《南京大学报》  
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凤维明:一粒 CS 种子的成长故事

   期次:2023年第02期      


凤维明,2016级南京大学计算机科学与技术系直博生,师从尹一通教授。博士学位论文题目为《吉布斯分布的局部、动态与快速采样算法》,获CCF优秀博士学位论文奖。博士在读期间,曾获国家奖学金、江苏省优秀毕业生、微软学者奖学金等奖项或荣誉。

现为爱丁堡大学信息学院博士后。

 

作者本人(左)、导师尹一通教授一粒小小的种子落入尘土,生根发芽,经历四季轮转,最终长成参天大树,这其中又有着怎样的故事呢?

初入科研领域

大数据、云计算和人工智能等技术的发展正在深刻地影响着生活。我的研究方向——理论计算机科学旨在利用数学工具对各种计算问题给出具有严格理论保障的解,它是计算机科学中一个经典却小众的方向,也是整个计算科学的理论根基。我选择理论计算机这个方向的故事要从本科说起,彼时的我在电子科技大学学习网络工程,在机缘巧合下开始接触ACM-ICPC算法竞赛。这类竞赛会给出若干道计算问题,要求选手在规定时间内设计出高效的算法并且编程实现。我在高中阶段比较喜欢数学,所以在准备竞赛的过程中我对计算机算法产生了兴趣,自己便顺藤摸瓜地找到了一些相关的经典教科书,从此我在心中埋下了一粒CS种子。

大三大四时,我的课程相对较少,闲暇时间我会去图书馆琢磨教科书后附的课后习题。由于从小对数学的兴趣加上大学时期的算法竞赛经历,在获得研究生推免资格后我便着手寻找研究算法和数学的老师。我当时对理论计算机科学研究的前沿知之甚少,有时只能通过一个老师开设的课程来判断他是否从事理论研究。幸运的是,当我打开南京大学尹一通老师的课程主页时,发现他开设了《组合数学》和《高级算法》两门课程,而课程内容就包括了一些我先前自己去图书馆琢磨的问题。我给尹老师发了一封邮件,很快得到了回复,后来我成为了南大的一名直博生。

在大四的最后一个学期,尹老师远程指导我学习了一些教材。读研前的暑假,尹老师给我介绍了一个叫随机块模型的问题。我当时觉得这个问题很符合我的兴趣,那个暑假便自行研究起来。我在网上检索出很多论文,若有读不懂的,我便归因为论文内容前沿不适合新人研读。我又顺着其参考文献找到更多的论文,一直递归读下去,却始终找不到一篇我认为“适合我去读”的论文。最后,我迷失在浩如烟海文献当中,除了看懂几个最简单的算法,几乎没有收获。我也逐渐认识到,这粒CS种子的破土萌芽并非我想象中那么简单。

首发会议论文

尹老师看出来我的学习方法存在问题,于是他给了我另一个非常具体的问题:分布式采样。当时尹老师正在和本科生孙宇鑫研究一个分布式计算模型上的采样问题。他们已经研究了一段时间,并在一个特例上给出了一个高效的并行算法,而尹老师给我的问题就是如何把这个特列推广到一般情况。

我觉得这个问题是我科研生涯的正式开始。拿到这个非常具体的问题之后,我不再漫无目的地看论文,而是思考这个问题本身有哪些可以利用的性质,自己尝试各种方法,在需要的时候,有目的性地查阅文献。经过一个多月的努力,我终于解决了这个具体的问题。之后,我们三个人一起证明了该新算法的正确性,分析了其运行时间,证明了这个计算问题的下界结论从而说明算法做到了理论最优运行时间。在解决核心技术问题后,我们进入到撰写论文阶段。因为论文中包含很多复杂的定理证明,而我和孙宇鑫都是第一次写论文,尹老师细心地帮助我们检查和修改每处证明。会议投稿的截止日期是当年元宵节,写论文的时候正值寒假。我们三个人在南大一直工作到除夕的前几天。从南京回老家的路上,我接了尹老师七八个电话,讨论证明的细节问题。

我觉得这一份工作对我很有意义。首先它开启了博士期间的科研项目,是我博士学位论文的开题之作,我博士期间的研究课题就是各种模型下的采样算法理论。其次,通过这份工作,我完整接触了思考问题、写作论文和投稿等一系列过程,这其中我体会到解开问题时的激动、截止日期临近时的压力,以及论文完成所带来的成就感。最后,它教会我了一种正确的做科研的方式:自己思考问题,深入理解相关的方法和技术,而不是浅尝辄止地阅读文献。试想如果把这篇论文拿给大四暑假的自己,可能当时的我也会认为这是一篇“不适合新人读的论文”。但是顺着这种方式,我们克服了各种困难,一步一步地完成了论文里的所有内容。在日后的科研中,我遇到过不少难题,陷入到焦虑的情绪中,但坚持思考总能看到一丝曙光。即时它有时只能照亮一个小小的局部,但它也能激发我对未知的兴趣,给我一丝前进的信心和动力。我感受到这粒科研的种子在茁壮成长、抽出新叶。

终成学位论文

关于学位论文的写作,我有两点经验想与大家分享。博士学位论文是对博士期间所有研究工作的总结,往往涉及很多内容。这些内容之间有很强的关联性。因此,如何对整体框架进行合理布局十分重要,甚至对论文的最终质量产生决定性影响。在论文写作初期,我们就需要把整体框架思考清楚。我的方法是先设计好论文总体的框架,写每一个章节的时候再设计章节内部的结构,以一个自顶向下的顺序来写论文。

另一个需要注意的问题是如何安排好写作学位论文的时间。在博士的最后一年,我们往往有很多事情要做,例如参加求职面试、填写各类表格等。学位论文本身也有文本预审、抽检盲审、预答辩等时间节点。建议大家尽量提前准备,制定好计划表,按照自己制定好的时间节点逐步推进,并注意预留时间以应对突发情况。

一粒小小的种子,慢慢长成舒展昂扬的幼苗,不断抽出新叶,再到结出硕果。在这个过程中,我感受到种子的力量不仅来源于探索未知的“向上”,还来源于扎根领域的“向下”。希望每一位同学都可以埋下属于自己的科研种子,辛勤耕耘,最后定能长成参天大树,收获绿荫一片。

(凤维明/文 吴琪瑶/整理)

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