经过四个多月的评审，2019年“科学探索奖”获奖名单近日正式向社会公布。50位获奖人经过层层选拔，最终从千余名申报人中脱颖而出，获得首届“科学探索奖”。机械学院高亮教授凭借“基于拓扑优化的数字化设计”的相关研究荣获“先进制造领域”的奖项，同时也是本年度华中科技大学唯一一位获奖者。

“科学探索奖”是由腾讯公司董事会主席兼首席执行官、腾讯基金会发起人马化腾与14位科学家联合发起的，面向基础科学和前沿技术领域，支持在中国大陆全职工作的、45周岁及以下青年科技工作者的公益奖项。2019年首届“科学探索奖”共计1335份有效申报材料，申报人经过初筛、初审、复审以及终审答辩四轮评审，最终评选产生50位获奖人，申报人与获奖人比例约为25:1。

2019年“科学探索奖”的评审工作共有350多位各领域的专家参与，在奖项的提名、推荐、评审过程中，超过百位“两院院士”参与其中，充分践行“科学家说了算”的原则。此外，为了保证评奖的公平性和公正性，“科学探索奖”的评审严格遵循《“科学探索奖”管理办法》，并在“科学探索奖”监督委员会的监督下开展各项工作。2019年“科学探索奖”颁奖典礼将于11月2日在北京举行。

基于拓扑优化的数字化设计

随着制造工艺，尤其是增材制造技术的进步，拓扑优化被赋予了更多的自由度，研究基于拓扑优化的结构设计技术，成为了当前数字化设计领域的重点发展趋势。拓扑优化基于计算机技术、力学理论和数学规划方法，不仅可以提高材料利用率和设计质量，缩短设计周期，而且可以解决传统经验式设计方法难以解决的复杂设计问题。

“现在的设计主要靠画——用CAD画三维图，未来的设计能否由计算机自己画（算）出来？”高亮教授经常如此思考。近年来，他带领团队潜心拓扑优化这一领域的研究，提出了矩阵压缩的参数化水平集方法，并开发了相应的拓扑优化软件系统，承担国家自然科学基金等科研计划10余项，总科研经费近2000万，研究成果在航天和兵器等行业的多家单位获得成功应用，在提升/保持结构静、动态性能的前提下，较原始设计方案减重达8%以上，在关键产品的研制中发挥了重要作用，取得了显著的工程效果。

等几何拓扑优化

面对工程产品结构与材料设计集成化、功构一体化的迫切需求，数字化创新设计得到了广泛的关注与应用。作为现代工程产品设计的三个重要手段，CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助工程）与TO（拓扑优化）逐渐趋向于独立和完善。当前广泛采用的设计方式为先利用TO算出概念构型，接着经过后处理导入CAD，然后对CAD模型画网格进行CAE，是“先设计，后分析，反复迭代”的过程。然而，目前尚缺少一个统一框架融合产品数字化设计的三个环节，以实现面向产品设计全周期的数字化创新设计。高亮教授团队近年来一直坚持探索高效的数字化创新设计方法与技术，致力于统一工程产品设计中CAD、CAE与TO三个重要元素，即实现几何建模、结构分析、优化设计一体化，以显著减少产品结构与材料的开发周期，降低研发成本。在前期一系列基于参数化水平集拓扑优化设计方法与应用的研究基础上，提出了参数化水平集法结合等几何分析的三维零件设计新思路，初步实现了设计-分析-优化的一体化。

在未来的研究中，高亮教授团队将进一步探索参数化水平集与等几何分析的结合，从结构、机构、超材料等多个应用角度进一步完善和推广参数化水平集+等几何分析的数字化创新设计体系，开发CAD与CAE一体化的新型工业软件，实现设计-分析-优化的一体化，探索CAD和CAE领域的第二条发展道路。

（原文链接：http://mse.hust.edu.cn/info/1110/9984.htm）