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第44章 盛开在成电园里的数学之花

记数学学院数值代数与科学计算科研团队

世界著名数值分析专家、牛津大学LloydN.Trefethen和David BauIII指出:“如果除了微积分与微分方程之外,还有什么数学领域是数学科学的基础的话,那就是数值线性代数。”科学工程计算问题往往最后都归结为数值代数问题。我校黄廷祝教授领衔的数值代数与科学计算科研团队,就在这个领域不舍昼夜地耕耘,为成电园培育了一朵灿烂绚丽的数学之花。

数学之花绚丽多姿

数值代数与科学计算团队的组建,经历了由黄廷祝的“独奏”到“大合唱”的过程。在黄廷祝的“指挥”下,团队谱写了一曲曲华丽乐章:从1999年到今年,共获得包括信息产业部科技进步奖二等奖和四川省科技进步奖二等奖在内的五项省部级科技成果奖,以黑马的姿态横空跃出,其数值代数的研究已经站在了国内前茅。

团队还先后取得国家“973”计划前期研究专项课题、国家自然科学基金项目两项、高等学校博士点专项科研基金项目、教育部科学技术研究重点项目、教育部首批“新世纪优秀人才支持计划”项目、计算物理国家级重点实验室合作基金项目等10多个科研项目,每年发表的SCI论文在15篇左右,这在国内也是不多见的。作为团队领头人的黄廷祝还先后主编了由高等教育出版社出版的研究生教材《矩阵理论》和《数值分析》,本科生教材《线性代数与空间解析几何》(“十五”和“十一五”国家级规划教材);作为主编在科学出版社出版的学术著作《特殊矩阵分析及应用》入选“大学数学科学丛书”。

成绩的背后,隐藏的是团队的酸甜苦辣。黄廷祝坦言,困难如影随形。让人欣慰的是,年轻的博士们已经成长为团队主力,团队有了可持续发展的动力。

团队的主攻方向是计算数学中的“数值代数与科学计算”,该方向是计算数学学科几个主要学科方向之一,而且是计算数学学科的重要基础学科方向。数值线性代数包括了许多重要研究领域,大规模线性代数方程组求解和矩阵计算问题、特征值问题、科学计算中的特殊矩阵分析与计算等等都是其重要研究分支与领域。

大型线性系统求解问题是现代科学计算的核心问题之一,而且往往是求解实际工程计算问题过程中最花时间的一个环节。团队经过近四年的攻关,研究求解大规模线性系统的高效算法,包括迭代解法器及其预处理技术,以及相应矩阵性质和算法性能分析。团队的“大规模线性系统高效算法”,今年一举夺得四川省科技进步奖二等奖。

在黄廷祝的带领下,他们尝试将团队的理论成果与计算电磁学实践相结合。这对于学数学并长期研究数学的人来说有很大的困难。在电工学院聂在平教授、胡俊教授,物电学院王秉中教授、邵维副教授、赖生建博士等大力支持下,团队花了两年多时间努力和一再坚持,终于在理工渗透、在问题驱动的应用数学的研究方面(比如,在电磁学、控制和神经网络方面)取得实质性进展,进入收获果实的阶段。

黄廷祝直言不讳这是一个完全陌生的领域,要走的路还很长。正如著名数学家李大潜院士指出的:“由数学家探索数学奥秘的好奇心驱动的数学研究之外,还要大力提倡和推动以问题驱动的应用数学研究”,“从我国应用数学及其队伍的实际状况来看,强调‘问题驱动的应用数学研究’也应该是迫在眉睫。”

前面荆棘遍地,但是他们毅然选择了穿过荆棘,去采摘那朵美丽的数学之花。他们相信,坚持就会成功。

殚精竭虑培养新人

黄廷祝除了担任中国数学会理事、中国计算数学会理事、全国经济数学和管理数学学会副理事长等学术兼职,最近又受聘为国外两个国际学术期刊编委。有着诸多学术资源的他深知独木不成林,团队不是一个人的单打独斗。对年轻人的培养,一直是他惦记于心的事。

他鼓励并创造机会让大家接受最前沿的信息,看到自己与国际的差距何在。今年暑假,他带着部分团队成员参加在太原和昆明的国际会议。本月初,在南京召开的“第二届数值代数与科学计算国际会议”,大会报告人全为美国、英国、德国等国国际数值代数领域顶级数学家。黄廷祝又将8位学生带去聆听世界顶级专家的报告,接触最新的研究成果,不做井底之蛙。

在读博士荆燕飞,去年11月,担任教育部主办的“第三届大学数学课程报告论坛——中、美、俄数学课程比较”口译工作;今年暑假,又应美国著名数学家邀请并部分资助去美国爱荷华州立大学参加“研究生暑期科研培训”。他说:“都是黄老师利用自己的学术往来推荐的,才让他获得了在外面锻炼的机会,开阔了视野。”

在职攻博的青年教师程光辉说,黄老师对他论文的整体方向把握、布局、结构逻辑都进行了仔细修改,一些难以发现的错别字和语法讹误都改正过来了。他读硕士的时候就来到了这个团队,当时很多不完善的地方,但是都克服了。这种严谨的治学态度和精神,让他受益匪浅。

刚刚博士毕业的青年教师张勇,今年评上副教授。他回忆:“黄院长考虑到我读博,又要花时间复习考职称英语,还要指导学生参加数学建模大赛,忙不过来,就相对减少了一部分教学工作。”

对于“误入歧途”的学生,黄廷祝耐心做思想工作。由于现在做的领域难度很大,某学生刚开始只考虑到怎么容易博士毕业,一直坚持过去硕士期间的专业方向,黄廷祝就指出那是没有前途的,并循循善诱地引导他。他还是没有真正改变,依旧“暗度陈仓”,最后“仔仔细细想了一个多星期,下决心把方向改过来”。实践证明黄廷祝的引导是正确的,那位博士现在已经成为团队的干将。

通过黄廷祝的引导,他们都慢慢上了路。近年来,团队取得10多个国家级、省部级项目、5项省部级大奖、每年发表15篇左右的SCI论文,表现出强大的科研实力。他所期待的收获高质量的论文、拿到项目、获奖,团队不但都实现了,而且形成了良性循环。

火车头牵引齐前进

在黄廷祝的提倡下,团队每周都会召开一个讨论会,这个不成文的习惯,就科研过程中的问题和困难热烈讨论,碰撞出思想的火花。这样的内部学习督促大家不至于懒散,也让大家感觉到团队的凝聚力。

黄廷祝无疑是整个团队的主心骨,大家对他特别能吃苦的精神都十分服膺。黄廷祝中午都不回家休息,就在办公室休憩一下,晚上通常也是很晚才回家。大家的科研兴趣都被黄廷祝这个火车头调动起来了,每个人的特长都得到尽量发挥,在学校科研大发展的大环境下,团队有了如今的成绩。

张勇擅长数值试验软件包、代码编程、计算机实现等,黄廷祝曾专门派他去北京9所进修一个多月,做了很多大型方程组求解预条件技术的报告,积累了经验。他前期花了几个月做过很多软件包,经过查找分析,发现执行效率低,就放弃了。在暑假里花了两个星期研究软件包,规模小、效率高,做数值试验,算法实验,只要将命令输入进来就可以做测算,减轻了其他成员的劳动,缩短了测试时间,对大家都十分方便。

在读博士李良,硕士、博士都师从黄廷祝,主要做新算法的构造、编程实现等,在黄廷祝细致到位的指导下,已经发表五篇论文,其中四篇为SCI论文,另外一篇也发表在国内一流数学刊物《应用数学学报》上。

脚踏实地务实前行

黄廷祝认为团队走到今天,主要是把握了大方向,数学的个人特征明显,又必须跟着团队的大方向走。他说:“做最前沿的、有价值的、有发展前途的领域,把握住方向,认真去做,就必然会有结果。”

身为全国教学名师的黄廷祝,不为科研而科研,提倡教学与科研并重,毕竟大学的一个根本目的是培养人才。今年10月,黄廷祝作为带头人的国家工科数学课程教学基地教学团队入选国家级教学团队。这也是团队建设成果的体现,科研对教学形成了很好的促进作用。新进老师在中青年教师的带动下也做到了教学与科研并重。

团队如一条鲇鱼,对整个数学学院也产生了很好的正面引导作用,青年教师的学术水平提升很快,科研氛围日渐浓厚。

目前,黄廷祝说,在已有应用数学博士点学科基础上,正在努力准备争取新增计算数学博士点,或直接争取新增数学一级学科博士点,让数学之花越开越盛。他还想等忙过后,组织团队的几个年轻博士来写一部反映现代学科前沿的《数值代数》的著作。

(陈伟)

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