基础科学一旦有所突破，将引领应用科学实现新一轮的突破。在同济大学，有这样一位卓越的科学家：他是结构工程领域世界前沿理论的开拓者，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，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。

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，而李杰教授是该奖设立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。”李杰教授解释说，“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年代初开始从事这一研究。

　　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。这一理论成果荣获2016年度国家自然科学奖二等奖。今天，“概率密度演化理论”还被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、引用及应用，充分展现了基础理论研究的魅力和广泛应用价值。

支撑地下管网的科学抗震设计

　　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10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。

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’。”李杰说，这些教导，在他心中留下了深深的印记。

　　这样的创新理念也在李杰手中传承。李杰特别注重在学术团队中倡导弘扬科学精神，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。”

　　李杰说，作为导师，自己要先蹲下身子，扶起学生，一步步把他们放到自己的肩上；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……

　　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。迄今为止，李杰指导的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，李杰这样寄语台下的学子们：“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！”

作者：吴苡婷 黄艾娇

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