吕琦:尊重时间,尊重科研的规律
2025年5月,2024年度王选杰出青年学者奖颁奖典礼在2025中国计算机学会青年精英大会(YEF2025)上举行。该奖项是为了更好地纪念王选院士、传承王选精神,由北京大学王选青年学者奖励基金资助设立的全国性科技奖项。
四川大学吕琦教授,凭借在随机分布参数系统控制理论方面的杰出贡献,成为2024年度王选杰出青年学者奖获得者。
吕琦(右三)在2024年度王选杰出青年学者奖颁奖典礼上
吕琦,四川大学数学学院教授,目前主要从事数学控制论研究。他与合作者通过引入创新性概念与方法,成功解决了随机分布参数控制系统理论中若干长期未决的挑战性问题,改变了此控制理论分支的面貌。
颁奖典礼现场,吕琦从北大副校长王博的手里接过获奖证书,从中国工业与应用数学学会理事长张平文院士手中接过沉甸甸的奖杯。“献身科学就没有权利再像普通人那样生活,必然会失掉常人所能享受的不少乐趣,但也会得到常人所享受不到的很多乐趣。”吕琦发表获奖感言时,用王选先生的这句话与大家共勉。
张平文院士为吕琦颁发奖杯
颁奖典礼后,吕琦第一时间接受了记者的采访。吕琦告诉记者,当年高考选择数学专业也是潜移默化地受到王选事迹的启发。“我自己从小就喜欢数学,成绩也一直不错,高考选择学校和专业的时候就想起高中计算机基础课上老师给我们讲过王选的事迹和他研发的激光照排系统,了解到他在北大是数学专业,后来选择了冷门的计算数学专业,尽管当时我听不太懂激光照排系统,但是我潜意识里认为计算机和数学就是最好的专业。” 巧合的是,吕琦高考那年电子科技大学数学系招生的专业叫计算机应用,他就义无反顾地选择了。
吕琦2004年本科毕业于电子科技大学数学科学学院,后在四川大学张旭教授的指导下完成了硕士和博士学位。吕琦回忆说:“本科期间,我对数学产生了浓厚的兴趣,大四毕业前夕我联系了四川大学的一位导师,想读他的硕士,但是戏剧性地是当我考入了四川大学后,这位导师离职了,我被院系随机分配了一位导师,就是我后来的硕士、博士导师—张旭教授。”吕琦兴奋的表示:“我要感谢这样的随机分配,张旭教授是一位非常严格、在研究上给与学生充分自主选择的导师,他带给我学术研究上非常大的帮助。”吕琦后来从事的随机分布参数系统控制理论方向的研究就是源自张旭教授的提议。
在“无人区”搞研究
硕士期间,吕琦在张旭教授的指导下,开始了真正意义上的学术研究。“张旭教授鼓励我们寻找自己感兴趣的方向进行研究,这让我在数学的海洋中自由地遨游,但是由于我在我感兴趣的研究问题上一直没有进展,走了不少弯路,张教授就建议我看下随机分布参数系统这个方向。”吕琦惊喜地发现随机分布参数系统是一个非常重要且有意义的数学问题,然而在2007年左右,国内外研究它的人非常少,连资料都很少。就这样,吕琦开始了近20年的数学控制论的研究工作。
2008年起,吕琦开始了随机分布参数系统控制论的研究,至今为止,已经17年了。“刚开始研究的时候,真是一点资料都找不到,国际上论文是个位数。”吕琦回忆着告诉记者。如何在没有任何参考资料的情况下,自行研究这个重要的数学问题呢,吕琦表示:实际驱动和最优控制是解决任何一个数学问题都可以使用的方法。有了目标后,就更能清晰地摸索出一条正确的路。“尽管当时这个领域是几乎空白的,我的研究目标也非常清晰,但是最大的难题是不知道用什么工具去解决问题,我只能用已有的工具、方法挨个去试,行不通了,就去看看堵在了哪里,然后再试试其他方法,又堵住了,我再去看看为什么堵住了。”吕琦笑着说,这一次又一次的试错的过程,虽然痛苦,但却非常有意义,它加深了我对这个问题的理解,让我逐渐开始有了自己的解题思路。”
在吕琦看来,选择研究方向就看两点。一是研究的问题是重要的问题;二是自己感兴趣的,只要这两点是满足的,就是好的研究方向,就可以选择。当然吕琦也有现实的考虑,研究的问题虽然重要,但是太难的话,会不会做不出来。每当这样的考虑萦绕心头的时候,吕琦会用王选的事迹激励自己,要敢为人先。 “我想到王选院士在当年我国还是铅排印刷的现状下,跳过第二、三代照排机,直接研制当时尚无商品的第四代激光照排系统,70-80年代左右那种科研条件,王选院士都能勇于挑战、创新,我为什么不勇敢一下呢。”
除了研究重要且感兴趣的科研问题以外,吕老师还建议年轻的科研工作者,可以多从应用角度出发,看看其他领域有什么难点、痛点,如果自己的研究可以帮助解决这一问题,那么也是不错的研究方向。
搞科研,首先要尊重科研的规律
“你既然选择了科研这条道路,就要尊重科研的规律,沉下心,做好慢工出细活的准备。”吕琦教授强调,搞科研不可能短时间收货鲜花和掌声,在“无人区”探险,必须安坐“冷板凳”,才能发现“新大陆”。
正是17年来的安坐“冷板凳”,吕琦及其合作者,发现了随机分布参数系统控制若干迥异于确定性情形和随机有限维系统的新现象,引入了新的概念和方法如随机转置方法等,解决了一些长期未决的基本问题,明显改变了此控制理论分支的面貌。2022年吕琦受邀在ICM(国际数学家大会)大会上作45分钟的报告,他的工作被13位院士和15位ICM 邀请报告人引用;入选《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编(七)》(数学仅有5项);在Springer出版了首部系统总结该分支的专著“Mathematical Control Theory for Stochastic Partial Differential Equations”以及获得国家杰出青年科学基金。吕琦本人也获得中国数学会钟家庆奖、中国工业与应用数学会应用数学青年科技奖和和教育部青年科学奖等。
“来自科研环境以及现实的压力,使得很多青年科技工作者以及学生会选择一个并不重要的科研问题来进行研究,心态也比较浮躁,是非常不可取的。”吕琦建议青年科技工作者,既然选择了走科研道路,就要脚踏实地,做好十年磨一剑的心理准备,切不可急于求成。
吕琦对青年科学工作者的未来还是持有非常乐观的态度,“现在生活条件好了,选择学习数学的学生以及青年科技工作者,比以前更多了,大家因为热爱数学,聚在一起,相信未来一定会有更多自主原创的成果在应用数学的领域里开花结果。”
需求刺激研究
“我喜欢听其他领域的报告,尤其是工程领域和基础数学领域的”。吕琦非常关注工业界、工程师的需求,希望自己的工作可以不光停留在理论上的创新,也可以真正地解决工程师的一些切实需求。用需求刺激研究,让科技为市场、应用赋能,这也正是王选院士所推崇的。
吕琦作“人工智能与控制论的协同进化”报告
王选院士曾说:“让优秀的年轻人‘出彩’,最好的办法是把他们放在最前沿的需求刺激的风口浪尖上;‘学术上的远大抱负’与‘占领市场’这两者,在一定的条件下可以是高度一致和相互促进的。”王选杰出青年学者奖的提名与评选也正是侧重产学研结合的成果导向,努力发掘在学术潜力和转化能力方面都表现优秀的青年才俊,为我国加快高科技领域人才建设贡献力量。
吕琦建议初入科研大门的学生或者青年科技工作者,不要过度地阅读论文,要多听一些其他方向、领域的报告,扩宽思路。“一个领域的经典论文我认为不会太多,读完这些经典的论文后,我认为可以多听一些基础数学的报告、讲座。”吕琦坦言,自己曾经有一个想了十多年都没解决的问题,在一次学术报告上,听到南开大学龙以明院士所做的一个报告分享后,竟然想到了解决办法。
控制论能为AI做什么
谈及未来,吕琦告诉记者,仍然会继续在随机分布参数系统控制领域深耕。 “与其他控制论的分支相比,随机分布参数系统控制领域还远远不成熟。尽管这一领域我们目前已经超越国外,但是还有很多新问题产生,需要不断地去解决” 。此外,吕琦表示未来将使用控制论的方法和工具为人工智能(AI)的局限性问题提供一些新的解决方法和思路。“AI的发展已经对数学领域形成了降维打击,我深刻地体会到这点是在2019年的时候,诸多数学名家60多年来未能解决的一个最优控制的问题竟然被AI用强化学习的方法轻而易举的解决了,这让我大为震惊。”
吕 琦
“AI作为强大的工具可以解决许多控制论的问题,拿AI来解决几个数学问题并不是我真正感兴趣的”。吕琦更想着眼于AI的局限性,包括可解释性、泛化问题等。“控制论发展了这么久,如果能对AI的局限问题提供一些新的思路和方法,我认为这是非常有意义的,也是我想做的。”
回望近20年的科研历程,吕琦勇闯“无人区”,安坐“冷板凳”,选择重要的科学问题,从兴趣出发,一路前行。如今,他带领团队继续从事数学控制论研究,在随机分布参数系统控制理论继续深耕,同时积极探索应用数学与AI的融合并为其提供解决方案。未来,吕琦将在不平坦的科研道路上,与大家携手同行,不负青春,为应用数学与计算机的交融与创新贡献力量。
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