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张子柯:当复杂科学遇上机器学习

    发布时间:2018-04-10

——记杭州师范大学阿里巴巴商学院电子商务系主任张子柯


  本刊记者  汲晓奇
  
  

  
  伴随互联网的普及,信息的产生、传播、分享变得越发容易。只需通过发布微信息,更新自己的社交状态就能同世界各地的人们通信,交朋友,甚至进行商业贸易。然而,当今社会在受益于信息爆炸带来的便利的同时,另一方面也面临信息过载带来的困扰。如何从庞大的信息池中获取有价值的资源?如何对信息传播做准确的预测和防控?这是信息时代每个人都会遇到的问题。针对此类问题,在专业领域深耕的研究者们正孜孜不倦地寻找解决的路径,杭州师范大学阿里巴巴商学院电子商务系主任张子柯教授也是其中一位。
  

多学科交叉,多角度看问题


  2012年在结束瑞士弗里堡大学信息物理研究组的博士后工作后,张子柯回国,作为海外人才被杭州师范大学引进,并获聘为特聘教授。2013年至2016年间,在与杭州师范大学一街之隔的阿里巴巴集团开展的研究,开启了他在互联网领域的探索之旅。如何利用学到的知识构建出高性能的推荐系统,进而高效准确地分析出用户的偏好,推荐更符合用户个人口味的信息与产品,成为他的一个研究方向。成为阿里巴巴商学院电子商务系主任后,张子柯与当时一同被引进的一批志同道合的朋友们一起,结合阿里巴巴商学院的实际情况和经济社会发展的需要,互相取长补短,对知识做了全面的梳理与整合,共同投入到对复杂网络和机器学习的研究中去。
  谈起与复杂网络的结缘,应从在中国人民大学攻读硕士时说起。2004年从北京信息工程学院本科毕业后,张子柯进入中国人民大学信息学院,师从左美云教授,从事信息经济相关方向的学习与研究。
  自由的学术氛围,为他多方面地接触计算机知识提供了非常便利的条件。忆起在人大的时光,他说:“老师对我们的研究没有过多的限制,只要是感兴趣的东西,并且符合实验室的研究大方向,我们都可以学习。所以当时我们开展的很多研究,虽然不是导师当时主要的研究方向,但仍然得到导师的支持和鼓励。我们分成了许多兴趣各异的小组,不同的小组间经常相互交流、互相切磋,彼此之间学到了很多知识。此外,许多信息经济领域的专家学者也经常到实验室进行交流,我的眼界渐渐地开阔起来。也正是在那段时间我第一次接触到了复杂网络的基础知识,并认识了我后来的博士导师瑞士弗里堡大学的张翼成教授。”
  张翼成是国际知名的物理学学者,当时他正在推进一个全新的研究方向,即信息物理学方向,旨在从物理学的角度去审视信息经济学的问题。正是因为这个全新的方向,张子柯对张翼成教授及他的研究有了初步的了解,并决定于2007年研究生毕业后继续攻读理论物理博士学位。从研究计算机软件转到研究物理,很多人觉得这是一个非常奇怪的选择。
  但实际上,在读博士之前,张子柯与张翼成教授已经经历了一个双向选择的过程。在张子柯读研究生二年级时,张翼成教授给了他两次去瑞士学习的机会。在一共6个月左右的时间里,张翼成教授对他的工作给予了充分肯定,认为他很适合从事这方面的研究。对于张子柯来说,要从事社会、经济、信息相关的研究工作,接受一些物理学的熏陶,不失为获得了一笔非常宝贵的财富。他说:“如果没有这样的机会,可能我永远都不会去接触物理学的相关知识。”
  在瑞士弗里堡大学的学习和科研工作,为张子柯提供了一种全新的视角。他开始用物理学的理论去分析和解释社会问题。“具体地说,就是将物理学的一些原理,映射到我们社会经济生活的某些领域。比如将社会上的每一个人看成是空气中的一个分子,分子之间相互作用和运动,相当于人们之间的相互关系和行为。”
  事实证明张子柯的选择是正确的,多学科背景为他今后从事的复杂网络研究奠定了坚实的知识基础。上世纪九十年代末在美国兴起的复杂网络研究,从一开始就是融合了数学、物理、计算机等的交叉性学科。社会网络的复杂性决定了对于这门学科的研究也应该用多学科的方法去对待,只有这样才能更好、更准确地去理解复杂社会网络里的行为、规律和演化机制。
  然而,复杂网络研究侧重点在解释力上,仅有这些还不够,如何以人类达不到的速度去处理海量的数据,如何在有限的空间和给定的时间内给出一个比较满意或是优化的解决方案更是重中之重,机器学习理论为问题的解决提供了思路。谈起机器学习,张子柯告诉记者:“它虽然作为一个技术已经存在很久了,但是真正热门起来是最近几年的事。特别是AlphaGo击败李世石后,它似乎才开始被广泛关注。”
  在同时研究两个方向的张子柯看来,当机器学习的精准性遇到复杂科学的解释力,结果自然妙不可言。
  

把握时代脉搏,科研教学两手抓


  从2007年到瑞士弗里堡大学求学至今,凭着对科研的热情,在恩师和众多科研伙伴的影响下,在复杂网络和机器学习两个研究方向上张子柯已取得了一些成绩。他发表在《物理报道》《美国物理评论》《信息科学》《统计力学》等国内外权威期刊的学术论文已达80余篇。2012年回国的张子柯带领团队已经承担了国家级科研项目10多项,省部级项目20多项,发表的SCI论文已达100多篇。
  针对在线社交网络中信息传播难以准确预测和防控的问题,张子柯团队基于实证数据的微观传播结构和宏观涌现特征,结合机器学习和复杂网络理论,正在进行模型的校准和在线实验的测试工作,希望通过他们的努力能形成系统信息传播预测和控制的方法,从而丰富和深化在线社交网络信息传播的相关理论,为舆情监控等实际应用提供科学依据。
  准备扎根科研的张子柯,回国后最深刻的感受就是技术更新换代的速度太快,尤其是工作地点处于杭州市未来科技城的中心,这种感觉更明显。近几年,附近不断以小镇的模式开发出许多以阿里巴巴为中心的高科技技术型产业,越来越多的海归加入其中,竞争越来越激烈。一次,他在离学校不远的人工智能小镇转了一圈之后,紧迫感倍增。看到新技术的产生越来越快,为生活带来的变化越来越大,他觉得只有紧跟时代发展的步伐,才不至于落伍,否则很快就会被淘汰。幸运的是虽处于压力的中心,但这一地理位置却为张子柯团队带来更多与世界顶级科学家进行交流的机会,这无疑为团队的发展壮大注入了源源不竭的动力。
  身为阿里巴巴商学院电子商务系的系主任,他更希望在此领域能够培养出一批年轻的优秀学者,去引导未来社会的变革。提起教学,张子柯有自己的感悟,他说:“现代社会,培养学生的模式与之前相比发生了很大的变化。对于我们互联网新型来说,可能有两条路摆在我们面前。一个就是对商务能力的培养,另外还必须重视科技能力的培养,这样才能在将来的工作中做到游刃有余。因此在制定培养方案的时候,我们很注重课程的设置,注重动手能力和应用型为导向,同时还必须兼顾对学生科学兴趣的培养。”
  

幽默务实的“80后”科学家


  抛却身上的科研任务和系里的行政职务,“80后”的张子柯更是一个热爱生活、热爱运动、善于在生活中发现美与乐趣的阳光大男孩。
  在瑞士弗里堡大学读博士期间,张翼成教授每周都要组织他们踢一两次足球,不管是下雨、下雪都不会受影响,这样的习惯一直被张子柯保持到现在。他觉得运动除了对身体有益,对科研也是非常好的辅助。团队中男孩子占得比例多,这样在一起运动的机会就更多了,组织学生踢足球、打篮球、爬山是常有的事,甚至在实验室的门口他还安置了一个乒乓球桌,方便大家一出门就能马上运动起来。
  谈起对未来的计划,他笑着说:“只希望在这个领域里能够继续努力争取不掉队。”对于开朗、洒脱的张子柯来说,这恰恰是再务实不过的目标吧!

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