2024高校中国招办访谈丨清华大学:汇智造力量铸国之重器

2024高校中国招办访谈丨清华大学:汇智造力量铸国之重器

2024-06-20 14:30

来源:中国网

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2024中国网高校频道推出《高校中国》高招特别访谈栏目,将陆续邀请全国高校招生负责人聚焦学校办学特色、人才培养、专业解读、最新招生政策、志愿填报、生涯发展规划等话题进行深度解读,为考生和家长保驾护航,帮助考生更好地选择适合自己的大学和专业。

本期特邀嘉宾:

清华大学智能制造与装备类首席教授汪家道教授做客中国网《高校中国》招办访谈间,为广大考生介绍清华大学招生政策,为考生及其家长解答报考问题。

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以下是访谈实录:

清华大学:综合性国际一流大学

清华大学是一所综合性的国际一流大学,它有全面的学科设置、卓越的师资队伍、丰富的学术资源、先进的研究设施、创新和实践导向的教育理念、国际化的教育环境。除此之外,清华大学有遍布全球的优秀校友网络。当然,大家更为熟悉的是,清华是一所以工科见长的大学,尤其是机械相关学科,历史悠久,实力强大。

为应对新一轮科技革命和产业变革的到来智能制造与装备大类应运而生

智能制造与装备大类涉及到机械和车辆两个学科方向,它们均起源于1932年清华成立的机械工程学系,这是清华最早的工科系之一,历经90余载,沿机械工程方向发展为今天的机械工程系,形成了涵盖机械设计、制造和成形的完善学科体系,发展了包括智能制造与机器人、微纳制造与IC装备、生物制造与医疗装备、关键零部件与高端装备等特色的人才培养和研究方向。在车辆方向,1952年正式设立汽车专业,是国内最早开展车辆工程人才培养与科学研究的单位,1980年成立汽车工程系。近年来,为应对汽车电动化、智能化、网联化和共享化带来的技术变革,2019年改名为车辆与运载学院,形成了车辆动力与智慧能源、车辆工程与智能安全、智能车辆与智慧出行、特种车辆与动力等特色方向。

近些年,清华机械工程及相关学科在QS世界大学学科排名中一直位居10到20之间,是中国高校机械工程学科中排名最高的。

当前,传统的学科正在经历巨大变革。在智能技术引领下,新一轮科技革命和产业变革正在袭来,而我国正处于从制造大国向制造强国转型的关键时期,智能制造及其重大装备攻关成为未来产业发展的主要趋势和核心内容,是发展新质生产力、加快高质量发展的重要举措。另一方面,清华大学机械工程及车辆学科在智能机器人、集成电路装备、生物制造、智能车辆交通、智慧能源动力等领域进一步完善了学科布局,取得了一系列引领性研究成果。由此,智能制造与装备大类应运而生,本大类将清华大学在相关学科的科研优势转化为人才培养优势,培育面向未来科技挑战的创新领军人才。

优势专业特色学科介绍

智能化正在改变社会和科技的发展,人工智能、大数据和机器人的紧密结合催生了下一代产业革命的核心技术:智能制造。而智能制造的关键是装备,机器人、集成电路装备、3D打印机、无人驾驶汽车等是最典型的智能装备。

机械工程系近些年形成了包括智能制造与机器人、微纳制造与IC装备、生物制造与医疗装备等特色人才培养和研究方向。

智能制造与机器人方向:清华大学设计制造了中国第一台数控机床;发展的并联机器人解决了中国“天眼”FAST三大技术难题之一的柔性支撑定位系统,以及7.4吨重世界现役装载能力最强的天舟六号货运飞船的精密制造;开发了中国多款飞机首套装配系统和中国多款飞行器智能喷涂系统等智能制造生产线。

微纳制造与IC装备方向:IC芯片制造是我们当前急需解决的最重要的“卡脖子”技术,突破芯片制造技术的核心在于突破芯片纳米级尺度微纳制造的工艺和装备。

清华大学诞生了中国第一台光刻机,研制的化学机械抛光装备和光刻机工件台解决了集成电路制造的“卡脖子”问题。研制出我国第一台12英寸化学机械抛光装备及系列产品,整体技术达到国际先进水平,打破了国际巨头垄断,首次实现了国产抛光装备的批量产业化应用,成功孵化上市企业华海清科。光刻机是装备制造领域国际公认的“皇冠上的明珠”,是“卡脖子”的核心装备。清华团队开发出来对标国际最高水平的超精密光刻机工件台,使我国成为世界上第二个掌握最先进光刻机工件台制造技术的国家,打破了专利壁垒,填补了国内空白,实现了技术跨越,支撑了国产光刻机与国际领先技术同步发展的战略格局。

生物制造与医疗装备方向:生物制造就是以细胞为基本单元进行结构化制造,这种结构化如组织、器官等结构,其最重要的内容就是以细胞为基本单元的生命体的制造。清华大学是国内外较早开展基于3D打印的生物制造研究的单位,在打印材料、打印装备、打印工艺等方面均处于国际前沿;通过3D打印等工艺,制造出了体外肿瘤模型、心脏模型、肝脏模型等系列体外组织和器官,就打印工艺,还在国际上首次成功实施肿瘤模型的太空3D打印。相信这些研究成果将会在急病治疗、药品研发等方面发挥越来越重要的作用。

近些年,清华大学在医疗装备研发方面也进展迅速,如在医疗机器人、心脏泵除栓、CT图像增强、可降解支架、细胞分选和细胞转染等方面取得了系列成果,部分成果已进入临床和产业化。特别提出,清华大学在康复装备研发等方面的成果还助力北京冬残奥会中国运动员的训练,最终在北京冬残奥会上,我国运动员取得了历史成绩的重大突破。

车辆与运载学科在智能制造与装备大类中拥有两个特色的培养方向,一个是智能车辆与交通方向,一个是智慧能源与动力方向。

智能车辆与交通方向是大类的一个特色优势方向。在上世纪九十年代末,清华大学率先开展了汽车电子与智能控制的研究,是我国智能网联汽车原创理论与核心技术的重要策源地,所创立的车路云一体化智能网联驾驶系统为世界范围内的车辆智能化转型提供了独居特色的“中国方案”,尤其在人工智能与自动驾驶的交叉领域取得了一系列全球瞩目的创新成果。

针对我国复杂交通环境难以处理的问题,提出了异构传感器多级融合的目标识别方法,以及动静态信息分离的类脑决策控制架构,并在北京市高级别自动驾驶示范区实现了规模化应用。创建了包含交通要素动能、势能和行为动作等诸要素的“行车安全场”风险评估模型,有效提升了交通场景态势理解的准确度。发明了时空信息解耦的交通参与者行为轨迹预测技术,在国际知名的运动预测挑战赛中,7项技术指标都名列全球第一。以此为基础,开发了国内首套端到端自动驾驶系统,并率先实现城市工况的开放道路测试验证。

清华大学的科研团队研发了基于自动驾驶地图容器的环境感知增强技术,解决了人车混杂驾驶场景下高可靠、高动态的目标感知问题。围绕无人接驳、无人公交、无人清扫等应用场景,研发了系列化L4级自动驾驶车辆,为2022年北京冬奥会的自动驾驶示范提供了强有力支撑。

安全是智能汽车的一条红线,也是一条底线。清华大学的科研团队长期深耕汽车安全的领域前沿,研制了实时监测自动驾驶风险的“安全防护大脑”,牵头国内外70余家单位合作推进了预期功能安全的标准立项与法规研究,为千万驾驶员及其家庭的出行安全保驾护航。

同时,我们的研究团队深度介入电气化和智能化融合的汽车底盘电控技术,实现了电机、制动、转向的跨系统协同,通过精准的汽车运动状态识别和毫秒级的底盘电子控制,提升了汽车快速起步的动力性、紧急刹车的安全性、高速过弯的稳定性等关键指标,打破了国外的核心技术垄断。

大家都知道,新能源汽车是我国新质生产力的一张名片,同时是我国实现碳达峰、碳中和目标的重要途径。在智慧能源与动力方向,车辆学院的科研团队深度参与了中国节能与新能源汽车领域的战略规划、技术研发、示范考核、国际合作及产业推进,牵头成立了中国电动汽车百人会,提出了以纯电驱动为突破口,带动新能源汽车全面发展的转型战略,形成了电机、电池、电控三位一体的技术布局。

在汽车动力电池领域,揭示了高能量密度锂电池的起火抑燃机理,创立了以大模型推断为基础的电池安全预警技术,建立了通用化的电池安全失效与设计模型,研发了国际领先的固态化高安全动力电池,被近90%的全球动力电池厂商进行了技术应用。

清华大学主导研发的氢燃料电池客车,先后服务过北京奥运会和北京冬奥会,是全球首个两度服务奥运会的团队。团队在高性能电堆的设计和制备、大功率燃料电池的冷启动、恶劣条件的长寿命健康管理方面取得了突破性成果,这为全球首台液氢燃料电池重卡的诞生奠定了基础。与此同时,我们聚焦未来零碳动力的发展愿景,国际上率先实现了利用微量氢点燃氨的全新路径,实现了“氨氢融合”发动机的稳定高效运行,这是该领域的一项重要技术突破。

底盘性能的高低是决定汽车行驶能力的基石,电动化与智能化正成为底盘腾飞的翅膀。车辆学院的研究团队攻克了“回馈制动、混合驱动、驱制动一体化”三大核心技术,并实现大规模产业化应用。当然这些研究工作,都是过去时,是过去十年积累的一些重要成果。地面运载工具的“新四化”变革,包括智能化、网联化、电动化、低碳化,还有诸多令人困惑的未解之谜,还有一系列核心技术有待攻关破局,亟待大批青年学子努力学习知识、深耕这一领域,发挥你们的聪明才智,攻坚克难,创造属于年轻一代的崭新成就。

师资和科研实力强大注重跨学科人才培养

智能制造与装备类现有专职教师系列235人,包括两院院士8人、国家高层次人才70余人、国家级教学名师2人,北京市教学名师7人。另外,智能制造与装备类拥有一流的研究和人才培养平台:3个全国重点实验室,3个国家级人才培养基地,若干个教育部和北京市的科研和人才培养平台。

在人才培养方面,智能制造与装备类还充分利用了清华大学的工科创新综合优势,与自动化类、电子信息类、能源与电气类、临床医学类等开展跨学科协同培养。如目前大类中智能制造与机器人方向人才培养将与自动化系合作、微纳制造与IC装备方向将与集成电路学院合作等。

高质量的师生互动学习是大类培养的鲜明特色

高质量的师生互动学习是大类培养的鲜明特色。清华大学的邱勇书记曾经讲过,教师既要走上讲堂,又要走近学生,这样才能让学生“亲其师、信其道、受其教”,让每一名学生充分发挥其潜能。智能制造与装备大类就是为学子们提供这么一个大有可为的舞台,同学入学后会有学术造诣深厚的老师们精心指导,师生共答同一问题,协作开启大学的学习生涯与探索之旅;老师们通过设置既有学理深度,又有实践乐趣的题目,引导学生以更饱满的热情进行科研探索,于课堂之内交流学术思想,于课堂之外碰撞智慧火花。

例如,车辆学院的一位本科生秦宇迪,从大二开始启动了新型智能电控车轮的研究,这个项目起源于一门专业课的大作业,开始的时候并不起眼,但是学生在老师的指导下不断完善自己的想法,一步步打磨自己的作品,最终摘得全国“挑战杯”的特等奖。清华大学的老校长梅贻琦先生曾提出过“从游”教育理念,老师就像大鱼,学生就像小鱼,大鱼前导,小鱼尾随,师生伴游,教学相长。智能制造与装备大类拥有适宜学生们“畅游”的星辰大海,更有品行高洁、乐教爱生的高明舵手,他们将帮助同学们继续儿时的梦想,带领同学们实现人生的飞跃。

培养特色:厚基础、强交叉、重实践

智能制造与装备类紧紧围绕清华大学提出的价值塑造、能力培养和知识传授“三位一体”的教育理念,基于厚基础、强交叉和重实践的人才培养方案,培养人格健全、学问笃实和知行合一的创新领军人才。

厚基础:从认识文明、社会到科学思维、沟通交流、审美体育等通识课程,以达到修身养性、塑造人格的目的。通过数理、力学、信息、材料等基础课程学习,夯实面向未来、解决未知领域问题的厚实的基础知识。

强交叉:从大类名称智能制造与装备就可以看出与人工智能的强交叉性,另外智能制造与装备类设计的每个方向均具有很强的交叉性。该大类有5个方向供大家根据志趣选择:智能制造与机器人、微纳制造与IC装备、生物制造与医疗装备、智能车辆与交通、智慧能源与动力。智能制造是与人工智能交叉;微纳制造是与信息、集成电路交叉;生物制造是与生物、医疗交叉;智能车辆与交通是与人工智能、互联网交叉;智慧能源与动力是与新能源交叉等。

重实践:重实践是智能制造与装备类最突出的特色,培养方案中有课程实践、生产实践和产教研融合的探索和项目实践。培养方案之外,有社会实践、SRT科研实践以及机器人等课外竞赛实践。通过这些实践方式的培养,进一步加强同学们的能力、志趣和创新思维方式的培养,真正成为知行合一的技术创新和引领者。

智能制造与装备类今年推出按志趣方向的人才培养,其最重要的环节是推出了教研融合的方向探索和实践课程,机械工程系结合研究优势和未来需要,推出了智能制造与机器人、微纳制造、生医制造3个方向探索和实践课程供大家根据志趣进行选择,在每个方向上有2个3学分的探索和实践课程,并且在此基础上同学们还可沿着所选方向继续9个学分的综合训练,通过这些探索和实践课程,同学们将进一步确定自己的志趣,完成本研贯通的培养。

另外,很多学生还会参加“机械力量”等社会实践,“机械力量”社会实践是清华大学最有影响力的社会实践活动,每年组织的海内外实践还吸引除机械外的很多其它院系学生的参加。

自由选择!智能制造与装备类推出五大特色培养方向

智能制造与装备大类今年推出了五个特色培养方向,这些特色方向主要是结合未来社会和产业的需要,以及研究优势和第四次产业革命的相关技术而形成的。本大类学生在报志愿或入学后,可自由选择进入智能制造与机器人、微纳制造与IC装备、生物制造与医疗装备、智能车辆与交通、智慧能源与动力等五个特色课程方向。在大一结束前,根据学生的志愿和兴趣,进行二次双向选择。本大类学生毕业本科时获得机械工程或车辆工程的工学学士学位。

大类设有机械工程实验班项目,实验班成立于2014年,经过十年的发展,已形成了品牌。实验班主要是面向未来有志于从事研究的同学,其培养方案以本博贯通培养为主,实施全球胜任力发展支持,资助至少1次海外学习生活等经历。全面实施学业导师和职业发展顾问,学生入学后,除了班级辅导员和班主任外,还为每位同学配备了学业导师以及职业发展顾问,引导学生志存高远,追求个性化发展。

数理基础与工程素养双提升,打造高质量的课程体系

智能制造与装备类的人才培养中有两个鲜明的特色。一方面强化数学、物理、人文等基础知识的积淀,为后续的专业学习打好坚实基础;另一方面强调工程素养的培养,设置高质量的信息类、电子类、计算机类课程,比如现代控制理论、电工电子、信号与系统、机器学习等,让学生们快速掌握领域的前沿知识。进入专业课程的学习阶段,学院以运载工具的基本原理为核心,结合智能化、电动化的前沿知识开设了系列化高质量课程,这为优秀学子的进一步深造提供了坚实地基础。

车辆学院的夏群生老师是北京市教学名师,曾经是国家精品课《汽车理论》的负责人,他曾经说过,“教师是学生的引路人,要引领学生走入知识、走入科研”。世间百年名校,无非教书育人。如果大类有一个的核心目标,这个目标就是培养人才,面向未来科技变革培养祖国需要的拔尖创新人才。为此,学院重点打造了本研贯通的课程体系,将本科生课程和研究生课程衔接到一起,让学有余力的本科生可以直接选修研究生课程,提早接触科研一线的理论知识与技术前沿。进入研究生阶段,车辆学院还深度参与了碳中和研究院、人工智能学院、智能产业研究院的特色培养项目,这为同学们高水平的前瞻研究和引领性的创新突破提供广阔的平台。

依托科技创新活动育人,鼓励学生多样化发展

人才培养的第二个特色是卓有成效的科创育人体系。车辆与运载学院以第二课堂的科技创新为抓手,面向本科生建立了全学程的人才培养体系。大一寒假有“芯动计划”挑战赛,这是全校最有名的新生科技竞赛之一,每年几百人报名参加,同学们零基础学习单片机编程,搭建一台属于自己的自动循迹智能车。大二开始有SRT(本科生专属的学术训练计划),通过电动方程式车队和智能车队,学习前沿知识和工程经验,亲自动手搭建一辆可以驾驶的汽车,在全国大赛的场地上飞驰,感觉还是完全不一样的。大三大四可以进入领域知名的实验室开展科学研究项目,同时学院还提供了一系列资助计划,鼓励学子们前往海内外名校,比如MIT、斯坦福、牛津、剑桥、东京大学等,进行暑期研修,进一步增长见识,扩展国际视野。

以车辆与运载学院的挑战杯为例,近十年获得了十三项特等奖,并获得清华大学挑战杯的“永久杯”,这相当于“足球世界杯”的大力神杯终身荣誉。特别有意思的是,同学们参与“挑战杯”的选题范围非常广,交叉性很强,包括先进传感、无线充电、新能源、智能网联、先进驱动、人文科普、大数据平台、机器人、经济管理等。这一套科创育人体系为同学们提供了自由、宽广的成长空间,不仅支持自主学习、个性化追求,而且鼓励多样化发展路径,综合提升个人能力,为未来科技的领导者提供了很好的培养环境。

职业发展

近五年来,智能制造与装备类80%以上同学可获得免试攻读研究生资格,约60%学生选择在清华大学读研,校外读研的重点院校包括北京大学、中国科学院等,也有一定比例同学到国外知名高校攻读研究生,或者参与到清华大学与国外大学的联合培养项目中继续深造。

寄语

汪家道:家长朋友们、同学们,高考的结束标志着一个阶段的完成。无论成绩如何,这都意味着完成了人生中的一次重要挑战,也开启了一个全新的起点。在此,我们向所有的考生表示祝贺,愿你们都能找到属于自己的道路,勇敢地追求梦想,开启人生的新篇章。

在这里,特别欢迎大家加入“智能制造与装备大类”,与我们一起“汇智造力量,铸国之重器”!

【责任编辑:张学琴】
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