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科技日报:支丽红:符号和数值混合运算的开拓者
发布时间:2011-01-27

作者:姜靖  发表时间: 2011-01-26  来源:科技日报

“我待会儿还要去北航参加一博士的论文答辩,你想问什么赶紧问吧。”1月19日,在位于北京北四环边上的中科院数学院一间很普通的办公室里,一头干练短发的支丽红从满桌的资料和文件中抬起头,双眉紧锁面无表情地冲记者说。

说起一周前刚刚领回的“中国青年女科学家奖”,支丽红“已没太大感觉”。相反,随之而来的几次“被采访”让她很是纠结。

不过,作为符号和数值混合运算领域国际上开拓者和领军人物之一,支丽红坦言:“如果能通过媒体让更多的人了解并参与到这项研究中来,还是值得了。”

 换方向是“无奈”之举

对于很多人来说,对支丽红从事的符号和数值混合计算研究还很陌生。毕竟,它只是近十几年来发展起来的研究方向,目前全世界从事此研究的学者不到1000人。不过,在我们的生活中,混合计算却发挥中越来越重要的作用,从常用的数字图像处理,到飞机、卫星的遥感通信等,都离不开混合计算。这也是她急切地想向大家“推介”此研究的原因。

支丽红告诉记者,常用的计算方法有两种,一是数值计算,二是符号计算。数值计算,顾名思义是用真实的数字进行计算,而符号计算是用带字母和数学符号的式子来进行计算。数值计算能快速得出近似解,但受累积误差影响精度可能不够。符号计算没有累积误差,也可以得到完备解,但占用资源多,消耗时间长。

因为数值计算和符号计算各有优劣,上世纪九十年代,国外有学者开始设想能不能把两者结合起来,“取两家之长,补两家之短”,于是融和符号计算的准确性和数值计算的高效性的一种综合性计算方法——混合运算诞生了。

当时的支丽红还是中科院数学院吴文俊院士的一名在读博士生。“吴先生觉得这是一个很好的研究方向,国内还没人做,建议我改做这方面的研究。我很幸运,几乎与国外同一时间开始混合计算方向的研究。”支丽红露出了科学家朴实而幸福的微笑。不过,她坦言,这也是“无奈”之举。

支丽红回忆说,因为不善长记忆文字,高考时支丽红选择了北大数学系,学习基础数学,毕业后考入中科院系统科学研究所读研,主攻符号计算,一路顺风顺水。然而,博士期间她发现,从硕士起开始做的代数扩域运算的因式分解研究一直进展不大,很难继续开展下去,不得已才考虑转变方向……

 三年多没发一篇论文

上帝为支丽红关上一扇门的同时,也为她开启一扇窗。当初的“无奈”之举竟成就了如今的声名显赫。

她用混合计算解决近似多项式的因式分解问题的算法,作为MAPLE应用程序,被广泛使用。Stewart-Gough机械平台的基本问题之一也是因式分解,她的算法比同行快了30倍。

而在求最大公因子的算法中,支丽红提出的方法把计算单变元多项式的复杂度降低了一个数量级,从3次降为2次。据介绍,求近似多项式最大公因子的计算在图像处理方面有重要应用,因为算法复杂度降低,所以图像处理时间大大缩短,一幅1024×1024的模糊图片,几秒钟即可清晰复原。

对于外界封其“符号和数值混合运算开拓者”这一称号,支丽红连连摆手称“不敢当,只能说最早做的一拨人吧”。“不过,可以肯定的是”她话音一转,“在符号和数值混合运算领域,我们绝对不比国外差,甚至领先。”

“又是半路出家,又是前沿领域,当初是不是吃了不少苦?”支丽红微笑地说:“也没什么,每个学科出成果都不容易,相比正因为是很少人做的前沿领域,且是交叉学科,出成果相对容易些。”她说,交叉领域要掌握两个领域的知识,通过两个领域的不同的成熟思想来相互解决问题,更容易出现突破。

事实远非那么容易。支丽红最初的三年没发过一篇论文,这在论文数量几乎成评价一个人学术水平唯一标准的今天,简直不可思议。对此,她很不以为然,“好像也没什么吧?我们院里有不少老师几年都没发过一篇论文,一发就发到一流的杂志上,而且引用次数很高。”

支丽红说,从事科研不可能一帆风顺,关键要相信自己只要坚持下去,肯定会出成果,早晚问题。“自信,坚持都很重要”。

做研究应简单纯粹点

此外,“简单纯粹也是一个科学家需要具备的特质。”支丽红说。

诺贝尔物理学奖获得者、美籍华裔科学家丁肇中先生曾说:“为了名和利去做科学是很危险的,为了得诺贝尔奖而搞研究是得不了诺贝尔奖的”。支丽红很认同。在她看来,科学研究就是自由探索的过程,如果还没做,就想着要拿个什么奖,评什么职称,很难出成果。

“可能也有人说,你不发论文,不评奖,年终考核怎么过,大环境如此,你如何做到独善其身?”记者问。

“这可能跟我们数学院的‘小环境’有关吧”。支丽红说,数学院一直鼓励大家自由探索,科研氛围浓厚、研究环境宽松,并没有规定一年或者几年需发表多少篇文章,从来不强调“SCI”,而强调的是科研成果原创性和水平。

这点记者采访时也深有体会。虽然位于中关村地带,墙外就是喧嚣的车水马龙,但墙内却非常安静,上班时间,院子里几乎碰不到几个人。

支丽红回忆,当年,吴先生虽然承担着繁重的科研任务,但并没有要求学生跟着他做项目,而是让学生自己决定研究方向。“吴先生曾说他学习皮尔邦特的《实变函数论》时,每一个定理都至少学习三遍。第一遍是‘读’;第二遍是‘学’;第三遍是‘懂’。没有反复的学习和思考,要想系统掌握现代数学是十分困难的。吴先生正是通过这种学习方法,打下现代数学的坚实基础。也许正是这种重视学科,知识相互联系的态度潜移默化的影响了我。”

老师绝不能误人子弟

如今,支丽红带了6个学生,4个博士2个硕士,比起当前一些一人带很多,甚至连自己学生都认不全的导师,她的工作量似乎很小。“这已是我的极限了,我经常感到精疲力竭。”

“每个学生的研究方向不同,6个学生就是6个方向。我要对他们每个人的研究方向都很熟悉才行。”支丽红说。

这点在其学生郭庆东那里得到了证实。“每个学期支老师都会安排我们讲讨论班,由于我和师兄师姐看的具体方向和问题都不尽相同,她还专门根据我们的学习和研究情况来设计讨论班的内容和每个人的具体安排。”郭庆东说。

支丽红说,每次学生叫她老师时,她总是感到一种责任,生怕误人子弟。郭庆东回忆说,他本科论文初稿请她审阅,不到一天时间就收到了她的回复邮件,还通过电话指出了数十个涉及标点符号、公式排版、语言表达、数值实验、参考文献等方面存在的问题,等到半个多月后提交第二稿时,她又提出了十多处新的问题,这样前前后后从初稿到最终定稿用了一个多月的时间才得以通过。

相对治学的严谨,对于一些事情,支丽红则是“粗线条”。说到手上的研究经费,“够用了,但确切的数字我不清楚,不爱关心这些事情,我们的研究也不需要买昂贵的设备,老一辈数学家一支笔一张纸,照样出成果。”但坐在这个位置,她不可能对这些完全置身事外,如果有一个好项目,觉得机会好,支丽红也会花时间来申请,“但最好还是让我关起门来做研究。”

记者手记

“没准儿她就喜欢数学了呢”

在支丽红办公室一进门正对的那面墙上,一左一右挂着两幅水彩画。“这是我女儿小时候画的,她现在是清华附中美术特长班的。”支丽红说,她女儿对文学和艺术都特别有天赋,一些诗词往往读上两三遍就会背了,自己出国的时候还会收到女儿用文言文写的电子邮件。“‘潦水尽而寒潭清,烟光凝而暮山紫’这是我女儿最喜爱的《滕王阁序》中的精彩诗句”。

像天下所有的母亲一样,支丽红说到自己的孩子,自豪、满足之情溢于言表。然而,在这之外,她的眼神中分明裹杂着另外一种情感。她说,自己不是一个称职的母亲,因为她申请到日本交流,一去就是3年,那时女儿不得已被送到了江苏老家。“如果当时我能陪在女儿身边,女儿经常耳濡目染,没准儿她就会喜欢上数学了呢。”说到这里,支丽红沉默了很久。

“人生就是这样,有得就有失。科研我会继续作下去,但真希望多些时间陪陪女儿。”支丽红动情地说。

人物档案

支丽红 1969年出生于江苏省苏州市太仓县浏河镇。1987年考入北京大学数学系基础数学专业。 1991年考入中科院系统科学研究所,跟随数学机械化中心的吴文俊院士和北京市计算中心的吴文达研究员,开始从事数学机械化和符号数值混合计算的研究。1998—2001 在日本爱媛大学计算机系担任讲师。2001—2002 在加拿大西安大略大学计算机系做博士后研究。2003—2009年中科院数学院副研究员。2009年被聘为中科院数学院研究员。


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