袁亚湘：乐天派数学家

  “层层深入,抽丝剥茧,抓住问题的本质。”袁亚湘履职与从事数学研究的态度十分相似,“要带着批判的眼光看世界,不被条条框框束缚,通过不断实践,最终找到解决问题的好方法。”

◆袁亚湘简介

           全国政协委员,中科院数学与系统科学研究院研究员。中科院院士、发展中国家科学院院士,中国科协副主席、中国数学会理事长。主要研究最优化计算方法的构造、理论分析以及应用。曾获首届冯康科学计算奖、中国青年科学家奖、中国十大杰出青年称号、国家自然科学二等奖、中国数学会陈省身奖、何梁何利奖、中国工业与应用数学会苏步青应用数学奖。

        沉浸在孤独的思考中,诠释数学的奥秘,不厌其烦地钻研、探索……

        一头微微的自来卷,说起话来总是笑眯眯的,爱交朋友,喜欢热闹……

       这都是袁亚湘。

        熟悉袁亚湘的朋友都说他“不像一个数学家”,倒是“颇有偶像范儿”。

        他眼中的自己又是什么样的呢?“一个普通人”,当过农民,梦想成为诗人却缺少天赋……优点是“爱讲真话,随性”,自嘲对应的缺点就是“工作比较急躁、固执,不重视方式方法”。

        此般的自我点评,流露出的实乃真性情。

        跟母亲学打算盘

        在袁亚湘的办公室里,有一幅他的脸部轮廓画像:从数码照片中截取出来13173个点,然后运用数学里的优化方法,将这些点用最短的长度一笔连起来。

       袁亚湘很喜欢朋友送他的这幅画,因为看似简单的构图中暗示了他的研究方向——非线性最优化。它在航空航天、生命科学、水利科学、工程技术、金融经济、管理科学等自然和社会科学领域有着广泛和重要的应用。

         何谓“非线性最优化”?袁亚湘喜欢用直观的例子来展现数学的魅力:爬到山顶的路有很多条,怎么走才是最快的?一个四合院的人接自来水,提桶的、拎壶的、拿杯的,怎么排队效率最高……简言之,这项研究就是在众多的可能中挑选出最好的方案,为决策提供参考。

         虽然说袁亚湘的研究有“运筹帷幄”的意思,但他为自己做的选择却显得有些随意甚至让人不解:47岁时,在仕途一帆风顺的上升期,他辞去了所有的行政职务,要专心做科研、教学生。

        从湖南资兴的农村娃到数学家,袁亚湘一路走来并不容易,是什么让他说放下就放下,一心只想“带带学生,想想数学,写写文章(数学的,非数学的)”。

        性格使然。“我就是一个普通人。”袁亚湘坦言自己从小就不是那种胸怀大志的人,即使在学术上有所成就,也说不出什么“豪言壮语”。其实他内心的想法一直很简单,“数学是我的事业也是爱好,能够从事与数学相关的事儿,我已经很幸运了。”

       “踏踏实实做自己喜欢的事儿。”正是母亲对袁亚湘的教育。

        母亲是袁亚湘的启蒙老师。袁亚湘4岁半刚过,母亲就买了小学一年级的课本,让他去找隔壁大两三岁的堂哥们学;记忆最深的还是趴在床上跟母亲学打算盘,这是他与计算最初的接触……

       “母亲并没有多少文化”,却激发了袁亚湘对学习的兴趣,引导他感觉读书是最好、最美、最充实的事。“母亲很善于教育,但真要总结教了什么时又好像没有什么。”

        从小学到高中,袁亚湘的学习成绩一直很好。后来赶上了“文革”,他高中毕业就回乡当了农民。不知道未来会怎样,袁亚湘也没有觉得委屈,“天还能塌下来啊”,他整天乐呵呵的,该干什么就干什么,干过各种农活,还先后兼任过生产队的出纳、会计。

        农活之余,袁亚湘唯一的爱好就是读书,《艳阳天》、《金光大道》、《烈火金钢》……他看的书很杂,“三等分任意角、费尔马大定理等著名数学问题也是那时候在煤油灯下接触到的。”

        1977年,国家恢复高考。袁亚湘报考了当地的湘潭大学数学系计算数学专业,他最大的愿望就是工作后能在父母膝前尽孝。

        大学四年是袁亚湘人生成长中很关键、也是他很怀念的时期,因为湘潭大学是他梦想开始的地方。

        袁亚湘进校时,湘潭大学复校还没多久,正处于建设初期,“只有一个食堂和6栋学生宿舍。”他还记得从湘潭火车站坐大巴到学校后,一下车就踩到了黄泥巴里,“第一次远离农村老家,我特意穿的一双新‘解放’鞋,马上就变成了泥巴鞋。”

        就是在这个四周都是庄稼的“世外桃源”,袁亚湘和老师同学们参与、见证了这所大学的“成长”。也是在这里,袁亚湘真正爱上了数学。

大学老师入门的引领,使数学成为了袁亚湘毕生的追求。袁亚湘和他的同班同学、数学家许进超直到现在都认为,李寿佛老师讲的《数学分析》和唐佑华老师讲的《线性代数》引人入胜,“听课是一种享受。”

        大学时代的袁亚湘获得的荣誉无数。除了成绩好,他有两个优点也是出了名的:一是抗干扰能力强,在12个大小伙子一间的宿舍,不管有人大声说话或者打扑克,他都可以照常躺在床上看书、睡觉;二是有毅力,每天早上长跑5000米,晚饭之前还要打半小时的排球,“身高都从1米69长到1米77。”

         毕业30多年,袁亚湘一直以湘潭大学为傲。他一直参加湘潭大学校友会的各种活动,就连到湖南做学术交流的空隙也会回到学校与学弟学妹交流,他称之为“回家的诱惑”,他心中的湘大情结如同一坛老酒,时间越久越发醇香!

        回国就是回家

        在国际数学舞台上,频现袁亚湘的身影。今年5月,袁亚湘当选国际工业与应用数学联合会主席(任期2019—2023),这是中国科学家首次出任这一职务。

        袁亚湘将这次当选归功于“中国数学研究水平的迅速上升,以及我国科技整体影响力的提高”。

        撇开取得的学术成就不说,袁亚湘笑言自己比较“勇敢”,“虽然18岁才学ABC,到现在英语发音还带着浓厚的湖南腔”,但参与国际学术交流和合作,他属于敢说话的那一类人。

        其实,这与袁亚湘出国的经历也有关。

        22岁时,袁亚湘以研究生入学考试第一名的成绩考上了中科院计算数学所,当时名为“中科院计算中心”,师从我国计算数学的奠基人和开拓者、中科院院士冯康。

        当时,冯老说的3句话在某种意义上为袁亚湘未来的发展定了方向———

        “小袁,组织上决定派你出国,你怎样考虑?”

        “如果选择出国,你就别学有限元,你学有限元就别出国。”

        “有限元”是冯康在20世纪五六十年代独立于西方创造的求解偏微分方程的计算方法,是国际公认的当代计算数学的一项重大成就。袁亚湘认为冯老这么说很自信、气派。

         最后一句话是:“你应该转攻非线性优化。”

         当时,在“非线性优化”领域,我国与世界先进水平有较大差距。冯老为袁亚湘选了一条更富有挑战性的路。

         出于对老师的尊重,更因为了解冯老的良苦用心,袁亚湘听从了冯老的建议。“冯先生是一个真正的科学家,是一个帅才,他希望能为国内的数学弱项培养人才。”在袁亚湘看来,冯老是他的指路人,他与冯老之间的感情,有点像爷爷和孙子之间的“隔代亲”。

        1982年11月,到北京刚刚9个月的袁亚湘,作为中科院挑选的30多位尖子生之一,被派往英国剑桥大学攻读应用数学与理论物理系博士,师从优化领域专家M.J.D.Powell教授。

         袁亚湘所在的应用数学与理论物理系,留下了牛顿等许多科学家的足迹,大师们治学严谨的态度,对科学的痴迷、纯粹的热爱与激情,深深地影响了袁亚湘。

        在剑桥,袁亚湘也深感自己的好坏已不再是单纯的袁亚湘的好坏了。“系里大多数人记不住我的名字,有些人记住了也发不准音。”袁亚湘知道别人只会用“那个中国人学得好坏”来评价他。

        人一到国外,民族感、爱国心自然就涌现出来了。留学的日子,被袁亚湘自嘲是学生时代最卖命的一段时间。

        从事计算数学研究,很重要的一点是要进行数值计算。为了方便使用学校的电脑,袁亚湘常常在实验室待到下半夜,有时一不留神就到了清晨。“对于中国学生来说,是没有工作日、休息日之分的。”周末对于他来说,也就是要去一趟超市,把一个星期所需要的东西一次采购回来。

         有付出就有收获。在剑桥的几年里,袁亚湘斩获了无数奖项:剑桥大学数学部的研究生论文竞赛一等奖;国际上青年数值分析学者的最高奖L.Fox奖二等奖;和美国科学家合作证明了一类拟牛顿方法的全局收敛性,这是非线性规划算法理论在上个世纪80年代最重要的成果之一……

        毕业后,袁亚湘在剑桥大学菲茨威廉姆学院做了3年专职科研人员。在剑桥大学近6年时间里,他参加了七次国际会议,在非线性规划的方法和理论的研究方面取得了一系列成果,得到了国际非线性优化界的公认。

        如果觉得袁亚湘是一个“书呆子”就错了,他是一个闲不住的人。他是剑桥大学第一届和第三届中国学生学者联谊会的主席。不管是接待中国新的留学生或访问学者还是组织学术报告会、各种晚会,袁亚湘都是大家的“勤务员”,“那时在系里,我的电话多,导师秘书说我是系里最忙的人。”

         在科研事业蒸蒸日上时,1988年8月,袁亚湘回国,到中科院计算中心工作。还不到29岁的他,成了中科院当时最年轻的正研究员。

         在中科院,袁亚湘在信赖域方法领域取得的成就,被国内外专家称为是基石性的成果,对最优化领域至关重要:他和学生戴彧虹合作提出的“戴—袁方法”被认为是非线性共轭梯度法四个主要方法之一;给出了双球信赖域子问题的最优性条件,证明了截断共轭梯度法的“1/2猜想”;首创性地提出了用信赖域方法和传统的线搜索方法的结合来构造新的计算方法;开创了利用非二次模型信息构造二次模型子问题的方法,提出了非拟牛顿方法;最早系统研究优化的子空间方法……

         不少人问起过袁亚湘为什么回国。“我从未想过这个问题。回国对我来说是再自然不过的事情。一个人回家哪有什么道理?”

        为学生把握方向

        袁亚湘一直很喜欢“研究”的英文表述———“research”。“re”是反复,“search”是寻找。他认为选题是研究的第一步,应放手让学生不断探索。

        自1988年回国以来,袁亚湘始终坚持在科研教学第一线工作。培养学生,他的理念是:培养兴趣、鼓励独立,让学生爱学、肯学、敢学。

为什么这么说,因为袁亚湘发现科研领域有个“怪现象”:有些研究生在实验室里很优秀,而一旦离开实验室,甚至比不上原来不那么优秀的学生。他认为,这种典型的“乖学生”没有掌握独立开展科学研究的能力。

        与手把手地教相比,袁亚湘认为导师应该做“扶车后座的人”,如果教人骑车一直紧紧扶着后座不松手,一旦松手,学车的人很可能会摔跟头。他认为好的方法是,巧妙地松手,让学生领悟到骑车的真谛。

         何时“松手”?袁亚湘有自己的一套方法。

         “学生问我问题时,我一般不会把我所知所想的全部告诉他们。”令袁亚湘惊喜的是,有的学生思考后发现的问题或产生的新思路,有时甚至比自己原来“保留”的还要好。

         这么做是为了让学生独立地找到兴趣点。引导不同阶段的学生,袁亚湘有不同的方法:对研一学生,唯一的要求就是好好上课,不会给论文给任务;对研二的学生,会抛出几个大的热门的研究方向,让他们查阅文献后独立进行选择。

         硕博连读、今年博一的学生王小玉,师从袁亚湘已经三年了,她从导师的教诲中感受到的是“严谨求实、创新、自由”的治学态度:“不要总是自己觉得,搞计算数学的,你要算”“不要看别人做什么你就做什么,修修补补,你要和别人不一样,要有创新”……

         这是很多学生的同感。走出实验室,袁亚湘豁达、开朗的生活态度也影响了他的学生们。

         在已经毕业的博士生孙聪眼中,导师是一个“特别有生活气息的人”,有时会让有驾照的学生开车,导师坐在副驾上指点;甚至会教学生们,什么温度的水能煮出什么样的鸡蛋……

         袁亚湘一直希望学生能多发现生活中的乐趣,这样才能以好的心情做科研。他经常与学生一起爬山,据袁亚湘曾经的博士生、现在的同事刘歆介绍,导师与学生们把北京郊区的山都爬遍了,“导师也经常对我们说,做科研要有创新意识,不要总爬一座山。”

        在袁亚湘的影响下,一批批优秀的毕业生走向了各个科研和教学岗位。他指导的研究生中有的获得了中国青年女科学家奖,有的获得了国家杰出青年基金、国家优秀青年基金,有的入选了长江讲座教授、国家拔尖人才计划。

         此外,袁亚湘还积极行走至国内各大高校宣讲“数学之美”,是出了名的“段子手”:他的经典科普报告“瞎子爬山与优化方法”把达·芬奇与黄金分割、孙悟空与信赖域、恐龙是如何灭绝的等等,这些带有“袁氏幽默”的数学故事,讲得通俗易懂,让学文科的同学都能有兴趣听下去。

        “数学是美好的,是有趣的。”这是袁亚湘想传递给年轻人的一个信息。他认为从事科学研究靠的是自觉、爱好、热情,写文章、出成果只是水到渠成的事。

        这也是袁亚湘教育女儿的理念。女儿小时候,袁亚湘鼓励她学习,却从没给她报过课外补习班,倒是每周末骑着自行车驮着女儿到处玩儿。

       “培养兴趣很重要,只要学进去,成绩就不会太差。”袁亚湘很不认同“不要让孩子输在起跑线上”的说法。

        为科技发展建言献策

        1985年,袁亚湘在剑桥大学地下室宣誓加入中国共产党,是一名有着32年党龄的老党员。

        回国后,袁亚湘多次被评为“中央国家机关优秀共产党员”、“中国科学院优秀共产党员”。今年,经中央国家机关党代表会议选举,袁亚湘当选党的十九大代表。

        作为一名基层党员,能参加党的十九大,袁亚湘感到很光荣,“听了十九大报告,为我党在过去5年取得的成就而骄傲,对我国未来的发展充满信心。”他也很自豪,十九大报告中提到“创新型国家建设成果丰硕”时所提及的多项成果,是由中科院完成的。

“全场响起71次热烈掌声,报告使人精神振奋,展现的是大视野,确立的是大方略,谋划的是大事业。”作为一名一线科研人员,袁亚湘对十九大报告感触颇深:“我将以老一辈科学家为榜样,不忘初心,为祖国的科学事业贡献自己的一生!”

         作为一名全国政协委员,袁亚湘近年来也一直关注着我国科技发展,在科技体制改革、人才政策、科普、科技学术团队、科技期刊等方面积极建言献计。

         “层层深入,抽丝剥茧,抓住问题的本质。”袁亚湘履职与从事数学研究的态度十分相似,“要带着批判的眼光看世界,不被条条框框束缚,通过不断实践,最终找到解决问题的好方法。”

        2016年全国两会上,袁亚湘提交的《关于进一步宽松国际学术交流环境的建议》提案,与他和学者们遇到的一件头疼事有关:在参加纯粹的学术交流需要出国时,有时受到签证、审批等事务的影响以及受制于出国次数、天数、人数等的限制。“2014年在韩国举办的国际数学大会,4000多人的规模,本来我们单位应该去50多人,最后参会人数是个位数。”袁亚湘表示很无奈。

       “学术交流和公务访问的规律不同,很多重要的科研成果是通过国际学术交流产生的。”为此,袁亚湘建议科研人员出国参加学术活动以会议通知为准,不要硬性规定人数、次数和天数;建立鼓励国内科学家全面参与国际竞争的机制,如争取国际奖励、荣誉、任职等。

        令袁亚湘欣慰的是,他反映的部分问题在有关部委的关注下,得到了解决。其实,这些问题的产生与科研体制机制没有适应“我国科技地位稳步上升,国际影响日益增强”的喜人趋势有关。

        今年全国两会上,袁亚湘关注的是我国科技学术团体发展的问题。对于科技学术团体数量少、办理一些免税手续复杂等问题,他建议“对基础学科方面的全国性学会的国际化提供政策和经费支持,并出台相应指导性文件。”

        同样在今年全国两会上,袁亚湘和科协界别委员还讨论了有关科普的问题。

        对于科普,袁亚湘的态度是:再伟大的科学家也有进行科普宣传的责任;做科普不是简单地传播科学知识,主要是要传播科学精神、方法、观念,让大家讲科学。他还举例说,“我是搞数学的,科普不是为了仅仅教大家数学知识,就好像我喜欢跑步,并不是为了拿冠军,而是要通过跑步愉悦心情,更加热爱体育。”

        袁亚湘呼吁,“科普做得好会影响一代人,必须加大科普力度。”

        袁亚湘也一直为青年学者的发展而担忧,“现在有各种各样的人才工程,关注更多的是高端人才,却没有花更多力气去培养青年人才,去关注最普通的科研工作者。”

         对于青年学者的学术和生活状况,袁亚湘不吐不快,“一个普通的博士毕业生,在北京工作的工资并不高,有的付了租房就没剩什么钱了”“工作上的压力大,各种各样的考核评价体系,主要是每年要发多少篇文章,这种量化的、急功近利的评价体系,捆绑了青年人才。”

        实现中国梦,人才是关键。谈及自己所在的基础研究领域,袁亚湘希望有关部门重视队伍建设的重要性。“重心一定要下沉,创造好的科研环境,想办法把现在的年轻人变成国际一流人才,打造基础研究“国家队”!

        袁亚湘用最朴实的比喻表达了自己的期待:“我是农民出身,种地也不能老看着几根高苗,应该把整块地都耕耘好。”

 

人民政协报 2017年12月第7907期

记者：罗韦