广州日报12月21日讯(记者申卉 邵权达)声学仿真、缩尺模型、可听化技术……一个个专业的建筑声学名词让人望而生畏,但广州大剧院、友谊剧院、广东粤剧院……却是广州市民耳熟能详的“老朋友”。两者之间有何关联?中国科学院院士、建筑技术科学专家吴硕贤,正是要将这些高深的学问化作一幢幢“悠扬好听”的建筑,融入老百姓的生活中,让人们更有耳福。

  在很多人眼中,科学家们大多是深居简出,处象牙塔之内,潜心研究、不问世事。但吴硕贤与众不同,无论是校园讲座,还是市民科普活动,经常能看到他的身影。用吴硕贤自己的话说就是:“我做的是改善民生的科研,当然要接地气!”  

院士小传

  吴硕贤,福建人,1947年生,建筑技术科学专家,中国科学院院士,是我国建筑界与声学界培养的第一位博士。华南理工大学建筑学院教授,亚热带建筑科学国家重点实验室第一任主任;2005年当选中国科学院院士,是中国建筑技术科学领域首位也是唯一的中科院院士;曾获评全国先进工作者、全国优秀科技工作者、全国师德标兵、新中国影响广东100位贡献人物,其科研成果曾荣获广东省科学技术一等奖第一名。

  长期从事建筑与环境声学研究,系统提出城市交通噪声预报、仿真及防噪规划的理论与方法,阐明声学虚边界原理,推导出混响场车流噪声简洁公式,较好地解决国际上20多年未解决的问题。


结缘广州
广州有高校建筑领域唯一国家重点实验室


  吴硕贤毕业于清华大学,是国内第一个建筑学和声学博士。1998年,他选择来到华南理工大学,从此以广州为家,一待就是18年。

  谈及结缘广州的原因,吴硕贤坦言,最初是被广州宜人的环境所吸引。“我是闽南人,无论是饮食习惯还是生活环境,广州与我的家乡都很接近。”

  当然,对于一名科学工作者而言,真正被广州打动的原因,是广州的科研硬实力。吴硕贤坦言,从他所在的建筑学科看,广州的科研实力很强,高校对科研人才也十分重视。当时,华南理工大学作为我国高校建筑学科领域“老八校”之一,早已成为华南地区乃至全国的教育和科研重要基地,并建立了教育部亚热带建筑研究室。

  吴硕贤来到之后,学校进一步建设了由他领衔的建筑声学实验室。在此基础上,2007年,学校获批建立亚热带建筑科学国家重点实验室,成为目前全国高等学校建筑领域唯一的国家重点实验室。他说,从全国来看,各地高校的研究各有优势,但综合来讲,以华工为代表的广州的建筑学科科研实力是最强的,在国内和国际上都处于先进乃至领先位置。


领先世界
意大利歌剧院采用华工开发技术


  在广州大剧院的声学研究方面,吴硕贤应用了声学缩尺模型实验技术设计,搭建起“迷你大剧院”,逼真地反映出声波波动特征,预报出客观指标,从而确保大剧院的每个位置都能听到高质量声效。

  此外,吴硕贤及其团队还率先开展中国民族乐器声学特性的系统、科学的研究。“以前,民乐与民族戏剧剧场都是照搬西洋音乐厅和歌剧院,但由于两者发声特性及乐队编成等不同,无法达到最好的观赏效果。”吴硕贤说。从21世纪初开始,吴硕贤及其团队开始着手建立一套民族音乐剧场的音质设计理论,并将其应用到友谊剧院、广东粤剧院等建筑的设计中,使中国传统戏剧和民乐能在声学上达到最佳欣赏效果。“民乐和戏曲都是我们的国粹,如果我们中国人自己不去做,还有谁来帮你研究?”吴硕贤说得斩钉截铁。

  如今,建筑环境声学的技术也越发成熟,吴硕贤说,人民大会堂的音质改造是首次使用计算机进行声场三维仿真。意大利费拉拉歌剧院的声学设计也采用了华南理工大学开发的三维试听一体化技术。


改善民生 重视听觉关怀不忘科普


  “我们研究建筑的,做的是改善民生的科研,非常接地气,这决定了我们应该关怀民生,造福老百姓。”谈到建筑科学的定位时,吴硕贤如是说。

  对于吴院士而言,改善老百姓的人居声学环境,重视人们的听觉关怀任重而道远。“普通商品都有说明书,了解产品的性能,但最昂贵的住房却没有科学规范的产品说明,老百姓也不知道买的房子到底好不好,住进去舒不舒服,我们做这么多科普工作就是为了让公众慢慢地认识、了解,然后重视人居环境品质。”

  不久前,吴硕贤主持了中小学教室声环境的调查,他在这项由教育部发起,针对中小学教室声环境的调查中发现了很多问题。“很多中学体育馆在声音方面做得不好,下雨的时候噪音非常大”。

  更难能可贵的是,在潜心科研的同时,吴硕贤也不忘科普工作。今年11月,他走进洛溪中学开科普讲座,学生们提的每个问题,从如何选耳机到如何防噪声静心学习,他都一一耐心回答,还称赞学生“爱思考”;今年1月,吴硕贤还参加了广州市自然观察协会的科普活动,和中小学生们在华南植物园里体验户外观鸟。吴硕贤说,自己几乎每个月都会参加科普活动,为的就是让人们更加重视听觉关怀,改善人居声环境。


倾听意见 首倡评价机制引领全国


  “以前,建筑师设计完房子,工作就完成了,但是使用者有什么意见,哪里需要改进,建筑师心中无数。”吴硕贤说。通过在实际工作中发现的这些问题,他据此提出设立建筑使用后评价机制。

  在他看来,如果没有“使用后评价”,可能连一个厕所都设计不好。“以前男厕位都比女厕位多,所以总是看到女厕所门口排长队,男厕所门口空荡荡,有反馈机制后,设计师就知道应多设计女厕位,这是最简单的道理。”

  吴硕贤说,早在20世纪80年代末他就已经提出建立反馈机制,经过多年的努力,已引起了住建部的关注,下一步将大力推行。在他看来,这对人居环境改善的意义非常重大,也是广东对于全国的贡献。如今,建筑使用后评价的研究获得了广东省科学技术奖一等奖,同时还形成了全国建筑学领域的研究新热点,引领全国发展。


广州创新 宽容宜居吸引人才


  在广州一待就是18年,吴硕贤坦言,自己对广州这座城市的感情很深。广州领改革开放风气之先,是一座宽容宜居的城市,这对吸引创新性人才的就业十分重要。“把创新性人才吸引过来,首先就要宜居,让人心情舒畅。”同时,他也点赞广州出台了多项吸引人才的优惠政策,将海外创新团队吸引到广州。

  不过,对于科技创新,他也表达出自己的担心。“20世纪60年代初,苏联专家撤退,我们都知道中国急需科学家。那时我在读初中,文科很好,本来想当作家诗人,但因为大环境影响,中学生都崇拜钱学森、华罗庚这些科技明星,所以我决定往理工科发展。”在他看来,科技创新需要“榜样的力量”。“现在的年轻人很少崇拜科学家,往往崇拜企业家、大明星,希望能重视对科技明星的宣传,吸引更多年轻人参与到科技创新当中。”


大师带来殿堂级“好声音”建筑
广州“白捡”一个音乐厅


  作为我国建筑环境声学边缘领域的开拓者,在厅堂建筑方面,吴硕贤做出了卓绝的贡献。他及其团队陆续承担过包括人民大会堂、广州大剧院、广州白云国际会议中心、广东粤剧院等百余项工程的声学研究与设计任务,填补建筑声学多个空白领域。以他在广州的代表作为例,广州大剧院被评为“世界十大歌剧院”,是亚洲国家剧院中唯一入选剧院,白云国际会议中心在世界建筑节上摘取公共类建筑的最高荣誉,成为我国参评建筑中唯一一个获奖项目。

  这两座建筑,凝结了吴硕贤多年的心血,其音质设计有何高妙之处?吴硕贤介绍,在白云国际会议中心的岭南大会堂,虽冠以“会议厅”之名,举办过各类重要会议,其实还具备了不亚于星海音乐厅的高标准音乐厅建筑功能,曾举办过中国最高音乐奖金钟奖、广州艺术节等。

  然而,在设计之初,它其实并没有作音乐厅考虑,但吴硕贤观察后认为,从建筑的体量和体型看,岭南大会堂适合当音乐厅。因此,他提出了会议厅兼做音乐厅的创新理念。“之所以能提出来,是因为我们在建筑声学方面研究得比较透。”说这话时,吴硕贤一改谈话时的腼腆儒雅,显出“低调的霸气”。

  吴硕贤解释,会议厅要保证声音的清晰度,一般规定混响时间为1秒左右,比较短,而音乐厅要将混响时间设计到1.6秒以上,二者存在冲突。不过,他深入研究后发现,语言清晰度主要取决于信噪比,混响时间的影响比较次要。目前,扬声器系统的发展已经能够让信噪比得到保障,同时通过电声解决会议清晰度的问题,即使混响时间较长,也能同时满足音乐厅和会议厅的需求。“一般来说,音乐厅的造价都要上亿乃至数亿元,这样一来,广州相当于‘白捡’了一个音乐厅。”吴硕贤半开玩笑地说。