宋冰
华东理工大学信息科学与工程学院自动化系系主任、副教授
2024年10月23日，2023年度上海市科学技术奖名单公布。198项获奖项目中共有1856位完成人，年纪最轻的第一完成人是1990年出生的华东理工大学（以下简称“华理”）副教授宋冰，他牵头的项目获得自然科学奖二等奖。“中青年成为上海科技创新的中坚力量”成为各主要媒体报道的重点，这些报道都会提到宋冰。也因此，宋冰进入更多人的视野。我也上网查了有关宋冰的信息，大致知道他和他所在的项目团队是从数据驱动角度来对传统的工业过程作监测预警，用现在时髦的话语，就是用人工智能（AI）、大数据分析来赋能工业生产过程，使之运行得更安全、稳定、高效。这样的人选自然也是“今日启明星”希望的受访者。于是就有了几周后在华理信息科学与工程学院对2021级星友宋冰的采访。
参加上海市科学技术奖励大会
“年纪最轻的第一完成人”这个描述让我对这位采访对象先有了一点经验上的画像，这大概会是一位学霸型的早慧男生吧。见了面，感觉他有超出年龄的沉稳，考虑问题之冷静及执行之果断也让我印象颇深，譬如他仅用4年零3个月就完成了硕博连读的所有指标，提前近2年获得博士学位。我采访过的启明星不少，其中很多星友的成长之路都给人留下难忘的印象。宋冰星友的成长之路会是怎样的呢？他有什么秘诀？
学习成绩从小到大都是中等偏上，从未为此焦虑
其实这位被访星友的早年生活极其普通。宋冰1990年4月出生于河南开封，他的父母都在事业单位工作，长他不到2岁的姐姐医学院检验专业毕业后在省人民医院工作。父母有稳定的工作和收入，十分重视孩子的教育，当然也有能力和时间在教育上帮助孩子，他们注重教育的方法，但对孩子的学习不干涉，也不给孩子压力。文化和教育氛围浓厚、宽松的家庭，对孩子的性格和心性会有潜移默化的影响，这方面宋冰可能是一个样本。他说从没有受到家里给他的学习压力，生活比较快乐，想出去玩就去玩。宋冰的学习成绩从小学到初中都是中等偏上，初三起到高中达到班级前5～10名，但几乎从未达到过数一数二的名次。“在学习成绩上我的心态一直比较好，直到大学也是前5名左右，但我从未为此焦虑过。”遇到事情时，宋冰习惯做出自己的选择，其决定的过程父母都是理解、支持和信任他的。
进入华理后，宋冰还是一如既往地“稳扎稳打”，成绩也是居于班级前五六名。大三结束后因为前三年的成绩够得上保研，他得到了本校保研或申请到外校保研的机会。机会的骰子又一次给到了他。有一个插曲就是宋冰的女朋友（后来他的太太）是与他同在华理、同届同专业的河南老乡，同时获得保研机会的她选择到北航。“我俩分数差不多，但我经过慎重考虑决定留校保研。”宋冰的理由是他不太愿意冒不必要的风险，毕竟去外校读研要适应环境，会浪费一段时间，但在母校会非常熟悉环境和老师。关键是宋冰意识到读本科是看学校的知名度，读研究生更多的是看导师的学术背景。获得保研资格的他在大四起就通过双向选择投报到时任信息学院院长、二级教授侍洪波教授的门下。也就是说，宋冰实际上从大四下学期起就进入了侍教授的实验室，跟着导师开始做课题研究了。讲起这段往事，宋冰还是为自己庆幸：如果到了外校肯定不会这么顺利，新的环境要处理很多人际关系，很难全身心投入。
追随导师，进入“数据驱动的过程监控”之门
宋冰的硕博题目“数据驱动的过程监控”是在听了导师的介绍，引起了他强烈的兴趣后确定的。宋冰介绍，这个课题就是把大数据分析技术用到工业过程。那时（2012年）大数据开始有点热门了，华理的强项之一是做传统工业过程中的建模分析。当时工业过程监控主要依赖单传感器报警，但大都还未引入数据分析和智能技术做决策、预测等。工业过程很复杂，一般传统工业过程要用到上千个传感器。而传感器通常会有一个控制限，超过某一数值就会报警，如此频频报警，铃声不断，久而久之，监控室管理人员就习以为常不当回事。这种传统监控中经常出现的问题，用行话来讲就是所谓的“报警泛滥”，背后折射的是报警准确率不高导致的效率不高的问题。
宋冰参与的课题是把上千个传感数据用侍老师团队开发的算法进行处理，这个处理考虑到了不同传感器数据之间的关联性，比如说压力和温度两者之间是有某种关联的，根据两者的因果性、相互作用把它们勾连起来（传统监测设置对不同的监测对象是分开响应的），然后再结合一些工业过程机理对传感器数据进行分析，根据相关性统筹设置。宋冰举了他们为某炼焦过程建的监控系统的案例。之前的系统有一定的误报率，现在安装了华理这个系统后误报率几乎为零，而且能更准确反映过程的运行状态。宋冰与团队的做法是，先分析炼焦过程离线数据的特性，然后用机器学习领域的算法，引入对这些数据的分析建模。宋冰说，他们做的其实就是人工智能赋能传统工业安全运行，这也是对国家安全战略的一种积极响应。
访谈中，宋冰一再提到侍洪波教授对他的影响和帮助，尤其是侍老师严谨的治学态度，“他要求我们必须深入现场找到问题，必须对要研究的问题很清楚。侍老师对所指导的学生始终很负责、很尽责，学生提的问题，他都会一一解答”。
经历过三稿被拒的“至暗时刻”，成果超标得以提前毕业
研二上学期，宋冰发表了第一篇英文SCI论文，从投出到发表比较快。这让他觉得自己蛮顺利的。2013年研二下学期，状态甚好的宋冰先后撰写了三篇论文，内容分别涉及数据驱动过程监控中的三个具体问题，即工业过程中的多模态、非线性和非高斯，并给出了解决方案。三篇论文投到三本不同的杂志，都是行业内的SCI顶级期刊。但没有想到的是这三篇都被拒了，理由主要是创新不够。尽管宋冰也知道这类顶级期刊的拒稿率通常达80%，但是三篇稿件在一周内接二连三遭拒的事实让他懵了，一下子很难接受，“那段日子可以算是自己人生的至暗时刻。也因为前面比较顺利，第一次遇到拒稿，而且是一周之内被拒三篇，突然有一种跌入深渊的感觉”。关键时刻导师鼓励他不要沮丧，建议他把自己的工作完善后再去考虑争取其他可能性。宋冰说在自己自信心大受影响时，是侍老师的安慰帮他走出了那段困难期。振作起来后的宋冰结合退稿信里提出的理由，用了两个月时间完善了三篇文章，“仔细想想这些拒稿理由帮助我对过程和结果的表述更全面了”。完善后的这三篇稿件后来都被领域内认可的期刊录用了。“这件发生在研究生期间的事对我的影响和帮助非常大，甚至终生难忘。它让我真切感知到人生总有起起伏伏。换个角度看问题，坏事也可能是好事。”
华理硕博连读研究生通常的学制是6年，但毕业指标（成果）如达到后可以申请毕业答辩。华理当时对博士毕业的要求是一篇SCI、两篇EI。而4年零3个月里，宋冰的SCI第一作者论文已有7篇，非第一作者有近10篇。通情达理的侍老师同意了他的毕业申请，加上当时师兄师姐都很支持他，这样，宋冰也成了以近2年时间提前毕业的博士。如果追溯一下，这与他选择了更契合自己的留校保研，从大四下就开始进入研究生课题不无关系。因为求学时间节省了近2年，这样入职就早了。这也是媒体在报道2023年度科技奖获奖者时说宋冰是最年轻获奖者的内在原因。
积多年之功成就的自然科学奖二等奖
宋冰（左三）与侍洪波教授（左四）一起参加学院毕业典礼
说到获奖，宋冰作为第一完成人获得了2023年度上海市自然科学奖二等奖，获奖项目是：非平稳工业过程运行状态监测预警。关于这次获奖工作，宋冰介绍说，这个工作的贡献在于他们通过工业过程运行的一些机理，把异常过程进行理论分析以及数据分析，从而系统给出了实际工业过程中面对非平稳运行数据时监测预警模型构建的系列新方法，并且能清楚分析表征数据与现象之间的关联。
对这项积多年之功的成果是报自然科学奖还是科技进步奖，一开始侍老师和宋冰他们是有过斟酌的，最后决定还是报自然科学奖。因为科技进步奖关注的一项指标是成果（技术）所产生的经济效益，而他们这个成果实际上不容易算出直接的经济效益，而是解决了行业中一直未能得到解决的痛点问题。报自然科学奖的难度会更大一些，关键是要提炼出科学问题，并提供如何解决问题的方案。
宋冰说回过头来看，其实这次获奖给他的启示也是很深的，或者说再次证明了他们所走的这条路是对的：“我们报的材料是面向实际工业过程，这个过程中拿到的数据与仿真模型得出的数据是有区别的。基于仿真数据训练的监控模型与实际工业过程往往难以匹配，也无从落地应用。而我们是面向、针对工业过程中真实存在的问题，在求解的过程中建立了精益型的模型。”宋冰再以某工业过程为例：传统方法的故障漏报率达18%以上，用了我们这个系统，漏报率降低到0.5%以下。此外，一个项目中的储能电站的运行监测用了他们的系统后，预警时间可提前30分钟以上。
从实际生产过程中凝练关键科学问题
入行以来的十余年时间里，宋冰和项目组同事围绕国家推进大型工业过程全生命周期智能安全高效运行的重大需求，从实际生产过程中凝练关键科学问题，取得了以下原创性成果：针对传统监测方法仅利用过程数据无法辨识故障对关键性能指标影响的难题，率先建立关键性能指标相关及无关特征差异化提取通用机制；针对多模态难题，率先提出融入时序信息的模态划分理论，提出了降低多模态过程运行状态监测复杂度的系列新方法；针对动态时变难题，创新性提出了自适应建模、监测及预警整体解决方案，提出了降低动态时变过程运行状态监测误警率的系列新方法。
因为以上突出的成果，宋冰这些年进入了自己学术生涯的收获期：围绕自己的研究方向（智能监控、故障诊断、数据挖掘、多源异构数据融合等）发表SCI/EI 期刊论文 79 篇，其中，中国卓越期刊论文 9 篇，第一作者论文 19 篇，通信作者论文 13 篇；相关研究成果在多家企业落地应用；主持包括国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年科学基金项目、上海市青年科技启明星人才项目等 12 项课题。在教学上，宋冰承担了给本科生和研究生授课的任务，每周二到周四排了课，也要给学生批改作业。作为博导、硕导，他带教了多位研究生，每周都有跟研究生交流的组会安排。
除科研和教学之外，宋冰担任了信息科学与工程学院自动化系系主任等管理工作。他还是中国化工学会智能制造专委会秘书长、中国自动化学会技术过程的故障诊断与安全性专委会委员、中国指挥与控制学会智能控制与系统专委会委员等。
新的一年里能多点时间陪伴女儿成长
宋冰与女儿的合照
以上排得满满当当的背后是挤压已经非常有限的与家人在一起的时间。目前的情况是宋冰双休日能有一天在家陪伴刚满三岁的女儿，家人已很满足了。他平时到家经常是晚上九点或十点后，女儿已入睡了，以致于有时女儿都有点不认识这个爸爸了。说到这里，外表看上去很阳刚的宋冰语中有点哽咽。是的，这个年头在外面奔波拼搏的职场年轻人，哪一个没有内心对家人的歉疚？2025年新年钟声即将敲响，如果问宋冰新的一年里的最大愿望是什么，我更愿意听到的是，他能多留一点时间给自己和家人，多一点时间给最需要父爱的女儿。这一点，宋冰一定会从心底里赞同的。
江世亮采写于2024年12月25日
