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李晓榕:走进信息融合的世界
——记“千人计划”特聘专家、西安交通大学信息工程科学研究中心主任李晓榕教授

作者:本刊记者 刘 佳  来源:科学中国人  发布时间:2014-12-2

导读:   与建国初期的归国英才一样,“千人计划”特聘专家们怀揣强烈抱负,渴望用自己所学投身祖国建设。他们如同潺潺细流逐渐汇聚成股股浪潮,在国家发展进步长河中泛起美丽浪花。李晓榕梦寐以求的是,尽可能为祖国的发展做出贡献。

   东西融合兴强国,内外耕耘育俊才。
   借鉴大脑等生物机制的工作原理,利用计算机对具有相似或不同特征的多源数据和信息进行综合处理,为用户提供统一的信息视图和更加精准可靠的结果,如今,信息融合技术已在工程、医疗、经济和军事等领域得到广泛应用。
   我国“千人计划”学者、西安交通大学信息工程科学研究中心主任李晓榕教授,集半生精力和智慧研究信息融合及相关问题。一路耕耘,一路收获。现在的李晓榕是信息融合与目标信息处理等领域的国际著名专家,在信息融合、目标信息处理、性能评估、估计、滤波、决策等领域颇有建树。
   在2009年入选国家“千人计划”之后不久,李晓榕即着手组建西安交通大学信息工程科学研究中心,旨在将先进的科研理念带到国内,助力国内信息处理、特别是信息融合相关技术向国际先进水平看齐。

酸甜苦辣的求学之路

   学成于国外,李晓榕严谨刻苦,那是一段充满酸甜苦辣又成就斐然的学术经历。高考之门关闭了12年之后,在1977年终得恢复,李晓榕从570万名考生中脱颖而出,如愿以偿地考上了浙江大学。“独立之精神,自由之思想”是那一代知识分子的风骨;“主动学习,力争上游”是那一代青年学子的实践。
   “我们这一届的学生普遍有一个特点——懂得珍惜,这样的学习机会来之不易,大家都很刻苦,在学习上的超前意识都很强,都拼了命地自学。很怕被人落下。”凭着这样的劲头,不少学生超前一个学期,自学下一个学期的内容。“那样的主动源自对知识的渴望,没人逼你,但你就是停不下来。”
   计算机如今已普及千家万户,但在上世纪80年代,非常稀缺。“当时整个浙大都没有计算机,我读本科的时候,跑到一个电力研究所尝试了一次,是那种穿孔的,后来有打卡的,这些恐怕很多人都没见过。”从此,李晓榕迷上了计算机,读研时,他又瞄上了省里唯一的计算机中心,经常半夜跑去那里上机。
   幸运总是垂青有准备之人,李晓榕是幸运的。在读书的时候他赶上了高考的恢复,读博的时候恰逢浙江大学首次初具规模地招收博士生,成绩优异的李晓榕随后又遇上了浙江大学同国外大学实行联合培养的机会,到加拿大访问一年,后来又转到美国康涅狄格大学。“到了学校才发现,我的导师居然在材料研究所,而我在浙江大学主修的是电力系统,如今却要去修绝缘材料的博士课程。”
   突如其来的变故和相应的极大困难,让李晓榕站在了人生的交叉路口,是选择,还是放弃?静下心来,李晓榕打定了主意——既来之,则安之。
   很多事情就像旅行一样,当你决定要出发的时候,最困难的那部分其实就已经完成了。面对随后无可预料的压力,高分子、固体物理,这些哪怕是在本科阶段都从来没有接触过的课程,攻读博士的李晓榕该如何应对?那段日子里,勤学好问的他没少闹笑话。“一次课上,老师说:‘根据某某原理,我们可以得出这个结论……’我问:‘老师,这是什么原理呀?’话音一落,我就觉得有点不对劲,老师惊讶地看着我,同学们也像看外星人一样看着我,接着有人吃惊地问:‘这些原理我们大二的时候就学了,你读博士居然还不知道?’可想而知我跟他们有多么大的差距。最惨的时候是我连老师布置的作业题目都看不懂。”
   李晓榕没有被困难吓倒,主动与努力是他克敌制胜的法宝。他将所有时间和精力都花在了图书馆和实验室,直到那些“古怪”的专业术语变得亲切,“生僻”的原理变得熟悉。勤能补拙,熟能生巧。很快,李晓榕就进入了状态。毕业时,尽管当时美国经济很不景气,到处都在裁员,就业机会极少,但成绩优秀、表现出色的李晓榕还是直接进入一所高校任教。在推荐信中,导师不仅极力称赞他的学业,还特别指出他“异乎寻常地用功”(Unusually hard working)!

潜心科研,硕果满枝头

   信息融合就是有目的地综合多个实体所蕴含的信息。近年来,信息融合备受关注,因为它对科学、工程和人文的众多学科以及许多其他领域都有产生巨大影响的潜能。在信息融合领域,李晓榕教授是国际公认的领军专家。
   澳大利亚科学院与工程院双院士Robin Evans教授与李晓榕仅有一面之缘,但他2005年在推荐李晓榕为长江讲座教授的信中却言辞恳切地说:“在相关领域中,李晓榕是当今世界顶尖科学家之一。他的相关著作被誉为世界上所有相关研究者的‘圣经’。对于混合估计与多模型研究,他的研究工作影响深远,在理论和应用上,都是该领域的重要进展。”2000年,国外有关部门确认李晓榕为信息融合与目标信息处理等领域十位国际权威之一。李晓榕也于2003年当选国际信息融合学会主席,多次在国际信息融合大会上做大会特邀报告。加拿大科学院2011年的统计表明,李晓榕教授在他的研究领域内的被引用率首屈一指(top1%)。
   在混合估计和多模型估计领域,李晓榕在国际上也堪称首屈一指的权威。他的变结构多模型方法在过去十多年中发展势头迅猛,是目标信息处理研究和开发的焦点。目前该方法在地面目标信息处理算法中首屈一指,也是故障检测和辨识的首选之一。譬如,在美国的一个研究计划中,由4个专家组着手调研不同的方法。经过1年多的广泛评估、比较和慎重检验,4个专家组在2004年各自独立地得出同一结论:李晓榕教授的变结构多模型估计方法是首选。
   在性能评估领域,李晓榕提出了一种无需知道实情的综合评估通用方法与准则,适用面极广;提出了一种无需知道实情的估计性能的综合评估通用方法,以及几类评价和比较估计性能的度量指标;开创了估计器的信度评估,提出了诚信问题的度量和检验,提出了估计性能度量和信度度量的一种分类;提出了一种无需知道实情、通用而系统的决策性能综合评估方法。这些贡献格外重要,它们有可能开辟一整个研究领域。
   估计、滤波与统计推断是工科和统计学的重要科目。基于相关研究的积淀,李晓榕在递推估计研究领域成就斐然。比如,他引进了可递推性概念,建立了最优线性无偏估计可递推的充要条件,对于完全先验、部分先验和毫无先验信息的情况,得到了通用的线性估计的递推显式,得到了带或不带线性约束的通用(加权)最小二乘问题的递推解法。李晓榕还提出了联合决策与估计问题的贝叶斯框架、方法和最优解。

拳拳报国心

   为报效国家,他独辟新道,从积极改变国内的学术环境做起,立志倾其所学有所贡献,李晓榕的赤子丹心,更令人动容。
   虽然科学无国界,科学家能够在不同国家开展科研工作,但这并不能从根本上影响或削弱科学家的爱国意识和爱国情怀。相反,许多科学家在内心深处始终保持着强烈的爱国情怀,即对祖国的热爱和眷恋。“科学无国界,科学家有祖国”,这是像李晓榕一样的杰出中国科研工作者永恒的誓言。
   从上世纪90年代开始,李晓榕每年都回国交流讲学。2005年,长江学者计划在各地大力展开,清华大学、上海交大、浙大等很多顶尖高校都向李晓榕抛出了橄榄枝,他最终选择了西安交大。在李晓榕看来,选择学校的关键在于“能否最大程度地发挥自己的作用”。虽然西安交大提供的薪资待遇也许不如沿海某些顶尖大学,但是他们有严谨求实的学风,有学校领导大力支持的态度,最重要的是,那里有“做学问”的共鸣。
   “对于我来说,与国内高校合作最主要的目的也许并不是在最短的时间内做出世界领先的科研成果,而是要对改变国内学术文化起一点积极的作用,起码要对改变西安交大的学术文化做出贡献。”与李晓榕心照不宣的是西安交大的领导,他们的观点是:“我们不急功近利地要求你带领团队在短期内作出世界一流的科研成果,我们更希望的是你能带动起西安交大严谨治学的良好学术氛围。”
   2010年10月,西安交通大学信息工程科学研究中心(CIESR)(以下简称中心)获批建立。作为中心主任,李晓榕本着“立德潜心,博学精研”的理念,希望将中心建设成为信息融合与目标信息处理的国际研究中心之一,性能评估理论和方法的主要发祥地,估计和决策理论及应用研究的世界重镇之一,以及使中心成为高水平创新人才的熔炉,为西安交通大学提供高质量原创科研的借鉴。
   如今,通过李晓榕和中心成员4年的不懈努力,中心已建立起信息融合与目标信息处理基础理论研究平台以及其他两个实验平台。在基础理论研究成果方面,中心在估计融合、估计性能评估、受约束系统的状态估计、扩展目标的信息处理等多个领域方向取得了世界领先的系列成果。同时,中心在高精度高动态多天线GPS/INS姿态测量系统等工程应用研究领域亮点纷呈。
   在科研道路上,“单枪匹马”是不能取得大成功的。李晓榕特别重视整个团队的提高和成长。“我们的团队有一个非常重要的特色——拷问式研讨。”李晓榕说得很神秘,“这曾经是很多队员的恶梦,但如今他们都爱上了它”。李晓榕说的拷问式研讨,是他们团队的保留项目。每一位成员做出了成果,都要在团队的研讨会上主讲。无论谁有了这样的机会,都必须做好舌战群雄的准备,因为会上人们会提出各种各样尖锐的问题,主讲人的答复必须比较令人满意,成果才可以过关,才能汇报发表。开始的时候,大家很不适应,因为主讲人常常会被其他人批得体无完肤,羞得满脸通红,委屈的眼中饱含泪水,甚至有人半路逃跑。经过这样严苛的训练,队员们思考问题的深度和广度都有了很大的提升,做出的成果也越来越严谨,这是一种根本的改变。曾经有一位外单位来客串参加研讨会的朋友被质问得尴尬至极,会后,这位朋友十分感慨地说:“李老师,如果我的成长环境也有你的团队这样的氛围,我相信我一定会取得更高的成就。”
   李晓榕说到此,心情格外舒畅。而中心成员谈到李晓榕时也说,和他一起工作,你会为他强烈的事业追求、锲而不舍、精益求精的精神所感动。

化作春泥更护花

   李晓榕的成功不仅体现在科研上,在教学方面,他更是以自己的一言一行深深影响周围的每一位师生。他平易近人,像个兄长。他教导学生就像一个农民侍弄自己的庄稼一样,用爱心,用耐心,教导他们学习,培育他们为人。
   李晓榕说,到西安交大工作最重要的任务就是培养人才。“中国改革开放30年,前期着重搞活经济,后期着重发展科技。事实上,虽然国内狠抓创新多年,我们的‘创新’还仅仅是个口号,落到实处的东西少之又少。”
   “传承拓新”是科学研究的真谛。“其实大多数的创新都是在继承的基础上发展而来的,甚至可以说无一例外,因此要想创新首先要学会继承,把自己的传统或者学别人的那一套掌握得很好以后再创新,这才是创新的本质。现在的年轻人比较浮躁,在基础没有打好的时候就对他不停地讲创新,不一定有多大好处。”基于这样的认识,李晓榕向来特别注重对学生心态和基本素质的培养。
   在他眼中,让学生们喜欢自己的专业,并在学习工作中感受到乐趣才是最重要的。“无论什么事情,当你真正喜欢上它,就会避免很多弊端,比如急功近利。然后你会自然而然地做出高水平的成就,并且不会觉得压力很大。这样的心态是根本上的改进。”为此,他常常与师生座谈,谈学习,谈研究,谈人生,谈治学,包罗万象。他认真地把座谈的内容整理出来,发表在科学网上与更多的人分享。其中,《与师生谈研究策略》、《与师生谈学习门径》、《与青年学子谈科研选题》等多个系列深受广大师生网友的喜爱。
   所谓基本指的是根本的、主要的部分,“基本素质”就是人才之所以称之为人才的必要条件。如何夯实基础,稳扎稳打?李晓榕的做法是“千锤百炼”。在他的队伍中,每个人发出去的文章,李晓榕都要亲自审查修改,只有经过他的同意才能投稿。很多不明就里的人觉得这样的规矩十分矫情,而对于李晓榕的队员来说,这是李老师给大家的“福利”。你也许难以想象,每一篇文章都要写好几稿,每一稿李晓榕不仅一一细读,而且都做了方方面面、仔仔细细的修改。曾经有教师看到李晓榕改的稿子后感慨道:“李老师可真是下了血本呀!”很多人觉得这样不值,有改别人稿子的时间不如自己发表,可李晓榕却非常重视,因为“我们的队伍正在茁壮成长”!
   在学生眼中,李晓榕就像一片叶子,为了花的绽放和果实的成熟,他愿献出自己的绿,“化作春泥更护花”。
   在李晓榕的悉心培养和感染下,学生开始静下心来踏踏实实打牢基础,教师们开始以一种平和的心态对待工作,课题组的成员则把重点放在了课题的研究过程上……越来越多的人发现摈弃了“急功近利”的想法后,科研工作变得简单、纯净、令人陶醉,而累累硕果有如春播秋收般水到渠成。
   当一个人用心去享受生活赐予的一切时,他的心灵会触摸到生活的脉络,感受到雨滴的灵性,春风的和畅,花枝的色泽,土地的凝重。李晓榕在不断的思考中享受科研的奥妙和乐趣,在不断的创新中欣赏初升的旭日,在自由想象的空间探索纷繁万千的自然。
   “东西融合兴强国,内外耕耘育俊才。”这是李晓榕的志向。对于未来,李晓榕深感任重而道远。
   我们杂志刊登了很多成功的故事,其根本不在于探讨成功的难易,而是提示:没有奇迹,只有常规。我们误以为的奇迹,都是种瓜得瓜,种豆得豆的结果。
   有着这样辉煌的过往,有了这些成功的种子,让我们对李晓榕的下一个精彩充满期待。 

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