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数学有大美 奋进正当时---系列 刘歆:跑步就是不断挑战自我的过程

2020-08-06

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刘歆, 中国科学院数学与系统科学院研究员,数学院SCF跑团(Self-Challenge and Fun,自我挑战,快乐无限)的创始人和团长。一年中2/3的日子里,刘歆都会在清晨出门跑步,每个月的跑步记录在100公里以上。

2004年,刘歆进入数学院开始硕博连读学习,师从于袁亚湘院士,从此没有离开过。在这个院子里,杨乐、王元这样的学术泰斗随时可见,他们可能会出现在你正穿行的走廊里,也有可能就坐在你旁边的食堂就餐椅上,只要有勇气,随时可以搭讪,可以提问,可以交流,甚至一起吐槽“今天食堂的包子不好吃”。而导师袁亚湘院士更是一位极具人格魅力,充满智慧、学识渊博的师长。在这样的环境中沉浸久了,每一位师者的言传身教潜移默化,让幼时就以数学为爱好的刘歆,继续着自己的人生梦想。当知道自己有机会留在数学院继续从事科研的时候,刘歆没有半秒迟疑,甚至来不及跟父母通电话商量,就兴奋地接受了。如今他已经在这里工作了十年多,作为一个数学研究者,相比财务自由,刘歆更期待未来自己能够实现“科研自由”,而数学院,是他实现这个梦想最适宜的地方。

2009年,博士毕业的刘歆赴德国ZIB研究所(Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin)开展博士后研究,之后到莱斯大学(Rice University)计算与应用数学系做访问学者。2014年,归国不久的刘歆入选数学院“陈景润未来之星”计划,与自己儿时崇拜的偶像就此有了奇妙的交集。

刘歆的研究围绕着流形上优化问题的算法设计和理论分析,此类问题在材料计算、统计大数据分析、人工智能中有着重要应用。他和合作者对线性特征值问题设计了自适应有限内存Krylov子空间算法,并证明了全局收敛性;所设计的软件包LMSVD在Matlab官方平台上开源共享,迄今被下载超过1500次,并保持满分好评。他和合作者基于乘子校正思想,提出了求解Stiefel流形上优化问题的高效免正交化算法;建立了该算法完整的理论性质;并在科学与工程计算国家重点实验室集群上并行实现了该算法,成为求解此类问题首个具有高可扩展性的算法。

刘歆的科研工作也得到了同行的肯定,他于2016年,获得国家自然科学基金委国家优秀青年科学基金;2016年,获得中国运筹学会青年科技奖;2017年,入选中国科学院北京分院“启明星”优秀人才计划。每一步的积累,每一次的认可,在刘歆看来,都与数学院给予的支持密不可分,是这里宽松优越的科研环境,和敢为天下先的学术评价体系,给了他心无旁骛、专心致志做科研的自由。

每一个奇葩的处女座,都有一个有趣的灵魂。处女座的刘歆,每天都有做不完的事情,可以修改论文,可以跟学生讨论,可以为自己的微信视频号制作一分钟的科普视频……这种状态下的刘歆,有一种难以掩饰的少年气。但他终究是个处女座,完美强迫症的特点早已在不知不觉中渗入到他生活的方方面面,比如生活中的高度自律,比如科研中的直面挑战,对于自己的每一篇论文,更是“如切如磋,如琢如磨”,永远是“鸡蛋里挑骨头”的态度,精益求精,千锤百炼。

优化中有个重要概念“最速下降法”,俗称“瞎子爬山法”。在刘歆看来,科研之路正是瞎子爬山的过程。科研的本质是创新,创新即意味着面对未知,如同瞎子面对一座高山却看不到路径。在自己的研究领域里爬到最高峰,是每一个做科研的人都应该有的目标和追求。在优化中,最速下降法不是最好的办法。在科研攀登的过程中,最陡的路未必是最好的选择,每一步都追求局部最优,就得不到全局的最优。在不知道路该怎么走的时候,适时地后退几步,提高汲取信息的深度,扩大涉猎的广度,了解一些同行的进展,甚至花时间了解一些哲学,这些看起来像“后退”的做法,实际上却是“博观而约取,厚积而薄发”的过程。计算数学领域里不断出现的新问题、新模型、新需求,给了刘歆无限的探索空间,也因此给了他源源不竭的乐趣。

村上春树说,“喜欢的事自然可以坚持,不喜欢的怎么也长久不了。”刘歆也许并不是一个了不起的跑者,然而这个问题根本不重要。他的跑步历程,如同他的科研之路,虽然沿途荆棘密布,过程充满痛苦,但他仍然执着地坚持着。跑步不一定是为了到达终点,但每一次出发都是在迎接一场新的挑战。每一天穿上跑鞋出门,他都超越了昨天的自己,而在每一场跑步的终点,他会遇到更好的自己。(文/王姝,图/刘歆)