城市轨道交通信号系统解决方案,成功部署于东非地区的第一条城市轻轨,即埃塞俄比亚的斯亚贝巴轻轨,成为中国第一套“走出去”的自主信号系统解决方案,有力地支撑了“一带一路”倡议。

2018年,在该项目的支持下,作为支撑上海科技创新中心“四梁八柱”的重要创新力量——上海工业控制系统安全创新功能型平台正式成立。该平台是以可信软件构造为核心技术,聚焦轨道交通、航空航天、汽车电子和电力控制等安全攸关领域的软件研制,是上海市首批推动建设的18个研发与转化功能型平台之一。平台的建立也是项目长期以来有力支撑上海科创中心建设、辐射长三角地区,带动相关产业发展的落地的重要举措。

“80后”挑大梁 探索出有别于传统科研模式的新路

该项目的完成团队是一支团结、拼搏、富于创造性、充满活力的队伍。以何积丰院士为队伍的主心骨,项目组成员来自五湖四海,既有从美国、日本回来的青年海归教授,也有国内院校培养的人才,同时也汇聚了一批来自重点领域企业的研发和技术骨干。团队年龄结构合理,一大批青年才俊已经在项目中起到中坚作用。在何积丰院士看来,各类不同风格和研究背景的同志在一起,更容易激发灵感。“我们的队伍里,‘80后’的同志也已经挑大梁,这一点对长期发展来说很重要。”据统计,项目15名主要完成人中,“80后”青年科研工作者就有6名。

项目成功的一大重要因素是发挥了“举国体制、团队作战”的威力,并且在机制层面尝试创新。从一开始,这支队伍就在探索一条有别于传统科研模式的新路。在项目的发展历程中,高校、研究所和企业的合作则显得高度融合。华东师范大学软件工程学院的教授们与企业研发团队,一直以解决行业一线问题为目标,其知识产权和工作模式,体现了极高的协同性。院士工作站,落户卡斯柯信号有限公司;中电科32所则与华东师范大学联合组建了国家工程中心。正是这样的机制创新,充分挖掘了项目参与方的各自优势条件,为项目成功奠定了基础。

项目组成员致力于实现“产教学研”的深层次融合,支撑产业和院校的长期化高质量人才培养。由项目单位研制的测试工具在软件工程顶级学术会议ICSE上获国际计算机协会(ACM)学生学术竞赛研究生组金奖,这是中国大陆高校研究生首次在软件工程类顶级国际学术竞赛获此殊荣。多年来,近千名高端软件人才从这里出发,投身于轨道交通、航空航天、汽车电子和电力控制等领域,有效提升了我国可信软件研究的国际竞争力,极大推动了软件可信技术在工业界的转化与应用。

回顾十余年创业历程,令团队成员感到自豪的,是这支队伍在长期工作中自然形成的团队文化:要“仰望星空”,以天下为己任,对接国家战略,勇于挑战根本问题;要“脚踏实地”,“把论文写在祖国大地上”,形成核心技术、切实解决行业问题;要有务实的工作态度,拒绝浮躁心理,不盲目追逐热点,坚持长期专注探索,“甘坐冷板凳,十年磨一剑”;要有宽广的视野胸怀,勇于善于拼搏、敢于直面国际竞争以“推动中国制造向中国创造转变”;要有开放的创新思维,勇于突破发展瓶颈、善于完善创新机制、“搭建创新服务平台,推动科技和经济紧密结合”。正是这样的精神力量,项目组克服了科研道路上的各种困难,解决了一个个难题,最终形成了令人瞩目的成果。

未来,项目团队将一如既往紧密围绕“中国制造2025”国家战略和“一带一路”倡议等,聚焦我国自主可控安全攸关软件产业,为国产大飞机、深空探测和新型轨道交通信号系统等重大国家级技术攻关提供共性技术,通过协同创新和产业化应用形成自主可控软件人才和产业的集聚效应,为上海科创中心及长江经济带建设提供有力支撑,引领我国自主可控软件产业发展,在国际上形成高端装备核心软件的“中国制造”品牌。

该项目的成功离不开包括国家自然科学基金委员会、科技部、上海市科委和上海市经信委在内的多方支持。2011年项目获得国家基金委创新群体项目资助,并于2014年获滚动资助;同年,获得科技部首个信息物理融合系统主题863研究项目“面向信息-物理融合的系统平台”资助;2015年,再获国家自然科学基金重大研究计划重点项目资助。项目研究期间,共授权发明专利27项,获得软著62项,制定行业标准2项,出版英文专著1本,发表高水平论文60篇,获得包括教育部自然科学奖一等奖在内的3项省部级以上奖励。自2008年1月起,项目第一完成人何积丰院士担任国家自然科学基金委“可信软件基础研究”重大研究计划首席科学家,支持全国科研院所项目107项,并获得何梁何利科学与技术进步奖及上海市科技功臣、全国优秀科技工作者等称号。

(责编:葛俊俊、韩庆)
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