袁亞湘：“幸運”離不開“優(yōu)化”數(shù)學

“運氣是什么，是你在關(guān)鍵時刻做出對自己最有利的決策，而且正好在對的時間碰到對的人，做了對的事情。”

“我愛讀書，買書也是我的愛好之一。”

“我愛打橋牌，現(xiàn)在有時也打，如果你感興趣，可以參加我們所每雙周五晚上的定期橋牌活動。”

“我曾經(jīng)愛中距離跑步，但現(xiàn)在畢竟不再年輕而且也沒場地，只好放棄，改成爬山，從2012年起又增加了游泳，每天1000米。”

這是一段個人簡介——中國科學院數(shù)學與系統(tǒng)科學院袁亞湘在研究生招生網(wǎng)站上的個人簡介。

與其他研究員“中規(guī)中矩”的版本相比，這段簡介著實有些另類。然而，就是這位喜歡帶著學生爬山、打橋牌，看似有點“不務(wù)正業(yè)”的導師，卻擁有中國科學院院士、巴西科學院通訊院士、美國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學會會士、美國數(shù)學會會士，國際運籌聯(lián)盟副主席等諸多頭銜。

近期記者見到他時，他又當選了發(fā)展中國家科學院院士、中國數(shù)學會新任理事長。

他在非線性規(guī)劃方面的研究成果被國際上命名為“袁氏引理”；在信賴域方法、擬牛頓方法、非線性共軛梯度法、子空間方法等方面的創(chuàng)造性研究成果為世人所共贊。2014年10月26日，他因此榮獲發(fā)展中國家科學院獎，成為我國第6位獲得此殊榮的數(shù)學家。

當別人都在感嘆他未來仕途不可限量時，47歲時，他卻卸下所有行政職務(wù)，以一顆稚子之心回歸科研凈土，“帶帶學生，想想數(shù)學，寫寫文章，游游世界，不亦樂乎”。

機緣巧合走上“優(yōu)化”之路

“為什么同年畢業(yè)，進單位工作的同事，若干年后會有很大的差別，為什么有的混的好，有的混的不好，就是因為大家每天做的決策都不一樣。”

袁亞湘說，人生是不斷優(yōu)化和決策的過程。每個關(guān)鍵時候，做一個對自己有利的決策，這樣人生才可能達到較好的狀態(tài)。而他的研究就是解決求最優(yōu)的數(shù)學的方法。“中國自古就有‘運籌帷幄’這個詞，如今隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，大規(guī)模、非線性、多極值的實際問題如雨后春筍般越來越多，因此使得優(yōu)化問題越來越多、越來越重要、同時也越來越難。”

不過，他坦言，走上“優(yōu)化”學研究之路也是機緣巧合。22歲時，他以研究生入學考試第一名的成績考上計算數(shù)學所（當時名為“中科院計算中心”），師從著名數(shù)學家、中科院院士馮康。公派留學前，馮院士建議他轉(zhuǎn)到當時國內(nèi)數(shù)學界相對薄弱的最優(yōu)化方向。當時，他認為導師應(yīng)該比較有遠見，聽從了馮院士的建議。“事后證明，他的確非常有遠見。”袁亞湘說。

“其實關(guān)于我出國留學還有一個‘美麗的誤會’。”他說。在考研究生填志愿表時，有一項內(nèi)容是：是否愿意出國。當時他沒多想隨手選了否，這后來被馮院士看到了。1982年3月的一天，馮院士找來袁亞湘說，“小袁，和你商量個事情，組織上要決定派你出國，你去不去呢？”他至今都清晰的記得導師的這句“開場白”。

1982年11月，袁亞湘作為中科院各單位精心挑選的30多位尖子生之一，派往英國劍橋大學攻讀應(yīng)用數(shù)學與理論物理系博士，師從于優(yōu)化領(lǐng)域POWELL派開山鼻祖英國劍橋大學M.J.D.Powell教授。

在此期間，他每天堅持早上8點進實驗室，晚上10點回宿舍，大多周末都在辦公室里度過。平時上下午茶歇時間，他和M.J.D.Powell教授幾乎都會在系咖啡室里討論問題，而這間咖啡室也常有霍金等科學大咖出入，這些大師治學嚴謹?shù)膽B(tài)度，對科學的癡迷、純粹的熱愛與激情，深深影響著他的治學態(tài)度。

“數(shù)學是美好的，是有趣的”

經(jīng)過不懈的努力，他在1984年獲英國劍橋大學數(shù)學學業(yè)部研究生論文競賽唯一的一等獎，以及1985年在英國倫敦獲首屆青年國際數(shù)值分析獎二等獎。他系統(tǒng)地給出了非光滑優(yōu)化信賴域方法的收斂理論、在擬牛頓方法的理論研究方面，他和美國科學家合作證明了一類擬牛頓方法的全局收斂性，這是非線性規(guī)劃算法理論在80年代最重要的成果之一。

對于所得的成績，他歸結(jié)為“幸運”，袁亞湘以數(shù)學的優(yōu)化理論分析道：“運氣是什么，是你在關(guān)鍵時刻做出對自己最有利的決策，而且正好在對的時間碰到對的人，做了對的事情。”

回國后，他繼續(xù)將嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和對科學熱愛之情投入到科研工作中，他和學生戴彧虹合作提出的“戴—袁方法”被認為是非線性共軛梯度法四個主要方法之一。他給出了雙球信賴域子問題的最優(yōu)性條件，證明了截斷共軛梯度法的“1/2猜想”。他還首創(chuàng)性地提出了用信賴域方法和傳統(tǒng)的線搜索方法的結(jié)合來構(gòu)造新的計算方法，開創(chuàng)了利用非二次模型信息構(gòu)造二次模型子問題的方法，提出了非擬牛頓方法。近年來，他深入研究和大力發(fā)展子空間方法。國外同行稱袁亞湘在信賴域方法領(lǐng)域取得的成就是基石性的成果，他的貢獻對最優(yōu)化領(lǐng)域是至關(guān)重要的。

此外，他還積極行走至國內(nèi)各大高校宣講“數(shù)學之美”。在授課和作科普報告時，袁亞湘是出了名的“段子手”。瞎子爬山、達·芬奇與黃金分割、孫悟空與信賴域、恐龍是如何滅絕的等等。他所講的帶有“袁氏幽默”特色的數(shù)學趣味故事，通俗易懂，讓學文科的同學都能興趣盎然地聽下去。

“我想給年輕人傳遞一個信息，數(shù)學是美好的，是有趣的。”袁亞湘說。

敢和外國人“吵架”

在國際數(shù)學舞臺上，也頻現(xiàn)他的身影，多次受邀在國際數(shù)學大會上作報告，而且作為巴西科學院通訊院士，他致力于中國和巴西數(shù)學界的互通往來。也正是由于在國際科研交流合作貢獻，2015年11月袁亞湘當選為發(fā)展中國家科學院院士。

對此，他卻說：“可能我比較‘勇敢’，雖然我18歲才接觸英語，發(fā)音也不好，但我在國際上還是有一定的名聲，屬于敢說話的那一類數(shù)學家，我敢和外國人‘吵架’。”說完，樂呵呵地笑了起來。

去年11月，袁亞湘也收獲了中國數(shù)學界的肯定，當選為中國數(shù)學會第12任理事長。“我很幸運，因為我所研究的優(yōu)化領(lǐng)域并不是主流的基礎(chǔ)數(shù)學，而是數(shù)學中比較‘小眾’的邊緣學科。”袁亞湘表示，在未來四年中，他計劃進一步做好承接政府轉(zhuǎn)移職能、學術(shù)交流、科學普及、人才舉薦等工作，大力加強學會的國際交流與合作。

在人才培養(yǎng)方面，他也有一番獨到見解。“科學研究不是像農(nóng)民種田、工人做工，壓任務(wù)就可以做出來，科學研究靠的是自覺、愛好、熱情，才能做出真正有意義的成果，寫文章、出成果是水到渠成的事。”

也正像他個人主頁上所言，最多兩個月，實驗室就會組織一次登山，北京周圍的山頭幾乎都有他們的足跡。爬山是一個跟導師交流的好機會，可能無關(guān)學術(shù)，但是袁亞湘會在思想上給學生們很多啟發(fā)。

袁亞湘一直希望學生能處處發(fā)現(xiàn)生活中的樂趣，這樣他們才能抱著良好的心情做科研。袁亞湘經(jīng)常跟他們說：“老師逼出來的學生不是好學生，只有發(fā)自內(nèi)心地去做一件事情，才能真正走上科研的道路。”

在袁亞湘的影響下，一批批帶著“袁氏幽默”畢業(yè)生也逐漸走向各個科研和教學崗位。他指導的學生中有的獲得國家杰出青年基金，有的獲得國家優(yōu)秀青年基金和入選國家拔尖人才計劃。而他曾經(jīng)的學生、計算數(shù)學所副研究員、數(shù)學院“陳景潤之星”人才計劃獲得者劉歆，則與袁亞湘等合作者共同完成了一項關(guān)于Kohn-Sham方程求解的新進展。