夏善红是中国科学院电子学研究所(中国科学院空天信息创新研究院前身)研究员,长期从事传感器与微系统研究;刘加是清华大学电子工程系教授,深耕语音信号处理与智能信息处理。两人从清华园里相识,后来从事电子工程领域不同专业方向的科研工作,也成为彼此人生中相伴数十载的同行者。

夏善红(左)、刘加夫妇接受采访
电子系的老教师大多如此——习惯了埋头做事,不习惯站在镜头前面。谈起自己的成就,两位老师言语克制;说到当年的师友、实验中的难题以及科研条件的变化,往事却一件件鲜活起来。一位室友促成的姻缘、一台需要争着使用的计算机、一次困扰数月的实验,还有一道关于回国与团聚的选择,串起了这对科研伉俪共同走过的岁月。
清华结缘:一位室友牵起的红线
1977年恢复高考,为无数青年重新打开求学之门。次年,夏善红和刘加相继走进清华园。
夏善红坦言:“我刚开始没想报清华,也没想报电子系。”从小在北京长大的她,一心想到外地求学,然而来自家庭的牵挂使她陷入两难。父亲的一句话为她指明了方向:“无线电是万金油,学了肯定不会没饭吃。”就这样,夏善红走进了清华无线电电子学系。
刘加从福建福州考入清华。此前,他曾在工厂工作多年。回忆当时的心愿,他说:“当时最大的期望只要能考上大学。”至于无线电具体研究什么,入学前他也了解不多,只觉得那是一门先进的技术。
进入校园后课程的学习,成了两人共同的求学记忆。夏善红尤其记得张克潜老师的课:为了讲解波的传播,张老师拿起长绳,抖出清晰的波形;讲到陀螺效应,又用自行车轮子演示。那些鲜活的课堂场景,她多年后仍记忆犹新。
同在一个年级,两人却并非一开始就熟悉。他们的缘分来自夏善红的热心室友谭玉兰牵线。“我当时也不知道她怎么就觉得我们俩挺合适。”回忆起这段往事,夏善红依然觉得有趣。
更巧的是,刘加来自福州,夏善红虽然从小在北京长大,出生地却在福州。出生地的巧合、同窗的相识,让两个原本走在不同班级里的年轻人渐渐走近。
远渡重洋:从科研求索到彼此相助
1983年本科毕业后,刘加留在清华继续深造,夏善红则考入中国科学院电子学研究所。研究方向逐渐不同,两人却经历着同样紧张的科研条件。
夏善红记得,所里可供使用的计算机终端只有几个,二十多名研究生经常要轮流使用。机房每天只开放八小时左右,为了不让自己的位置在中午去食堂用餐时被别人占去,她甚至编写了一个设置密码的小程序。多年后回想起这个办法,她仍有些不好意思:“确实挺不好的。”
刘加的语音信号处理研究同样受制于计算资源。当年通信教研组的计算服务器在全国已经是最好水平之一。但是要训练一个语音编码器的矢量量化模型,如今十多分钟就能完成的工作,那时却要耗时三个多月;程序一旦出错,前面的努力便白费。那时没有开源软件,所有的信号和信息处理算法及图形显示工具都要自己写程序,打印纸也节约使用。
1990年,夏善红赴英国剑桥大学访问,随后继续攻读博士学位;1992年,刘加也来到剑桥开展博士后研究。更充足的计算资源、更开放的学术交流,让他们看到了国内外科研条件的差距。这种差距并没有让他们产生退缩,反而激发了另一种信念,他们坚信,中国终有一天能够走到世界前列。

夏善红(左1)、刘加(右1)与导师Alec Broers教授(左2)夫妇合影。Broers教授曾任英国剑桥大学校长、英国皇家工程院院长,是中国工程院外籍院士
夏善红还记得一件事,她曾有一项实验连续三个月得不到预期结果,反复检查仍找不到原因。后来,刘加帮她调整实验装置,将其中一个孔稍稍扩大,实验终于成功。原来,装置升温后,电极受热膨胀而发生接触,导致短路,“孔扩大实验结果就出来了。”夏善红轻轻的松一口气。
困扰三个月的难题,最终化解于一个小小的改动。两人并非研究同一个领域,但在对方需要时,常能从自己的经验出发搭一把手。
剑桥的科研条件令人向往,回国与团聚的选择却也摆在面前。刘加收到导师冯重熙的来信,希望他回清华继续科研。他对母校怀有深厚感情,最终决定回去:“我就愿意回来。”夏善红也经历了一番取舍,“一家人还是得在一起。”最终,夏善红在中国科学院电子学研究所开展研究,刘加在清华任教,两人在不同的科研岗位上继续追求各自的事业。
应需攻坚:让机器感知,让机器听懂
回国后,夏善红和团队接到一项来自国家重大工程的任务:研制能够探测空中电场的传感器,为卫星、火箭等发射任务提供安全保障。对当时的团队来说,微型电场传感器还是陌生的课题,夏善红回忆“大家都没听说过这种传感器”。
面对实际需求,他们决定迎难而上。从器件设计到微加工工艺,再到性能验证,团队持续攻关,逐渐推动相关技术走向工程应用。2018年,《MEMS电场传感器通用技术条件》国家标准发布,夏善红也是主要起草人之一。从陌生的技术问题到服务实际工程的监测手段,科研成果的价值变得具体可见。

夏善红在第16届固态传感器执行器与微系统国际会议上发言
与此同时,刘加在清华从事语音识别研究。早期的识别系统在较理想的环境下尚可处理标准语音,遇上电话噪声、口音变化,性能却容易下降。国家对电话语音处理、声纹识别等技术的需求,推动团队不断改进方法。
为了了解与国际先进水平的差距,刘加带领团队连续多年参加美国NIST组织的智能语音处理系列评测,其中包括关键词检测、说话人识别、语种识别、小语种的音转字等技术。从最初位列十几名,到后来逐渐进入前三名,最后多项指标获得第一名。由于实际应用中难以取得大量人工标注的数据,在国内率先开展了低资源语音识别技术研究,用更少的数据达到更好的识别效果。
刘加用“人工智能要先人工再智能,没人工没智能。”这句形象的话来解释早期算法对人工标注数据的依赖问题。团队开展低资源语音识别技术研究,探索适合实际需求的技术路线,智能语音处理技术逐步在国内相关部门投入了实际应用。在此期间,他也培养了一批优秀的学生。

刘加(第1排左5)与部分毕业学生合影
一位致力于让器件更好地感知外部环境,一位探索让机器准确理解人的声音。不同的研究方向,都指向把技术真正用起来。
同心致远:从书架到货架的共同追求
谈到科研成果转化,采访者提起清华电子系“从书架到货架”的传统。夏善红随即想起张克潜老师当年的教导:“Make it work”,也就是“要把它做出来,要能用”。在她看来,发表一篇论文只是一步,把技术真正做到能够应用,还需要更长时间的投入。
刘加也深有体会。他说,许多成果需要“十年磨一剑”,甚至要几届学生接续努力。论文之外,还有工程验证、产品开发与现实需求的考验。两人的研究方向不同,对科研价值的理解却十分相近。
这份理解,也延伸到他们几十年的共同生活中。被问起彼此如何支持对方,刘加回答:“就相互理解。”夏善红接着说:“如果需要,能帮得上的就帮一下。”短短两句话,又让人想起剑桥实验室里那个被刘加稍稍扩大的孔。
从一位室友牵起的缘分,到海外求学时的互相帮助,再到为家庭与事业作出取舍,他们既有各自独立的科研追求,也在日常相处中相互支撑。从书架到货架,从同窗到同行,他们把各自的努力写进国家真正需要的技术,也把漫长的岁月,走成了彼此相伴的人生。