南科大
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2023年2月13日发(作者：)36科学中国人2021年10月
创新之路WayofInnovation
行稳致远一生一事
——记南方科技大学机械与能源工程系教授马永胜
祝传海
2021年是马永胜决意回国、投身祖国
工程信息学事业的第一年，迎着9月开学
季的阳光，他在南方科技大学度过了第一
个教师节。马永胜感慨良多，人生中的每
一个时刻他都全力以赴，没有浪费一次机
会，一路顺利走到了现在。这位刚回国不
久的资深教授多年来醉心于计算机辅助产
品设计及集成制造，致力于先进信息学特
征理论，并把该理论扩展应用于跨学科网
络化协同工程、智能信息语义学等方面。
在这些技术理论研究的基础上，他和团队
坚持开展深度信息集成、产品全生命周期
管理的技术研究，取得了丰硕的成果。
站在全新的起点上，马永胜将继续与
先进的工业软件为伴，挑战新的目标，为
中国的计算机辅助产品设计、分析和集成
制造发挥独属于他的光和热。
迈向更广阔的世界
出生于内蒙古自治区乌兰察布市科布
尔镇的马永胜，似乎从很小的时候就开始
对外面的世界有着莫名的向往。家乡给他
的馈赠是坚定的性格。在那个特别困难的
年代里，读书是摆在他面前的唯一一条能
连通外面世界的路。
年少的马永胜似乎习惯了离家进入各
个寄宿学校的不安与适应，一直很努力。
1979年，他幸运地考入了内蒙古集宁一
中，这是当地最好的高中。“在那么困难
的情况下，我们的老师花了非常多的精
力，钻研了很多教学方法，让我们一整
个班的学生都考上了大学，其中有五个
考上了清华大学。”马永胜正是五个考
入清华大学的学生之一，时隔多年他仍
然感谢老师们的辛勤奉献，他们像一棵
棵枝繁叶茂的大树，扎根于西北边陲，为
学生们遮风挡雨，培养出一批又一批的学
生；让这些“吃苦”的孩子考入心仪的大
学，送更多的“白桦树”苗子到外面的世
界扎根成长。
1981年的秋天，走进清华大学这所培
养了众多杰出校友的一流学府，马永胜仍
是最活跃、最勤奋的学生之一。从当时欠
发达的内蒙古走进清华大学，成为他人生
的又一个转折点。初入清华大学的他，就
读于精密仪器系。“一说到精密仪器，我
总是会想到一些上天入地的神奇又精准的
仪器，对我有着非常大的吸引力，我觉得
在这个专业的学习一定是充满挑战的。”
抱着这样的想法，马永胜像海绵一
样不停地吸收各种新知识，参加各种社团
活动。5年的清华岁月倏忽而过，他很快
就要毕业了。忙着本科毕业设计的他，受
到了蔡复之和张玉峰两位老师的关心和照
顾。“我当时在天津做项目，老师就派车
从北京把仪器设备送到工厂，让我们这些
学生用上学校当时最先进的设备；他们常
深入工厂给我们最好的科研指导，引导我
们做出最好的结果。”马永胜从老师们的
身上看到了一种追求科学事业的宝贵精
神，他们把做学问的方法变成生活中最自
然的习惯，持续地坚持下去。这是他在清
华就读期间收获的宝贵财富，让他在日后
马永胜
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的人生中受益无穷。
1987年，清华大学学生部和精仪
系为马永胜争取到了非常难得的深造机
会——国家公派去英国曼彻斯特理工大学
（UMIST）攻读博士学位。马永胜再一
次有了迈向更广阔世界的机会。
据了解，曼彻斯特是英国第二大的城
市，是世界上最早的工业化城市，也是英
国重要的交通枢纽与商业、金融、工业、
文化中心。坐落在此的曼彻斯特理工大学
更是实力不俗，在英国乃至全球都享有极
高的声誉，学术地位一流，校友包括25位
诺贝尔奖得主和众多国际名人。
尽管基础扎实、求知若渴，但英语
不太好、短时间无法融入英国文化环境的
情况，让马永胜的求学之路面临巨大的挑
战。在新的语言和文化环境中，他发现最
困难的地方是如何克服文化上的鸿沟，如
何建立起中国人自己的自信。“我们要虚
心学习外国先进的科学技术，随着时间的
推移，我们就更能体会到中国人的兼容并
蓄、不屈不挠的家国理念，文化精神、制
度也是非常优秀的，慢慢地，就有了一种
自信。”这样的自信给了马永胜克服语言
学习和文化差异，从容不迫地在国际舞台
交流和绽放的勇气。
来到英国的马永胜，师从Dr.G.
Barrow和a开始系统学习
CAD/CAM（计算机辅助设计和计算机辅
助制造）基本理论。在两位导师细致认真
的指导下，马永胜针对计算机辅助智能加
工早期软件技术理论与系统开发，进行了
深入的研究，取得了不小的收获。
当时CAD/CAM系统功能还十分有
限，在复杂刀具轨迹生成方面一直存在
无法预测材料剩余几何形状及难以有效
进行加工工况仿真的问题。马永胜利用
Voronoi图算法，完整解决了铣削加工穴
和开放表面的螺旋（外出和切进）轨迹生
成的终极层收敛问题。并且他还利用二维
轮廓演进，有效预测加工切削角度与余量，
因而为切削加工参数优化提供了量化计算的
前提条件。最终马永胜以优异的成绩拿到
了博士的学位，为科研之路打下了非常扎
实的基础。
英国恩师对待学术的认真和对学术的
执着追求，深刻地影响了马永胜的人生轨
迹。面对博士毕业后第一次工作的选择，
马永胜选择了坚守初心，继续从事CAD/
CAM专门技术研究，并在钻研学习的过
程中，不断思考科学研究与实践应用的
关系。“经过这么多年的求学，终于毕业
了，我觉得是时候用自己的专业知识服务
社会了。”在他看来，用研究的理论方法
解决具体工业中的实践问题才是他想要达
到的最终目的。
1993年，马永胜加入新加坡义安理
工学院从事教学和研究工作。其间，他成
功利用关联特征的概念，很好地完成了
CAD/CAPP/CAM集成，解决了计算机
辅助模具设计与制造集成中的复杂几何曲
面与刀具轨迹生成的依赖关系建模中一系
列难题，并因此受聘精密橡胶制品公司兼
职技术顾问，成功地把关联特征概念应用
于工程盖板设计、鹰架架构设计等计算机
软件的开发。“当时新加坡政府正聚集一
批人才从事精密工程工作，这正是我在英
国学到的东西，所以去新加坡参与精密工
程研究，将所学的知识转化为实践应用，
是我应该要干的事。”马永胜说。
如果说进入集宁一中是马永胜接受优
秀教育的第一步，来到清华大学是他人生
逐梦的第二步，那么从清华大学被公派到
英国曼彻斯特理工大学读研，就是他近距
离接触广阔世界的第三步，而从英国飞往
新加坡，开始人生的第一份工作，则是马
永胜迈向事业奋斗更广阔前景的第四步。
在新加坡面对着日新月异、欣欣向荣的新
兴技术领域，马永胜一往无前。
追求一生的事业
在追求卓越先进技术的初心驱使下，
为了有机会参与最具挑战性的研发项目，
1996年，马永胜辞去新加坡义安理工学院
的工作，加入新加坡制造技术研究院，开
始模具方面的软件设计工作。在这里，他
和南洋理工大学TorShuBeng、Grame
Britton两位教授合作，得到了新加坡政府
400万新元（约2000万人民币）的资助，
带领团队研发基于UG（Unigraphics）
模具的自动设计软件。软件开发的过程
充满了技术和人才挑战，马永胜和团队
两年内开发出注塑模具设计软件产品
QuickMould。
在传统的设计方法下，当时做一个
模具的三维设计需要大概3个月的时间，
但马永胜开发的QuickMould只需要3～4
个星期就可以完成一套模具的三维设计。
在此后的两年时间里，QuickMould在新
加坡的23个工厂进行了试用，试用结果表
明，模具工厂的生产效率大幅度提高，形
成了很可观的经济效益。
“QuickMould产品是在世界知
名的Unigraphics这个软件基础上开发
的，所以Unigraphics公司对我们的研
发十分关注。”1998年，Unigraphics
（现西门子NXPLM）公司下决心收购
QuickMould。接着马永胜又领导完成了
QuickMould到MouldWizard的商品化研
发，并由此验证了关联特征理论在工程软
件设计、开发、应用和维护及周期管理的
巨大优势，形成了有效的方法论。
MouldWizard软件一经上市，便成
为模具自动设计领域的宠儿，从1998年至
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今，23年过去了，MouldWizard软件仍然
畅销于国际市场。“我后来想想，一个很
重要的原因就是我们软件工业研发的语义
学规范性和标准化基础非常扎实，我们
的软件拥有‘健康的骨骼’，这个‘骨
骼’能够为软件的进一步发展提供长期
的动力。”
对此，马永胜有一种极大的满足感。
“我做了一个不错的工作，锻炼自己的
同时也收获了领导团队科研和产品化经
验。”对马永胜来说，这不仅是从做学问
到实践应用的变化，也是一次从软件应用
研究到软件设计师的角色转变。通常开发
软件是由软件专业工程师完成的，而马永
胜学的是机械制造，所以他是从制造的角
度出发研究软件技术，然后又用软件的技
术来解决工程问题。至此，一个全新的领
域——工程信息学展现在了马永胜的面
前，他的研究因而走入了新的阶段。
2000年，新世纪之交，马永胜选择到
南洋理工大学当教授，继续他工程信息学
的研究。当时的他在软件开发方面取得了
很多成果，但他并没有满足于此，还想继
续挑战自己，在学术上有更多的建树，于
是他萌生了回高校的想法。“如果说人生
是一条每个人都要走的路，那你一生可做
的事情，便如同千千万万条小径、岔路。
然而面向理想到达巅峰的路，却仅有一
条：择一事，终一生。”对马永胜来说，
教书育人就是那个“终一生”的事业。就
这样，他在南洋理工大学开启了新征程，
一待就是整整7年的时间。
在此期间，马永胜于2003年独创性地
提出“关联特征”原创理论，即以工程语
义为基本建模元素，利用面向对象的异构
自适应动态程序镶嵌原理，实现多面向特
征通用语义图论表达方法。为了验证这一
理论，马永胜把这一理论深入大量地应用
于工业实际中，尤其针对模具生产行业，
对复杂塑料模具设计进行基于面向对象的
前卫软件开发，发表了基于关联特征的冷
却水道设计、标准零件模板库和标准组件
库等权威文章。
虽然研究成果很多，但马永胜追求的
永远是更多的研究进展。2007年一个新的
契机出现，让他决定离开新加坡。“那个
时候新加坡的大学都处在转型期，最后他
们都选择了北美的教学体制进行改制，也
是这段时间让我有机会接触北美的一些大
学。经过对比和分析，我突然间发现我想
做的领域在北美有更为深厚的基础，我觉
得应该要往前冲，到那里去接受和实践更
先进的理念。”当时，加拿大阿尔伯塔大
学正好在招聘100名预聘的教授，马永胜
顺利地申请成功，拿到了一个永久教职，
这一年，他刚刚42岁。“对我们从事学术
的人来说，在四十多岁的年龄能够拿到一
个永久教职，是一种安全感，也是科研事
业的阶段性收获。”
比起新加坡，北美大陆的广袤无垠
无疑更吸引马永胜。到了加拿大，他需要
面对一个新的环境，不再是熟悉的模具设
计研发，而是陌生的油砂开采研究。“从
油砂中提炼重油，需要经过复杂的热开采
技术变成石油的工艺。这个跨度还是很大
的，从精密工业到油砂工业，对我来说是
一次从单一学科研究转变到跨学科综合的
锻炼。”
马永胜继续发挥他在高难度特征信
息集成的长处，研发了高效的CAD/CAE
优化方法，并应用到各种产品设计优化、
ERP系统数据集成和升级定制与互操作性
改进方面。他还扩展关联特征理论到化工
流程设计与设备设计优化中，在跨学科知
识综合、信息流动与共享、复杂约束求
解和系统化归一优化等方面有了重要的突
破。在加拿大工作的8年时间里，他和多
家公司建立了持续的合作关系，获得一系
列资助累计超过500万加元。
在如此丰厚的资助和科研成果的背
后，马永胜早已成为一位在学术理论、技术
研发、工业应用多方面研究全面均衡发展的
资深教授，这时他才有了足够的底气完成心
底的那个愿望——那就是回到祖国，服务祖
国。“我是国家公派出去的，我有责任和义
务回到祖国，报效我的国家。”
展望未来之路
2021年7月，马永胜举家回到了暌违
33年的祖国。回国的旅程因为新冠肺炎疫
情而变得异常艰难，但这一切都无法动摇
马永胜回国的心。“疫情隔断了很多的交
流，也让我们发现全球化不再是那么理所
当然的事情，国界变得更加明确。我也悟
出一个道理，科学技术是无国界的，但科
学技术的使用是有国界的，在哪里使用、
为谁服务都是有它的范围。这也是我决定
回国的一个重要原因。”
虽然回国的路程很曲折，但是南方
科技大学却让马永胜感受到了许多温暖。
“我特别感谢南方科技大学各级领导和负
责人事的老师，工作做得很到位，让我觉
得很温馨，在这么困难的情况下，有一群
老师在后边支持我，我特别感谢他们。”
入职南方科技大学后，马永胜要做的
第一件事，是在南方科技大学建设市、省
乃至国家级的工程设计分析仿真软件研发
重点实验室。“建好研究团队和实验室，
在最短的时间内能够有产出，为自己的工
作找到支撑点，这就是我要做的事情。”
马永胜说，他是个急性子，特别着急怎么
样才能又好又快出成果，总有一种紧迫
感。考虑到他的年龄，马永胜认为，他能
够在国内健康工作十余年就是他的最大目
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标。正是因为十余年的时间并不算长，反
而让他的紧迫感更甚。而后续，马永胜还
将建设创新实践中心，打造一支卓越团
队，并率领这个团队卓有成效地开展工业
软件科研攻关工作，同时为我国培养创新
型高端人才。
目前，马永胜将主攻方向定位在“核
心智能设计分析优化”的关键工业软件的
研发上。该工作的最终目标是实现核心
CAD/CAE/CAx智能工业软件产业化，
推动更多中国自主开发的工业软件工具和
技术走向市场，为早日实现制造强国的战
略目标作出贡献。他计划把工程语义学与
网络化、服务化、复杂化，以及智能化的
算法与多物理交叉科学结合起来，集中攻
克微粒度通用特征核心模型及应用扩展机
制的难题，为建立真正的通用无间隙数字
物理孪生内核模型和多学科多体系应用共
享信息平台界面而努力。
除了学术上的无尽追求外，传道授
业解惑也是马永胜现阶段的教育理想。他
认为，一个时代有一个时代的教育方式，
教育的方式是日新月异的。“比方说新
冠肺炎疫情暴发的时候，我们的教育就一
定要适应疫情所带来的困扰，很多学校选
择了网上教学，但网上教学需要考虑很多
问题，学生是不是能够集中注意力，是不
是能够学透，是不是能交作业，考试是不
是还是传统课室现场考试方式？”马永胜
说，教学的细节里是一环扣一环的知识传
递，也是一环扣一环地验证学习效果，如
果想要达成最终的教学目的，就一定要做
最细致的工作，这是教育的职责所在。
“我个人有较长时间的工程教学
经验，最近和融亦鸣教授一起出了一本
书，专门研究如何以项目为导向的机械
设计毕业设计教学方法。”这是马永胜
从2009年起一直讲授“高级机械设计项
目”（CapstoneSeniorDesign）课程的
总结。近年来他把该课程引入清华大学深
圳国际研究生院、北京理工大学和南方科
技大学，开始学生团队自主项目设计的尝
试，教学效果获得了师生的一致认可。
“大家都知道在高校里面‘工科毕业设
计’是非常关键的一环，在毕业设计里，
你要传承什么样的价值，运用什么样的教
学元素，毕业的时候学生才能信心满满地
接受社会的检验？这都是非常值得思索的
课题。”
马永胜教授的很多学生在毕业多年后
重返校园时，还总会提起这门课，他们常
常和他说，“这门课相当于给毕业生戴上
了一个桂冠”。由此可见“高级机械设计
项目”这门课的重要性。
而在如何培养学生方面，马永胜则说
了自己的两个层次：一个是硕士以下的学
生，他会重点培养学生的基本工程实践技
能，培养学生能够学以致用；另一个是博
士以上的学生，他特别强调博士生要敢于探
索和想象一些前所未有的领域，敢于用数学
和物理的手段验证自己想象出来的东西。
“这很重要，从想象转换成科学，这恰恰是
做研究的高端人才应该做的事情。”马永胜
谈他的体会，这些研究方法也都是他的老师
们教给他的，做学问的方法、对待科研的精
神、对学生的鼎力支持，这是一种传承，而
这样的传承还在继续。
当前，我国正在全面推进制造强国
战略，其中在“战略任务和重点”中提出
工业强基工程，在各工业领域实现自主核
心技术和基础零部件、关键基础材料的自
主保障。而目前国际贸易摩擦已经让我国
重大领先行业的基础技术受到不公平的负
面冲击，形成严重制约我国持续发展的不
少“卡脖子”瓶颈。可以看到，我国还需
要从基础核心技术做起，以刻不容缓的态
度，大力研发自主核心技术，彻底打破受
制于人的局面。
而马永胜的工作目标正是基于《中
国制造2025》行动纲领，着眼于产品智能
设计和验证，为推动中国创造走向市场，
解决“卡脖子”瓶颈，作出贡献。他说：
“科学技术是不会止步的，走在科研道路
上的我也是一样的。我的理想，也在这个
过程中不断实践、不断更新。相信在工程
信息学领域，我能做的事还有很多。”科
马永胜（前排中）南方科技大学团队合影