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研究生特等奖学金获得者|张子健:在进步中寻找纯粹

发布时间:2024-12-24 点击数:

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张子健,男,汉族,中共党员,2016年至2020年本科就读于清华大学电子系,现为电子系博士生,研究方向为面向未来6G的智能超表面技术。发表一作SCI及EI论文11篇。1篇论文入选ESI前0.1%热点论文,3篇论文入选ESI前1%高被引论文,获谷歌学术总引用1500余次,单篇最高引用680余次。曾获得清华大学研究生特等奖学金、全国挑战杯特等奖、中国研电赛全国总决赛一等奖、研究生国家奖学金等荣誉。入选2023年斯坦福全球前2%顶尖科学家榜单

张子健是戴凌龙老师自2013年留校工作11年以来指导的第5位清华大学特等奖学金获得者(2014/2016/2018/2021/2024),另有3位学生被电子系推荐参评清华特奖(2019/2022/2023)。

科创之路,初心永在



“第一次接触科创是在本科期间的‘百团大战’活动。”张子健回忆到:“当时让我最感动的就是各大科创兴趣团队的成员们对于科学技术纯粹的热爱。”在加入了如未来机器人、天空工场、未来通信等多个校科创兴趣团队后,科技创新逐渐融入了他的日常生活。与一群志趣相投的伙伴们并肩作战,共同攻克技术难题,成为他每周最期待的活动。为了开拓自身思维、提高在实践工作上的动手能力,他努力参加了许多学校组织的科技竞赛,自主立项开发机器人、无人车、无人机等实际系统。每一次科技竞赛活动都是他宝贵的学习机遇,不仅设定了明确的期限,还“迫使”他去掌握新知识,并将这些理论知识运用到实际项目中。从电子系的硬件设计大赛,到全国性的挑战杯,每一场比赛都是他成长历程中的宝贵财富,每一次参与都让他收获满满,感动与成长并存


 

 


张子健及其兴趣团队队友的部分参赛作品


回忆起那些熬夜设计电路板、编写代码,以及在严寒酷暑中测试平台性能的日子,张子健不禁感慨:“最初,我们彼此陌生,但为了共同的目标,我们满怀激情地学习新技术,携手打造共同的科创作品,那份纯粹深深吸引了我。”本科期间的科创经历,使得他在后续的研究生学习阶段也取得了如全国挑战杯特等奖、中国研究所电子设计大赛一等奖等多个国家级科创赛事荣誉。也正是因为多年以来的参赛经历,让科技创新成为了他坚守的初心和肩负的使命。

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参加中国研究生电子设计大赛(左起第二为张子健)

初探科研,日拱一卒



本科毕业后,张子健选择了继续深造,成为了电子系的一名博士研究生,科研成为了他的首要任务。在科研的道路上,他逐渐领悟到,科研不仅仅是对现有成果的转化应用,更重要的是对未知领域的探索,发现新知识、新原理和新规律,并将理论成果应用于实践。对于张子健而言,从本科投身科创到研究生投身科研,这条道路并非是一帆风顺的。科研过程中,他经常遇到预料之外的难题,这不仅要求有扎实的专业知识,还要求有灵活的思维和解决问题的策略。面对海量的科研方向与科学难题,在相当长一段时间里,如何找准创新的方向成为了张子健最大的困扰。

在研究一筹莫展之际,张子健的导师、电子系戴凌龙教授指出:“凡事不能万事俱备,只欠东风。”“站在河边看永远也学不会,一定要学会摸着石头过河。”导师的话让张子健大受启发。张子健认识到,无论方向选择的正确与否,上手科研最快的方法是动手先做起来。进步的核心正是在实践的过程中发现问题,努力找到一个具体的问题,并带着问题找答案,这与他本科时的科创经历竟颇为相似。导师的谆谆教诲点燃了他对科研工作的纯粹的热爱。

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张子健与导师戴凌龙教授参观华为

(前排右起第五为张子健,第四为戴凌龙教授)



带着一系列具体的技术问题,张子健开始在学术的茫茫大海中寻找答案。在寻找答案的过程中,他逐渐养成了每天阅读一篇专业基础文献的习惯,与导师和同门深入交流,通过每天进步一点点,逐步构建起了自己的理论框架。同时,他也在实验中不断试错,通过实践来验证理论,这一过程虽然艰难,却让他的科研能力得到了质的飞跃。这些进步不仅使他在面对困难时能够迅速调整策略找到解决问题的新途径,更重要的是,他在科研过程中发现了攻关学术难题的纯粹乐趣,成为了他不断前进的动力。

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张子健参加国际会议IEEE GLOBECOM 2023

软硬结合:双引擎技术突破



谈起最为满意的科研工作,张子健提到了自己在面向未来6G的有源智能超表面(active RIS)方面的研究。具体而言,智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surace,RIS),是一种由大规模超材料单元构成的反射阵列。在未来6G网络中,RIS的部署将提供大量的反射链路,大幅提升通信系统的传输速率,被认为是6G最有前景的技术之一。尽管RIS在理论上能给大幅提升通信系统性能,然而,由于其“先吸收,再反射”的工作机制,传统RIS在反射信号的过程中,信号能量损失巨大,严重阻碍了RIS在未来6G中走向实用化。

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传统无源RIS技术(左) vs. 高增益有源RIS技术(右)



为解决这一问题,一开始,张子健选择了专攻通信方向,试图通过设计高效的传输算法突破RIS的增益瓶颈。然而,受制于RIS固有的硬件约束,算法设计难以根本解决这一问题。在研究一筹莫展之际,他将目光投向了专攻器件设计的电磁学科。然而,电磁学科往往忽略了器件在实际通信系统中的传输性能,仍然无法解决上述难题。从而,张子健开始构想:能否让两大学科取长补短,从根本上解决难题呢?为此,在努力夯实本领域基本功的同时,他也开始广泛涉猎其他领域经典著作、论文,将电磁学的背景知识牢记于心。同时,他也联合其他专业的研究生及教师,多次组织开展跨学科的学术研讨会。通过不断地学习迭代,逐渐形成了软硬结合的研究方法

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张子健及其团队所搭建的有源RIS辅助通信系统原型机



经过多年的努力,张子健提出了新型的高增益有源RIS硬件架构,通过在RIS中集成反射式功放,形成了先吸收、再放大、再反射的工作机制。通过不断试错,他率先搭建了有源RIS辅助的无线通信系统原型机,真正将研究变为了现实。清华校园网实测结果表明,相比于传统RIS,有源RIS可提升传输速率约3倍,克服了增益的瓶颈问题。张子健提到,相关的研究成果目前已发表于通信领域权威期刊IEEE Transaction on Communications,自发表后一年多时间里,获得谷歌学术引用680余次,在同期刊近3年发表的1700多篇论文中引用排名第一,入选了ESI前0.1%热点论文及ESI前1%高被引论文。每日进步一点点使他的理想变为了现实,而全心投入在纯粹的科研中更是让他收获了无数的感动和成长。

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张子健在特奖答辩现场汇报有源RIS技术

村上春树曾经说过:“从来没有什么正确的选择,只有通过不断地努力,让自己当初的选择变得正确。”张子健说到:“对于我个人而言,我希望能给在不懈努力的过程中,继续保持对科学技术纯粹的热爱。在未来6G中,我希望我的研究能够为改变人们的生活方式做出贡献!”


编辑&排版|王薪贵

责编|陶旋姿

审核|汪 玉 李冬梅 沈 渊

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