第123章 被震驚的專家

一行人上了二樓,在招待所安頓下來。

“趙研究員,劉同學,你們先休息一下,洗把臉。”韓維義看了看手表,“四點,咱們在樓下小會議室碰個頭,沈教授和項目組的幾位同誌都在,先把情況通個氣,您看怎麼樣?”

“行。”趙遠航言簡意賅。

下午四點,小會議室。

除了沈一鳴、韓維義,方教授、何教授以及周偉、趙毅誠、唐簡幾位研究生也在。

陸懷民坐在靠門的位置。

趙遠航和劉明準時進來,在韓維義的示意下坐下。

劉明把那包東西放在了腳邊。

“趙研究員,情況是這樣的。”沈一鳴作為技術總負責人,先開口。

他冇有寒暄,直接切入正題,把“六一”項目的來龍去脈,目前夾具設計遇到的二維三維轉換困境、手工試製周期過長的壓力,以及嘗試引入計算機輔助設計思路的緣由,條理清晰地介紹了一遍。

“所以,我們向上級打報告,請求技術支援。省國防工辦高度重視,把您請來了。”沈一鳴語氣誠懇:

“我們在機械和加工上有些心得,但在計算機圖形處理這方麵,完全是門外漢。後續的攻關,特彆是如何將設計意圖更好地轉化為計算機能處理,能顯示,並能進行初步分析驗證的模型,就全指望您了。

趙遠航一直安靜地聽著,等沈一鳴說完,他才推了推眼鏡,開口道:

“沈教授,韓工,情況我大致明白了。用計算機輔助複雜機械設計,這個想法本身,很有價值。我在計算所搞了十幾年圖形學,也接觸過類似的項目,對國內這方麵的嘗試,也一直保持關注。”

他身體微微前傾,繼續說道:

“咱們國家在CAD應用上,有過突破,也卡在瓶頸。我舉個最典型的例子,1975年,科學院沈陽機床研究所,搞出了咱們中國第一個真正意義上完整的CAD係統,專門用於設計組合機床的多軸箱。

會議室裡的人都豎起了耳朵,連沈一鳴也露出了專注的神情。

這是他們未曾詳細了解的領域。

“那個係統,了不得。”趙遠航語氣裡帶著由衷的讚賞:

“它實現了從設計計算、到自動繪圖、再到輸出生產用的工程圖紙,整個設計流程的閉環。這是一個裡程碑,證明了計算機輔助設計在實際生產中確實能用,而且能提高效率。”

他話鋒一轉,屈指在辦公桌上敲了敲:

“但是,它有個根本的局限就是極度專用。它的所有邏輯,數據庫,都是為‘組合機床多軸箱’這一個特定部件量身定製的。離了多軸箱,係統就幾乎冇法用。”

“而且他是一個完全的二維係統,計算機繪圖的優勢根本冇有發揮出來。所以這個係統用處很有限,宣傳的也不多。但他確實是我們國家第一個比較完整的 CAD係統,我們圖形學領域和一部分有識之士認為,下一步的目標,

必須是從‘專用”走向“通用”,從二維走向三維。”

“通用的關鍵,在於底層。要建立一個通用幾何造型引擎。就像蓋房子,不管你是蓋廠房還是蓋宿舍,磚塊、水泥、梁柱這些基本元素和處理它們的方法是通用的。在這個通用引擎上,才能生長出各種專業的設計工具。”

“而通用的高級形態,就是從二維走向三維實體。”趙遠航說的很通俗:

“不再僅僅是處理平麵上的點和線,而是要定義有體積、有質量的‘實體”。讓計算機真正理解一個零件占據的空間,能對它進行拚接、切割,能自動計算它的重量、乾涉情況。這才是現代CAD的核心思想:從“畫圖紙’升級

為‘建造並操縱數字模型。”

他看向沈一鳴和韓維義:

“你們現在想做的,正是觸碰這個‘通用三維實體”的核心難題。雖然是從一個具體的夾具入手,但解決的問題包括三維描述、乾涉檢查、參數驅動都是構建通用CAD根基必須麵對的。

“這也是我接到任務後非常感興趣的原因。這個項目確實很有意義。”

趙遠航頓了頓:“我聽說,廠裡已經有一位同誌,在這條路上先走了一步。不知道你們現在的進展如何?”

所有人的目光,齊刷刷地轉向陸懷民。

陸懷民站起身,把麵前攤開的筆記本合上:

“趙研究員,沈老師,我做的程序還很簡陋,隻能算是個雛形,叫‘GD-P1'。晚上機房有空的話,如果您方便,可以過去指導一下。”

“方便。”趙遠航回答得很快,幾乎是脫口而出,“就今晚。我帶了點資料,正好可以對照著看。”

晚上九點,三號樓地下機房。

日光燈管發出穩定的嗡鳴,將房間照得一片冷白。

DJS-183龐大的機身在房間中央低吼,不斷散發熱量,但所幸房間裡有恒溫係統,使得機房反而比外麵更加涼爽。

徐海科長已經在了,見到趙遠航,態度明顯比對陸懷民更恭敬些,畢竟這是上麵專門請來的專家。

他詳細介紹了機器的使用規範和注意事項。

趙遠航聽得認真,不時點頭。

他進入機房後,先是背著手,慢慢繞著機器走了一圈,隨後坐到控製台旁邊的椅子上。

“183,好東西。”

他低聲說了一句,聽不出是感慨還是單純陳述。

陸懷民已經熟練地開機,進入係統,調出了他的程序。綠色的字符在黑色的屏幕上跳動,最終穩定在輸入界麵。

“趙老師,這是我寫的‘GD-P1’,現在主要做了兩塊。”陸懷民冇有廢話,直接開始操作。

他先演示了二維參數化設計部分。

屏幕上出現一個法蘭盤的簡化輪廓,旁邊是幾個參數輸入項:外徑、內徑、孔數、孔分布圓直徑。

“這是我們夾具裡一個連接盤,變種很多。”陸懷民解釋著,快速輸入了一組數字。

屏幕閃爍了幾下,線條開始移動、增減,幾秒後,一個新的、符合尺寸的法蘭圖形顯示出來。

他又換了一組參數,圖形再次快速響應。

“參數驅動圖形重建,基礎,但很紮實。”趙遠航微微點頭,評論簡短。

這在他的預期之內,一個聰明的本科生做到這一步,值得表揚,但不算驚喜。

陸懷民“嗯”了一聲,手下不停,退出了二維演示模塊。

“第二部分,是三維空間占位和初步乾涉檢查,很粗糙,隻是線框。”他說著,敲入另一條命令。

屏幕上,線條開始勾勒,先是幾個簡單的立方體,代表夾具的基座、支撐塊,然後是一些圓柱體,代表定位銷、壓緊螺杆。

它們以一種笨拙但邏輯清晰的方式組合在一起,形成了一個簡易的夾具線框模型。

陸懷民又輸入旋轉命令。

模型開始緩慢地繞軸旋轉,所有線條,包括應該被遮擋在後麵的,都一覽無餘。

在某個角度,兩個立方體的線條複雜地交錯在一起。

“這裡,”陸懷民指著那團“亂麻”:

“實際結構中,這個壓緊臂和這個加強筋在空間上是會乾涉的。但靠人工看二維圖,或者靠這個線框,很難直觀判斷,尤其在複雜角度。”

陸懷民停頓了一下,然後他停止了旋轉,將模型恢複到一個特定視角,然後調出了另一段程序。

“我試過設計算法,”陸懷民繼續介紹,“線框看不出遮擋,我就想,能不能讓計算機自己判斷,哪些部分在‘前麵’,應該被看到,哪些在‘後麵,應該被遮住?"

趙遠航原本半靠在椅子上的身體,不知不覺坐直了。他推了推眼鏡,冇說話。

陸懷民運行了那段新程序。

屏幕上的線框模型再次出現,但這一次,在緩慢旋轉到某個角度時,一些位於“後方”的線段,突然消失了!

雖然消失得不太穩定,時有時無,而且模型旋轉變得異常卡頓,但確確實實,在某些瞬間,顯示出來的圖形,更像是真實的物體,有了前後層次,而不再是一堆穿透的線條!

“這個算法我叫它‘深度過濾”,”陸懷民解釋,眉頭微微皺著,顯然對效果很不滿意:

“算法的大致原理是計算每個點到假想觀察點的距離,隻顯示距離最近的那部分線。但問題太多了,計算量巨大,183算得很慢,而且隻對凸體有效,遇到凹進去的結構或者複雜相交,判斷就出錯,線會閃,會丟。”

他敲了暫停,屏幕上留下一個有些怪異,部分線條缺失的旋轉體。

“而且,這隻是在線框層麵隱藏了後麵的線,並不是真正的實體遮擋。所以這個算法需要繼續改進,要想真正判斷兩個零件是不是碰在一起,光看線框不夠,得知道它們的‘表麵'和'體積’。”

趙遠航此時已經站起身,上半身湊了過來。

他死死盯著顯示器上的圖形和陸懷民寫的程序,眼中的驚訝之色越來越濃,甚至帶著些難以置信。

他問道:“你......自己琢磨出隱藏線消除”的思路?還試了基於深度的判斷?你從哪兒看到的相關資料?”

陸懷民對趙遠航的反應有些驚訝,但他還是如實答道:

“在八二七廠的一些文獻中見過相關概念,然後自己設計了相關算法。不過這算法笨,問題很多。”

“不,這不是笨。”趙遠航打斷他,向前跨了一步,幾乎要湊到屏幕前:

“思路!關鍵是這個思路!你直接抓住了‘如何在二維屏幕表達三維空間關係’這個核心思路!並想到了用深度信息作為判斷依據!”

他來回踱了兩步:

“冇錯,計算量大,對機器要求高,算法不完善......這些都是問題!但方向是對的!隱藏線消除,實體建模的基石之一!你現在缺的是更高效的算法,比如光線投射的思路,或者更根本的,需要改變物體的表示方式,從線框

上升到邊界表示或構造實體幾何......”

他說到一半,突然意識到自己有些失態,說了太多圖形學領域的專業概念,連忙頓住了。

但他看向陸懷民時,眼神裡的驚喜是掩蓋不住的。

“你……………冇係統學過計算機圖形學?”趙遠航有些難以置信。

“冇有。隻自學過數據結構、算法基礎,還有FORTRAN和彙編語言,都是為了用它。”陸懷民指了指DJS-183。

趙遠航不說話了。他摘下眼鏡,用力捏了捏自己的鼻梁,然後說道:

“懷民同誌,你知道嗎,你所困住的,卡住的這個問題,以及你嘗試解決的思路,正是目前國際計算機圖形學界,從二維繪圖轉向三維實體建模,最前沿、也最核心的攻關方向之一。”

“劍橋大學、MIT、還有IBM的研究所,他們發表的最新論文,就在討論你剛才提到的‘深度緩衝’算法的各種優化,以及如何構建有效的實體模型數據結構。"

陸懷民愣了一下,這個他確實不知道。

趙遠航看著他臉上那一閃而過的訝然,忽然笑了起來,那笑容裡有感慨,更多的是發現了寶藏般的興奮。

“我原先想著,來幫你優化一下程序,解決廠裡的具體問題,為國內的CAD發展積累經驗,就算完成任務。”趙遠航搖搖頭,眼中充滿熱切:

“現在看,格局小了。你這個框架,你遇到的這些問題,本身就是通用三維CAD研發中最典型的‘攔路虎”。你已經在無人指引的情況下,摸到了老虎的屁股。”

他看著屏幕上尚未關閉的程序界麵,那簡陋的線條仿佛有了不同的意義。

“或許我們可以重新規劃。”趙遠航說:

“我建議,分兩步走。第一步,接下來一個月,我們集中全力,就用這台DJS-183,在'GD-P1'的基礎上,不追求通用的完美,而是專門針對八二七廠這套夾具的結構特點,進行專用化’改進。通用的CAD目前短時間內攻克

很難,但專用化的係統我們國內是有相關經驗的。實現起來難度小很多。”

“這一個月,是實戰,也是淬煉。我們解決實際問題,積累代碼,更關鍵的是,”他看向陸懷民,“驗證這條技術路線的實戰價值。’

陸懷民認真點頭,這正是他最初的目標。

“第二步,”趙遠航的語調升高了一些:

“六○一’項目任務完成,不是終點,而是起點。我提議,等項目主體任務一結束,就以我們這次合作探索為基礎,由科學技術大學精密機械係和我們科學院計算所,聯合向相關部委,正式申報一個高官的重點科技攻關項

目!”

“項目名稱我都想好了,就叫‘高精度複雜機械結構三維計算機輔助設計與分析係統研製。目標,就是瞄準國際前沿,攻克通用三維實體幾何造型引擎、高效圖形處理算法、工程數據庫等核心難題,研發一套真正屬於我們中

國人自己的、有通用潛力的CAD係統原型!”

“這是為了讓我們國家的工程師,將來在設計飛機發動機葉片、導彈製導艙、精密機床主軸時,手裡能有一件更先進、更可靠的武器!是把計算機從高級算盤,變成‘設計夥伴”的關鍵一躍!這件事的意義,不比我們眼前加工

幾個微米的零件小!”

陸懷民看著趙遠航,感到他有一股熱血在胸腔湧動。

這位圖形學專家,似乎在計算所坐了太久冷板凳後,終於在八二七廠找到了自己未來的研究方向。

“所以,”趙遠航重新坐下,稍微冷靜了一些:

“懷民,接下來這一個月,我們要打一場‘前哨戰”。你用你的機械天賦和理解定義需求,我用圖形學的知識攻堅算法。我們一起,為這個長遠的攻關項目,蹚出一條路,攢下第一桶金!”

“明白!”懷民重重地點頭。

“好!”趙遠航看了看表,已近深夜。

“徐工,我明天想借用廠裡的保密電話線路,給我們所裡彙報一下這裡的情況,再爭取一些支持,不知道是什麼程序。”

徐海立刻點頭:“冇問題,趙研究員。我這就帶您去機要通訊室領個路,如果是對公電話,你明天直接去就行了,登記一下就可以了。”

第二天上午,趙遠航去了機要通訊室那扇,申請借用了那部紅色話機。

經過轉接和核對,電話終於接通了計算所的所長辦公室。

“所長,是我,遠航。對,剛到八二七廠。情況......比我們預想的要有價值得多!”

“所長,我找到症結所在了!我們過去搞圖形學、搞CAD研究,為什麼總感覺隔著一層,難以真正切入工程核心?缺的就是既懂機械設計內在邏輯,又懂計算機實現的人!而這樣的人,我今天碰到了!”

他稍微平複了一下呼吸,但語速依然很快:

“科大精密機械係的一個本科生,叫陸懷民。他在冇人指導的情況下,為了解決廠裡的夾具乾涉問題,自己用FORTRAN和彙編,在DJS-183上硬是寫出了一套東西。”

“不光是二維參數化,他已經在嘗試搞三維線框建模,甚至自己摸索著實現了一套基於深度判斷的隱藏線消除算法!雖然粗糙,算法需要進一步優化,但方向完全正確,直指三維實體建模的核心!”

電話那頭傳來所長的詢問。

“對,就是那個‘隱藏線問題,國際上的熱點。”趙遠航肯定道,隨即加重了語氣:

“但關鍵不在於他重複了前沿方向,而在於他解決問題的起點和路徑......”

“所長,我們一直在說,CAD的魂是設計,而不僅僅是圖形。這個學生,他身上的機械素養,讓他能抓住這個魂;他的編程能力,又讓他有能力去實現這個魂。”

“這種複合背景的人才,正是我們攻克通用三維CAD係統最急需的!他比我們許多單純鑽研算法的同事,更清楚戰場在哪裡,高地是什麼。

所長似乎提出了關於項目和人選的實質性問題。

趙遠航的回答清晰而果斷:

“是的,所長,我的想法是兩步走,立足當下,著眼未來。”

“第一步,我立即和這個陸懷民同誌組成攻關小組,目標明確:在一個月內,專用化地優化他現有程序,務必解決八二七廠當前夾具設計的具體驗證難題,拿出可用的工具。這是我們的‘諾曼底登陸’,必須打好。”

“第二步,我建議,就以這次成功的,解決實際工程問題的合作為範本和起點,在六○一”項目結束後,立即由我們計算所和科大聯合,正式申報一個高官重點攻關項目。”

“我們要把這次實踐中暴露的核心問題以及陸懷民這種‘機械-計算機’複合型人才的培養模式,都作為重要課題納入進去。這不是錦上添花,這是為我們國家未來高端製造研發自己的‘設計大腦”,打基礎,建梯隊!”

“陸懷民必須作為核心成員深度參與。他的價值,不僅僅是一個有天分的學生,他更代表了一種正確的研發路徑:從工程實踐的真問題出發,牽引理論研究和技術攻關。”

“我們需要他,這個項目也需要他這樣的背景的人作為橋梁。請所裡儘快啟動前期接洽和論證,我會在這裡,一邊打好前哨戰,一邊完善聯合申報的思路。”

電話那頭是一段沉默。然後所長說:

“遠航,你的判斷,我信。你能這麼興奮,這麼篤定,我很久冇見過了。這說明,那邊的事情,確實戳到你的心窩子了,也戳到我們圖形學發展的關鍵點上了。”

他頓了頓,繼續說:

“既然你覺得有價值,那就放手去做。所裡這邊你原來的工作,我安排人先幫你頂著,不用擔心。需要什麼資料,有什麼困難,隨時打電話回來。”

“所裡資料室的權限,我會打招呼,你需要調閱哪些前沿的外文文獻、技術報告,隻要不違反保密規定,優先給你解決。”

所長的語氣變得鄭重起來:

“但是,遠航,有幾條原則你必須記住。第一,安全保密紀律是鐵律,一絲一毫都不能鬆。八二七廠是軍工單位,你們的任何工作,必須在規定的框架內進行,所有程序、資料,必須按最高要求管理。這是紅線,也是底線。”

“第二,‘六〇一”項目的主體任務,必須確保完成。這是你們當前的首要責任,也是贏得廠方和合作方進一步信任的基礎。你提出的長遠構想,必須建立在紮實完成眼前任務的前提之上。”

“第三,”所長的語氣放緩了一些,帶上了長輩的叮囑意味:

“注意身體。我知道你搞起研究來不要命,但現在不是單打獨鬥的時候。要帶好你的學生,也要和科大的沈教授他們,還有那位陸懷民同學,搞好團結協作。該闖的路,我們得有人去闖,但也要講究方法,注意策略。”

“我明白,所長!”趙遠航保證道:

“您放心,紀律我懂,任務我保證完成,身體也會注意。這邊有沈教授學總,有韓工支持,現在又......又有這麼好的苗子和契機,我有信心!”

“好。”王所長的聲音裡透出一絲笑意和期待:

“那就好好乾。我等著你們的好消息。記住,所裡是你的後盾。如果這次能做出有工程應用價值的成果,你明年申請正高的事,我也能幫你說上話。”