程德文:一路追光

2023年12月31日發(作者：西征記)

程德文：一路追光　杜月嬌伴隨著下一代智能計算平臺的來臨，增強現實(AR)作為一項影響未來的技術也備受大眾矚目。雖然目前出現的AR可穿戴設備為大眾帶來了全新的體驗，但是這項潛力無限的技術還未真正成熟，未來它將進化成什么樣子著實令人期待。有人預測，或許不久的將來，智能AR眼鏡將代替手機，影響人類生活的各個維度。從2014年開始，AR產品逐漸從實驗室和投資機構走入大眾視野，AR眼鏡研發也迎來了幾波小高潮。基于此契機，2015年，在光學領域有十幾年求學工作經歷的北京理工大學光電學院教授程德文和幾個伙伴一起創辦了北京耐德佳顯示技術有限公司（以下簡稱“耐德佳”），專門從事AR光學產品的研發與生產工作。中絕大部分名額。程德文自己更是在大四時，以專業第一名的成績被保送研究生，并提前進入實驗室接觸科研，師從國際知名專家、長江學者王涌天教授。程德文至今仍珍藏著一張報紙，那是2002年12月20日的627期北京理工大學校報。文章寫的正是他的導師，標題為：《在勤勉中不斷創新——記“長江學者獎勵計劃”特聘教授王涌天》，正是這篇文章堅定了程德文跟隨王教授的決心，明確了他的未來科研方向。對程德文來說，王涌天不僅是一個優秀的導師，更像是一位慈愛的父親。明確方向后，勤奮努力的程德文得以提前進入實驗室，接受導師的指點。第一個科研任務，便讓程德文感受到了科研的艱難，也更加激發起他對科研的熱情。程德文挑戰高難度課題2000年，程德文從有著“中國最美鄉村”之稱的江西婺源來到北京，成為北京理工大學光電學院的一名學生。那一刻，程德文與“光”匯聚在了一起。入學伊始，先后擔任班級學習委員和班長的程德文組織班里的同學集體自習，這一組織就是4年，從未間斷，最終培育出了班級濃郁的學習氛圍。努力奮進的班風為班集體贏得了北京市優秀班集體的最高榮譽，并確保班級成員鎖定了保研生導師布置了一個自由曲面光學系統的設計任務，要求在原有基礎上，設備體積必須減半，重量必須降到1/7以下，但是顯示效果還必須要提高，這是當時沒有任何前輩實現過的設計?！懊髦接谢?，偏向虎山行”，程德文在經過演算論證后，著手搭建了初始系統并進行試驗。這是一個有著上百個參數的系統，任何一個細微的變化，都會有巨大的影響。于是，之后幾百個日夜，程德文就在各種優化算法和思路嘗試，失敗與不斷再失敗中度過。就在絕望到崩潰的邊緣，程德文開始了冷靜的思考和仔細的分析，他發現恰恰是這無數次看似毫無作用的失敗，為他指明了新的途徑，讓他看到了新的曙光。經過兩年的漫長實驗，在接近第3萬個系統時，程德文終于得到了完美的設計，繼而樣機試制成功，實驗效果非常理想。比這更為關鍵的是，他還研究出了全新的設計理論和方法。用傳統方法需要花兩年才能完成的設計，用新的方法和技術只需兩周，甚至是兩天。不可能完成的任Copyright?博看網 . All Rights Rerved.2020年10月 科學中國人

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創新之路Way of Innovation務終于順利通過了驗收，得到評審專家的一致好評。憑借這一重大突破，2009年、2010年，程德文連續兩次摘得光學工程領域國際最高獎項“Michael Kidger Memorial

Scholarship”和“Optical Design and

Engineering Scholarship”，這兩個獎由本領域最具權威的組織——國際光學工程協會頒發，每年在全球范圍內只評出一名獲獎者。技術的研發成功雖然提高了我國在顯示領域的國際地位，但程德文深知要真正跨入國際前列，我們的基礎還相對薄弱，需要借鑒國外先進的生產設備和經驗。在讀博士的第3年，國家啟動了公派留學生項目，程德文有機會進入全球最好的光學中心之一——亞利桑那大學光學中心學習。盡管這一學業階段的留學意味著延期畢業，他還是毅然選擇出國深造。他說既然選擇了科研這條路，就要走得更遠、飛得更高。邀在國際大會上作特邀報告。懷著對祖國的眷戀，對母校的不舍，對老師的感恩，程德文帶著一身所學，帶著自己取得的科研成果，如期回到祖國，回到北京理工大學。追尋心中那束璀璨的光，程德文回到了夢開始的地方。事實上，程德文從在研到在職申請了眾多AR相關專利，而這些專利在日后被證明，在光學領域產生的影響巨大而深遠。將AR相關專利，研轉產，產促研，最終促成了北京耐德佳顯示技術有限公司——一家致力于智能AR眼鏡核心光學部件研發與生產的公司的誕生?！澳偷录眩∽浴甆ED+’，即創業在象牙塔外回國拿到博士學位后，程德文留在了母校任教，幾年間主持國家自然科學基金項目、國家原“863”項目、“973”項目和重點研發計劃等20余項課題；申報100余項專利，包括10余項國際專利；相關研究成果已在國內外著名學術刊物和會議上發表論文80余篇，包括光學領域的頂級刊物Optics Express、Optics Letter、‘Near Eye Display（近眼顯示），”程德文介紹，“作為一名技術研究者，我希望用自己潛心研發的技術改善人們的工作和生活，讓技術產生價值，回饋社會。”所以，耐德佳的定位也很清晰，將AR光學顯示從技術變成產品。AR光學的痛點是視場角小，沉浸感不強；體積重量大，穿戴不便；成像質量差，色差嚴重。自由曲面光學正好可以針對這些痛點發力，通過充分發揮設計自由度高的特點，為解決這些難題提供了很好的思路。“光學設計面形描述從球面發展到非球面，到現在的自由曲面，就好比從二維空間發展到三維空間，最后到多維空間。因此，在光學設計上有很高的自由度。”程德文介紹。采用自由曲面光學技術，耐德佳推出了多款AR光學模組產品，視場角（FOV）實現了從19°到120°全面覆蓋，滿足了客戶多樣化應用場景需求，尤其是在沉浸感和輕薄化方向，產品實現了重大突破，為AR行業帶來了全新的設計理念。其中，“無界”AR光學解決方案，以輕巧的體積，實現單目120°的超大FOV，可覆蓋人眼正常視覺，虛實“無界”融合，讓AR與VR完美切換。隨著產品的量產，將對VR/AR的產品形態和應用帶來顛覆性的革命，具有廣泛的商業應用場景，提前7年實現微軟預測的目標。和Biomedical Optics Express等。因在光學設計、優化仿真、自由曲面光學研究上做出的突破創新貢獻，2012年，他入選教育部新世紀優秀人才；2014年，入選國家“萬人計劃”青年拔尖人才；2018年，入在異國綻放光彩在海外留學的3年里，身處異國他鄉的程德文充分利用美國先進的設備和科研環境進行學習和研究。每周兩次的學術報告會他一次不落積極參加，并堅持廣泛閱讀文獻。盡管程德文身在國外，導師王涌天卻一直關注著他的成長，3年間，王教授寫給他的郵件有六七百封之多，傾其所能默默地支持著程德文。不間斷的閱讀、交流和學習不僅印證了“熟能生巧，勤能補拙”的古訓，也碰撞出了創新的火花。程德文陸續在專業頂級期刊上發表了多篇論文，還獲得了2009年中國光學學會頒發的“王大珩光學獎”以及美國著名的光學設計軟件公司頒發的2009年度光學設計競賽最高獎，并多次應選國家“優青”。在忙于科研工作的同時，程德文會利用短暫的閑暇思考科研模式。學校的科研工作開展，一直以科研人員向國家申請項目，申請經費，研究取得科研成果，完成項目并答辯結題的方式進行。這樣的模式，使得成果的應用很大程度地局限在了項目答辯的應用上。好的研究成果局限于學術領域，這讓程德文感到很惋惜。他所期望的是科研成果切實推動社會發展，產生社會經濟效益，而產生的經濟效益反過來持續推進加速技術的進步，這便是產學研一體化概念的雛形。這一想法在程德文的大腦中越來越清晰：作為一名高校教學科研型教職人員，除高水平科技論文，還應該切實做一些應用，落地學術成果。Copyright?博看網 . All Rights Rerved.38 科學中國人 2020年10月

耐德佳依托國際前沿的光學設計與研發能力，成功研發并量產了數款自由曲面AR光學解決方案，并在波導、光場等方向上進行了豐富的技術積累。目前已經積累了近百項核心知識產權，成為全球為數不多的實現自主知識產權和高精密制造的完整閉環的AR光學公司。

2018年12月，耐德佳核心光學元器件研發與生產基地“德伽智能”在鎮江正式投入運營，具有上百萬AR光學鏡片的產能，意味著耐德佳進入大規模AR/VR光學量產時代。目前，“德伽智能”已引進超精密加工車床、超精密注塑機、精密光學檢測等多種加工與批產設備，對耐德佳光學產品進行高品質、批量化生產。截至目前，耐德佳已經初步構建了自主知識產權和高精密制造的完整閉環，服務了幾十家全球500強公司以及數百家AR/VR行業整機企業，并得到市場和業內的口碑認可。

程德文介紹，得益于近幾年來的持續研發，耐德佳在設計、制造和檢測的品控標準方面已積累了相當豐富的經驗，也研發了一些具備自主知識產權的檢測設備。所以，耐德佳的目標是進一步提高產品的管控，爭取進入到科技巨頭的供應鏈中，迎接下一個AR市場的發展高潮。當然，對于程德文來說，在苦樂參半的科研路上能堅持下來更離不開團隊的協作與支持。他經常跟人說，北理工有全國光學設計最豪華的團隊，通過引人才、建團隊、搭平臺、育人才，團隊里個個都是牛人。在公司里，同樣他也有一支精英團一家企業的情懷開公司、做科研、帶學生、做科普，偶爾刷個抖音了解大眾需求和動向，把握市場脈搏。時間被安排得滿滿當當的程德文很累，但一路走來，他也沒想過丟掉肩上任何一個擔子。之所以能堅持下來，一方面是因為他本身韌性好、能熬，另一方面也是由于對工作的熱愛。就像上癮一樣，幾天不做設計，程德文就覺得好像缺了點什么；有想法一出，晚上不睡覺他也會爬起來寫論文，想著得讓新想法趕緊實現?！爱斣O計做出來時，看著光線通過美妙的光路舒服順暢地通過，我會覺得很美，盯著光路系統可以看半天，好多疲憊和痛苦會被這個沖淡，很有成就感?！标?。目前公司里聚集了一群有文化、有激情、有理想的人才，在程德文、段家喜、侯偉洪、王陽組成的領導團隊的帶領下，在創造自身價值的時候，他們也為公司贏得了口碑。做企業不僅是盈利，社會責任更是耐德佳的重要目標?；谶@個共識，把企業做強，為廣大消費者提供真正需要的技術和產品，服務社會，成為公司每個成員的情懷?！霸谶@樣一個好時代，可以去創造你的價值，發揮你最大的效率，只要有想法就可以去實現，可以改變這個時代，有這樣的機遇，我們為什么不去干呢？”程德文說。追尋著心中那束璀璨的光，對于程德文來說，每天都是啟程的日子?？茖＜液喗槌痰挛?，教授，博導。國內最早從事自由曲面光學系統設計、虛擬現實（VR）和增強現實（AR）頭戴顯示技術的研究，對VR和AR頭戴顯示技術中的關鍵科學問題進行了深入探討，大幅提高AR顯示系統的顯示效果和整體性能指標。申請專利近100項，包括美國和歐洲授權發明專利9項，部分專利成功轉化并得到國外知名企業多年付費使用。發表80余篇高水平學術論文，多次應邀參加國際會議特邀報告，在國際上得到大量引用并獲得很高的評價，不僅對該領域有突出的學術貢獻，還產生了顯著的經濟效益和社會價值。承擔國家原“973”“863”子課題、國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目20余項。攻讀博士學位期間多次獲得國際獎項，包括連續獲得國際光學工程協會（SPIE）2009和2010年“Michael Kidger Memorial

Scholarship”和“Optical Design and Engineering Scholarship”獎學金，該兩項獎項每年全球范圍內僅表彰一名光學設計領域有突出貢獻的獲獎者。獲得2009年美國Synopsys公司頒發的全美光學設計競賽特等獎、2010年中國光學學會頒發的“王大珩高校光學獎”。博士學位論文被評為北京市優秀博士學位論文。研究成果獲得多項科技獎勵，入選2011年“中國光學重要成果”，獲評中國儀器儀表學會金國藩青年學子獎，2017年度光學工程學會創新技術一等獎、2019年度中國產學研合作創新成果獎一等獎（序3）、2019年度北京市技術發明獎一等獎（序2）。先后入選教育部新世紀優秀人才計劃（2012）、中組部青年拔尖人才計劃（2014），獲批自然科學基金優秀青年科學基金（2018）。Copyright?博看網 . All Rights Rerved.2020年10月 科學中國人

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