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走近J. J. Thomson奖章首名女得主

刘纪美教授的生活与研究之路

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刘纪美教授从未让自己的性别限制自己的志向。对于有志于跻身成功专业人士之列的年轻女性,她也乐于提供一些建议。
刘纪美教授从未让自己的性别限制自己的志向。对于有志于跻身成功专业人士之列的年轻女性,她也乐于提供一些建议。 [Download Photo]
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在下次打开电灯时,请意识到:有约20%的电力消耗在传统电灯的供电上。LED技术是一种革命性的节能和环保替代品,该项技术研究已持续20多年,而作为电子及计算机工程学系讲座教授的刘纪美是这项技术研究的早期贡献者之一。为了表彰她对化合物半导体材料和器件物理研究的重要贡献,她获国际工程技术学会授予J. J. Thomson电子学奖章,成为其44年历史上首位获得该荣誉的女性。她与我们分享她作为研究员、工程师、老师和母亲的生活经历。

刘教授说:「选择一个研究主题就像预测未来。一些预测会成真,而另一些则不会。在选择工程研究时,我们都想做一些人们关注的题目并获得成果。最具挑战性的是提出有远见的想法,而进入新课题的时机也很关键。」

虽然如今LED照明普遍存在,但在20世纪90年代刘教授开始研究该主题时,这还是一个新颖的领域。当时少数研究者对LED的巨大节能潜力感到兴奋,因为它们消耗的电量更少且不发热,并且它们不含汞等有毒元素。刘教授回忆说:「引入这个想法是因为我觉得这很有意义和潜力,你可以说我的切入时机选对。」

自从用于照明的LED在市场流行使用后,刘教授便开始致力于使其小型化。她开发了高分辨率的LED微显示芯片,相当于指甲大小,可用于构建三合一交通信号灯或虚拟窗户,以及在AR(增强现实)和VR(虚拟现实)显示器等应用中使用。

她开发的近眼微型显示器可以贴在一副眼镜上,并连接到相机以提供后视效果。她透露这个想法来自她走在香港狭窄人行道上的体验。

她笑着说:「通常,两个人必须在繁忙而狭窄的街道前后而行,我经常会与同伴走散。这激发了我尝试创造"一只后眼睛"来追踪我身后的人的想法。」

早期经历与回到家乡

刘教授说,她采取了实验的研究方法:「我喜欢看到事物真实地运转起来,而不满足于仅仅是求解方程或模拟(simulation)。模拟给出了一些参考,但并不能说明全部情况以及创造实物。与科学家在发现自然中所扮演的角色不同,工程师是在设计产品的性能和成本之间找到平衡点的前提下,为了造福人类而创造实物。」

从香港培正中学毕业后,刘教授去了海外留学,获得了明尼阿波利斯明尼苏达大学的物理学理学学士和硕士学位,然后继续在德克萨斯州休斯敦的莱斯大学攻读电气工程博士学位。

她说,获得电气工程博士学位是在探索物理学过程中的顺势而为。「电子工程学研究主要基于物理学。纯粹的科学是人类对自然的理解,而工程则根据自然界定义的物理定律来创造新颖有用的东西,例如手机。」

刘教授的科大之旅始于1998年。当时她以访问教授的身份来到科大,对其美丽的风景留下了深刻的印象。两年后,她离开了在马萨诸塞州阿默斯特大学的正教授职位,加入了科大的教师队伍。

她说,在美国生活了多年之后,这感觉就像是回家。「我是香港人。我在这里出生和长大,一直想回到自己的根源。另外,我希望我的女儿能够在一个丰富、多元的双语双文化环境中成长。」

炒蛋生活法

人们经常询问刘教授如何平衡工作与生活,以及如何管理自己的时间。她回答:「许多人的生活就像煎蛋一样,蛋黄是他们的工作,而蛋白是私生活。我的生活是炒蛋,混在一起。」多年来,她养成了「救火」的态度,使她可以随时随地工作, 并在最后期限完成个人和工作的承诺。

作为一名杰出的女工程师,刘教授说她从未让自己的性别限制自己的志向。她说:「也许我的性格导致我不太关心别人对我选择做事的看法。对于梦想成为成功专业人士的年轻女性来说,自己决定命运至关重要。」

她认为在工程项目中女性比例较低的主要原因是,大多数杰出能干的女性都有很多选择。「她们可以根据自己的兴趣选择艺术、商业、科学、医学,或任何学科,并且她们可以在任何这些领域中脱颖而出。她们也或许因为家人的意愿而进入在经济上更有回报的领域。」

她说,她只提供建议,但不指示年轻人他们可以/应该和不能/不应该做什么。「当十八岁的孩子对大学的专业选择不确定时,我建议他们像我一样进入工程领域,因为它为解决问题的分析技能提供了强而有力的培训。一旦他们以后发现自己的喜好,他们就可以改变方向,基本上可以做他们想做的任何事业。我还列举了我们圈子中的一些例子。」

不要急﹑但要快

刘教授坚信创新和经验是取得科技突破的主在要素。「我总是告诉学生连通能力是最重要的。当学生抱怨在某些课程中学到的东西没有用时,我说未必是课程没有用,而是他们还没有弄清楚如何将新获得的信息与他们的经验和知识联系起来。」

她的教学理念是根据学生的能力和性格制定教学方法。有些学生较积极主动,而有些则需要较多的指导和鼓励。她将这种哲学应用于一对一合作的研究生身上,借用孔子的话——「因材施教」。

刘教授采用了一句看似矛盾的香港俚语作为她实验室的座右铭——不要急,但要快(唔使急,最紧要快)。「进行研究就像参加马拉松比赛一样。不能急,因为你必须思虑周全,要去认真进行实验并得到可重复获得的结果;但也需要快速,以便能成为在同行中第一个报告结果的人。」

灯塔长明

在她自己的职业生涯中,刘教授的研究天份得到了回报。她获得了很多荣誉,J. J. Thomson奖章只是她获得的众多荣誉中最新的。她是IEEE、OSA和HKAES院士,获得了OSA小尼克·霍尼奥克奖、IEEE光子学协会阿隆·克雷塞尔奖和美国国家科学基金会(NSF)女科学家和工程师奖。

她说:「我为每一个奖项感到骄傲。这些都是对我组研究人员多年来做出的重大贡献的认可。我们取得的丰硕成果得到了同行的赞赏,这是非常令人鼓舞的。」

不过,她不满足于固步自封,强调仍然有许多研究问题需要解决。她目前正专注于电子和光子学的集成。

「在任何情况下,都需要迅速高效地传输和处理大量数据。电子电路越小,信号传递越快。现在可以制造小至几纳米的晶体管。集成电路中的光(光子)有助于进一步加快数据传输速度。至于如何增强半导体光子集成电路的性能?这就是我们现在正在研究的,这是一项永无止境的任务。」

出于对探索和阐明集成光子学和微电子学的新途径的强烈渴望,刘教授将继续作为下一代工程界的灯塔。她说:「对我来说最有意义的是看到以前的学生事业有成并跟他们成为一生的朋友。」

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