热爱可抵岁月漫长——访上海交通大学金石教授

金石

上海交通大学自然科学研究院/数学科学学院讲席教授，欧洲人文和自然科学院外籍院士，欧洲科学院院士，美国数学学会首批会士，美国工业与应用数学学会会士，中国工业与应用数学学会会士。现任上海交通大学自然科学研究院院长，上海国家应用数学中心联席主任，上海交通大学教育部科学工程计算重点实验室主任，人工智能数学基础中心主任。担任 Communications in Mathematical Sciences 的创刊及现任主编，并担任过十多个国际著名计算和应用数学杂志的编委。主要研究方向包括动理学理论，双曲型守恒律方程，量子动力学，不确定性量化，交互粒子系统，计算流体力学，机器学习等。曾获冯康科学计算奖，国际华人数学家大会晨兴数学银奖等多项荣誉。2018年国际数学家大会45分钟邀请报告人。

访谈内容

Q

这是您第二次在 Acta Numerica 出版论文，请问您的研究方向有什么改变嘛？您是如何一直保持高水准的研究水平的呢？

A

金石：

我比较喜欢尝试不同方向的探索，过几年希望换一个方向，不过更关注不同方向之间的联系，从中捕获新的想法。这也是为什么这篇综述论文尽管跨度很大，从量子力学的薛定谔方程，到微观的经典力学的牛顿方程，介观的统计物理的玻尔兹曼方程，一直到宏观的流体力学方程，但是围绕的是一个计算框架，就是论文所综述的渐近保持（Asymptotic-preserving）方法。我的研究是不是高水准需要同行去评价，我能保持活跃的学术研究活动很大程度上得益于我总是很幸运的和许多非常优秀的学者合作—无论是资深的，年轻的还是我自己的博士生或博士后。同时，尽管我主要是研究应用和计算数学的，我也喜欢和做理论分析的学者合作，我的合作者有很多国际顶尖的分析学家，我常常能从他们的分析方法中得到算法的启发，另外好的分析思想也会使得相应的算法比较优美和具有理论上的优势，对研究品味的塑造也有帮助。

Q

目前整个学术界都非常重视跨学科研究，请问数学作为基础学科可以应用于哪些学科，如何应用呢？数学在跨学科研究中起到怎样的作用呢？（可以用本篇文章举例）

A

金石：

数学作为一个重要的研究工具，可以应用到几乎所有的领域，无论是主要是基于基本原理的物质科学，还是更多是依赖于数据或经验公式的信息科学，生命科学，社会科学，工程等领域。现代数学应用的领域越来越广泛，除了数学家本身的包容性—我们很愿意和其它领域的学者合作和分享想法、研究成果及工具，渴望我们的数学方法能被他们应用并寻找可以用数学方法解决的应用问题—同时当今世界计算机科学，数据科学和人工智能对数学的高度依赖为数学在跨学科的应用达到了前所未有的广度和深度。

本篇文章将四大物理尺度和基本方程通过数学连接起来—这是著名的希尔伯特第六问题希望解决的重要理论难题。我个人一直感兴趣的研究方向是用计算方法—也就是在离散空间—将他们联系起来。里面涉及的一些数学和计算方法在量子化学，药物设计，材料科学，等离子体物理和航空航天等领域有许多应用。

Q

目前国家提倡产学研相结合，请问数学学科在此方面已经有了哪些成绩，是否存在困境，未来会如何进一步发展呢？

A

金石：

三年前国家四部委（科技部，教育部，中科院和国家自然科学基金委）空前的联合发文支持数学—包括基础和应用数学—的研究， 这为我们发展数学，包括应用数学和数学的应用，提供了前所未有的机遇。国内在数学的产学研方面一直有了不起的成就，八十年代就有北大王选院士的中文激光照排技术，近年来人工智能，图像处理，以互联网和新媒体为代表的信息领域以及5G技术，数学理论及算法都起到的重要甚至是关键的左右。科技部在许多地方成立的国家应用数学中心，为数学的产学研提供的极好的平台。我自己多年的研究基本是兴趣驱动，如何做产学研并无经验，但觉得这是国家急需发展的方向，愿意做些探索并鼓励在这方面有兴趣和能力的同行在这个方向的努力。我所在的上海国家应用数学中心和上海交大重庆人工智能研究院，都在往这个方向努力。

Q

很多学生提到数学就“谈数色变”，请各位老师谈谈数学应该怎么学，学数学有哪些好处？

A

金石：

很多人“谈数色变”的原因是没有真正了解数学，或者搞明白数学是怎么回事。这和以交响乐为代表的古典音乐一样，许多人觉得非常枯燥，但是真正懂得或喜欢欣赏的人都知道，那是一个极为美丽丰富的世界。

Q

您能从科研人员的角度谈谈：学习数学的乐趣吗？

A

金石：

自由思考带来无限快乐。学术研究的一大乐趣，是没有老板“管”你。科学的重大发现不是计划经济，科学家也没有老板——你自己就是老板。人们可以要求楼房、桥梁和高速公路何时和怎样建成，只要配以充分的人力和财力就可以。科学的重大发现是无法计划，也不可能有老板布置任务要一定时间完成的——牛顿发现的万有引力，世界上没有任何人事先可以为他计划好并命令他一定时间内完成。海阔天空，异想天开，标新立异，才会有原创的思想，也是科学研究迷人的地方。集合论的创始人康托尔说过，“数学的本质在于思考的自由充分”。自由充分的思考，可以说是每一个领域研究的根本要素。人的身体受到物理时空的局限，但思想是不受羁绊的。自由思考的时候，思想摆脱了沉重的身体，自在地遨游于万物，超越时空给肉身设置的障碍。自由思考的时候，人可以与自然对话，与自己的心灵对话。自由思考的快乐在于 神游于物，更在于物我两忘。当一个研究者全身心沉入数学的世界时，他是忘掉一切的，而这样的境界，总是让研究者无比快乐，汲汲以求。而当思想受到太多束缚的时候，研究也就止步不前了。

转自：“剑桥学术”微信公众号

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