他和学生提出的“广义概率密度演化方程”，被国外学者称为“李—陈方程”；他和团队创立的大型生命线工程网络可靠性分析理论，成为国际同行广泛认可的“RDA方法”。凭借开创性的研究工作和突出的学术成就，2013年，他被丹麦王国奥尔堡大学授予荣誉博士学位；2014年，他被美国土木工程师协会授予Freudenthal（弗洛伊登瑟尔）奖章；2017年，他当选国际结构安全性与可靠性协会主席。

他时常对青年学生说：“真正能让你安慰一生的，是你解决了困惑我们人类发展的基本的关键的科学问题。”这是对青年学者的勉励，也是他身为一个科学家的心声。

他，就是新当选的中国科学院院士、同济大学土木工程学院教授李杰。他数十年如一日，始终心怀学术使命和科学追求，一直奋进在结构工程理论创新的最前沿，矢志用科学理论为国家重大工程建设提供坚实支撑。 

揭开“随机世界”的科学奥秘，为复杂高层建筑安全保驾护航

“鉴于您对概率密度演化理论的发展，以及在大规模生命线工程抗震设计方面的贡献，美国土木工程师协会决定授予您Freudenthal Medal（弗洛伊登瑟尔奖章）。”2014年，授予李杰教授的颁奖词这样写道。该奖被国际公认为工程可靠性与结构随机动力学领域的个人最高学术荣誉，李杰教授成为该奖设立40年来首位获奖的亚洲学者。

何谓“概率密度演化理论”？ “我们生活在一个充满不确定性的世界中，但人们总是希望获得确定性的结果。”李杰教授介绍说，“概率密度演化理论就是希望用一种精确的方式，反映随机系统中概率结构的变化规律，而我们建立的‘广义概率密度演化方程’，则揭示了确定性系统与随机系统之间的内在联系。”

在土木工程中，地震、飓风、火灾等自然灾害可能在何时、何地发生，强度多大，破坏性有多么严重，建筑结构的材料性质如何，都是不确定的、随机的。怀着对关键科学问题探究的热情，李杰改变了传统的研究思路，自上世纪90年代初开始这一研究。经过10余年创新探索，他提出了“基于物理研究随机系统”的思想，并在此基础上发现了“随机系统中概率结构的变化，在本质上取决于系统物理状态的变化”这一规律，实现了认识上的突破。

团队将研究的概率密度演化理论运用于随机动力系统的分析。在土木工程中，高层建筑的地震倒塌、跨海大桥的风毁事件等等，无不与随机动力系统的分析相关。然而，经典的随机动力学理论，难以解决复杂结构与各种不确定灾害之间的灾变分析。应用李杰和他的团队所发展的概率密度演化理论，则能较好地解决大型复杂工程结构设计中的灾害响应分析问题，从而可以通过科学的结构抗灾可靠性设计措施，为工程结构保驾护航。

中国学者的原创成果引起了国际学术界的高度关注。“‘广义概率密度演化方法’为结构可靠性开辟了新的道路，是一项具有突破性的进展。”国际结构安全性与可靠性协会前主席、美国工程院院士安（Ang）评价说。

2009年，李杰教授和他的合作者陈建兵博士的学术专著《结构随机动力学（Stochastic Dynamics of Structures）》由国际著名出版集团John Wiley & Sons出版，在国际同行中引起热烈反响。

重要理论成果直接支撑重大工程建设：我国容积最大的1.2万立方米特大型混凝土消化池抗震设计、华东500千伏骨干电网高压输电塔抗风可靠性分析、牙买加西摩兰大桥（位于10度高烈度地震区）抗震可靠度设计、总高632米的上海中心大厦抗震可靠性分析……在这些国内外重点工程建设中，“概率密度演化理论”都发挥了重要的科学支持作用。这一重要理论成果荣获2016年度国家自然科学奖二等奖。

事实上，不限于土木工程领域，“概率密度演化理论”现已被40余个国家机械工程、航空航天工程、海洋工程乃至生物医学等多个领域的学者所关注、引用以及应用，充分展现了基础理论研究的魅力和广泛价值。 

支撑地下管网的科学抗震设计，让城市“大动脉”脉动不息

大地震突如其来，供水中断、电力中断、煤气中断、交通瘫痪……城市的“大动脉”瞬间停止跳动。如何能让大城市的“生命线工程”在地震中免遭重创？唯有科学的抗震设计。李杰教授和团队从看不见、摸不着的城市地下管网的抗震入手，开始了长期的艰苦探索。

针对大型工程网络分析中的复杂性难题，李杰教授和他的团队独辟蹊径，提出了“基于结构函数递推分解”的技术思路，建立了“递推分解理论”，有效解决了大型生命线工程网络分析中的复杂性问题，取得了这一研究领域的重要科学进展。

在其后的十余年间，以递推分解原理为核心，李杰教授和他的团队系统研究了最小割递推分解技术、快速递推分解技术、考虑相关失效的递推分解技术，形成了以解析图论为特征的网络连通可靠性分析理论体系，为500万以上人口的特大型城市、上千个节点的大型生命线工程网络的抗震可靠性分析提供了精确、高效的技术工具。而同期，国内外对此问题研究的最好水平是100个节点以内的中小型生命线工程网络。

与此同时，他们还深入研究了大型生命线网络的抗灾优化设计理论和关键技术，为大型生命线工程网络系统的抗震设防、抗震设计与系统优化，提供了基础理论与技术支撑工具。

由此，李杰教授也成为国际上少数几位在这一方向具有领先地位的学者，被公认为我国生命线工程研究的代表人物。

理论的进步带来了技术的跨越式发展。在李杰教授和团队积极奔走、推动下，研究成果先后应用于沈阳市、郑州市、上海浦东新区等10余个城市生命线工程的抗震可靠性分析之中。这些工程应用实例，成为迄今为止国内外最大规模的生命线工程网络抗震分析和技术改造工程项目。

2008年汶川大地震后，李杰带领课题组深入灾区，应用所发展的这些技术先后完成了都江堰、绵竹等6个受灾城市供水网络系统的应急恢复和灾后系统改造研究工作，为这些城市震后供水管网的应急修复和改造设计提供了科学支持与关键技术建议，为灾区节省了大量工程投资。

“递推分解理论”在国际上逐渐得到学术同行的广泛认可，被认为是分析大型生命线工程系统可靠性的首选方法。“递推分解技术”已经被国际同行们系统跟踪、学习。

身为上海防灾救灾研究所的带头人，李杰教授还带领研究所，汇聚同济大学优势学科力量，通过开展基础性、前瞻性科学技术研究，取得了一批重要的学术成果，培养了一支专业从事防灾减灾的科研队伍，有力地提升了上海城市运行安全及防灾管理水平，为上海城市安全提供了科技保障，研究成果还辐射全国，为国家防灾减灾与救灾事业发挥了引领与示范作用。

“我们希望将地震、火灾、风灾、洪涝、生命线工程事故等城市面临的多种灾害放进计算机里，进行模拟和情景仿真，实现对城市安全风险的动态预报，为上海市城市综合防灾和安全风险治理持续提供有力的科技支撑。”李杰说。 

执著于学术原始创新，倾情为国培养栋梁之才

“我们这些年来开展的研究工作得到了国际同行的认可，我内心里是欣慰的。这说明了在科研工作中坚持创新精神的价值。”李杰教授说。在他看来，创新是科研的灵魂，一项研究工作有没有价值，首先要看它有没有真正的科学创新。

“这得益于我师从朱伯龙先生期间的心得。那时，每次学术讨论，朱先生都要问我‘有没有new idea’‘是不是真正的new idea’。”李杰教授说，这些教导，在他心中留下了深深的印记。

一直以来，李杰教授十分注重在学术团队中倡导弘扬真正的科学精神。“在李老师带领下，我们学术梯队对基本科学问题长期坚持、锐意创新。没有长期坚持，就不会有深入系统的成果；没有锐意创新，就不会有一流的科学发现。”团队中的青年学者陈建兵教授说：“李老师特别重视学术梯队的建设，特别鼓励并支持我们年轻人在学术上的独立创新和探索。”

持续的科学创新探索，催生了高质量原创研究成果，也直接支撑了高水平青年人才培养。更让人感佩不已的，是李杰教授那颗为师为学的赤诚之心。

“作为导师，你自己要先蹲下身子，扶起学生，一步步把他放到自己的肩上，之后你再站起来，把学生推上山峰。”“老师和学生，就如同是同一战壕的战友，要一起研究、一起工作，恰如老兵之于新兵。”……听闻这样的师者心声，谁能不为之动容？

在李杰教授的书柜中，整齐叠放着一个个文件盒，这是他为每一个学生建立的学术档案。里面不仅有他亲笔修改过的学生的毕业论文手稿，还有记录他每次与学生面对面交流、探讨学术问题的一份份手写纪要。在科研工作的间隙，李杰教授还会时常拿起某个已毕业学生的手稿，饶有兴致地翻阅，回望这个学生在同济成长的学术轨迹。“做老师最大的幸福，就是看到你的学生超过你。”他一脸满足的神情。

尽管长年在结构工程领域深耕，李杰教授却有着浓烈的人文情怀，他热爱文学，鼓励学生多阅读文史哲书籍来滋养心灵。他常对学生说：“你们要通过自己的研究探索实践，对科学问题的认识不断变得深刻、变得有境界，从而涵养作为一个真正学者的性情。”

迄今为止，他指导的67名博士毕业生中，多数已成为这一领域的中坚力量，其中已有12人晋升正教授，2人获得国家自然科学基金委杰出青年基金。

在全国土木工程青年学者论坛上，李杰这样寄语：“希望你们接过接力棒，思考什么是真正关键的科学问题，在国家迈向新时代的新征程中，扛起我们原始创新的大旗！” （黄艾娇）