聚焦“真”問題，做好“實”研究

2022年12月9日，2022年啟明星頒證會暨啟明星協會會員代表大會在科學會堂舉行。頒證會的一個主要安排是三位星友代表做交流發言，分別是2004級星友、上海交通大學教授曾小勤和兩位2022級星友——華東理工大學副教授堵威和中國航發商用航空發動機有限責任公司張劍鋒博士。三位發言的主題都聚焦如何應對重大工程和企業創新發展中的難題攻堅克難，給我留下較深印象。會后聯系了堵威星友，希望對他作啟明星采訪。此后幾天里約了兩次都因為時間湊不到一塊，最后確定12月15日晚8點10分（8點前堵威都有課）以騰訊會議方式進行采訪。這次采訪讓我有機會聽到一位青年學者的成長經歷和他在學術研究與企業需求嫁接中的作為和思考。記錄下堵威的經歷和感悟后，我的一個即時感受是這一級星友中有為者、佼佼者不少，整個啟明星隊伍的實力又有提升。

出生教育世家， 好習慣是競爭本錢

1987年出生的堵威是在江蘇南通一個教育世家環境里長大的。爺爺是原南通師范學院（現南通大學）數學老師，父親是南通大學老師，姑媽、叔叔也都從教。在堵威的描述中，他家和南通大學靠得很近，兒時經常去學校玩，對校園的環境氛圍很適應：“經常是爸爸加班，我就在他辦公室，家里吃飯也經常在食堂，大學生的競賽我也有接觸。這樣一種對校園環境的耳濡目染一直持續到高中。”堵爸從教40余年，退休前是電氣工程學院院長、教授，在自動化專業領域深有造詣，他的課題大都與企業需求有關，承擔了不少企業項目。中考時，堵威以全市前幾名的成績升學江蘇省南通中學。江蘇高中開始有文理分班，一般家庭希望男孩子學理工科，堵威家也是這樣，但他對理科以外的語文、英語等也很感興趣。當時的南通中學很重視素質教育，注重培養學生各方面的能力，課余生活十分豐富，學校籃球場經常可以看到堵威魚躍投籃的身影，這個對籃球運動的喜好從小學起到大學，直到工作后依舊保持著，大學和研究生期間他當過籃球隊長。能當幾年的籃球隊長也從一個側面表明堵威與同學之間相處得很好，人緣和性格也都很好，愿意幫助別人。

高考時堵威沒有考出理想成績（考分只比一本高校高40分），多方斟酌后報了東華大學。2005年，堵威進入東華大學理科試驗班，一年后再自由選專業。一年后他選擇了信息科學與技術學院，一開始他想選管理，但堵威聽從爸爸建議選了信息。堵威覺得大學生活最值得說一下的是好習慣的養成。很多人進了大學會放松下來，出去玩、打游戲，以至后面掛科甚至難以繼續學業。堵威爸爸一直在高校教書，目睹了太多這方面的例子，所以他在兒子上大學前就關照提醒他，每天的課一定要抽時間消化，不能沉積下來。所幸的是這些金玉良言堵威悉數聽進去并付諸行動。他說自己從進大學第一天到畢業的整整四年里，幾乎每晚從6點到晚上10點圖書館閉館前一直在看書，每天如此，當天所學內容必定會及時復習，還會主動學習一些新的知識，找一些課外書閱讀。本科階段他的成績都是年級前幾名。這么拼雖是父親的叮囑在起作用，但很大原因也是堵威自己因為高考沒有考好，心里憋著一口氣，并且想繼續讀研深造，而要保研就要成績非常好，當時只有10%的保研名額。

大二升大三時堵威參加過一個大學生創新競賽活動，通常是老師給一個主題讓學生去學習、體驗研究過程。“參與這個競賽活動對我影響很大。三個學生一組，我們院長方建安老師定了一個課題，讓他的研究生唐漾帶著我們設計一個混沌系統并且進行硬件實現。學長唐漾選了一些文獻讓我們看。”過程中堵威發現自己對研讀這些文獻很感興趣，對程序仿真、數學推導也很喜歡，也能靜下心來做。仿真結果出來后就可以寫論文了，這個競賽成果最終以論文形式發表，三位參加者發了兩篇中文論文，其中有一篇是堵威寫的，他在動筆前仔細參考了別人的文章格式、寫法，同時也比較注意行文的邏輯性和表達。寫成后無論方老師還是唐漾學長對他初次論文表達的規范，包括一些格式上的細節都很認可。老師和學長的認可和欣賞讓堵威有了自信，覺得自己也許適合做學術研究。這個主要利用寒暑假和課余時間完成的創新競賽活動歷時近一年。參與這個競賽和老師的肯定幫助堵威確認要走學術這條路。在獲得本校保研資格后，堵威繼續師從方建安老師從事學術研究。

一直沒想過出國留學的堵威到了研一時突然想到如果今后要讀博的話，最好能到海外去見識一下。在得到方老師的理解和支持后，堵威著手準備復習英語，備考GRE和托福，前后差不多一年時間里，堵威從早到晚刷英語試題（也報了輔導班，但主要靠自學）。一年下來他的GRE、托福均考出高分。他申請了多所學校，獲得了多所美國學校的錄用通知，但當時金融危機后給予學生的全額資助很少。方老師得知情況后，推薦他去香港理工大學。就這樣，在拿到香港政府全額獎學金后，2012年9月，碩士研究生畢業的堵威去了香港理工大學讀博。

香港求學經歷激發了批判性思維

回顧香港三年多攻讀博士學位的經歷，堵威說這段生活對自己學術上的幫助提升無疑是很大的，但相比學術上的收獲，這四年陌生環境下自己內心的歷練，對人生閱歷、性格、膽量、獨立性上的培養幫助更大。堵威稱自己變得更加愿意表達（以往他和許多內地學生一樣與人交往是羞澀的，不擅在公共場合表達），遇到機會也會去爭取了。香港是一個擁有多元文化的城市，堵威身邊有香港本地的學生，也有國外的學生，大家都用英語交流，不同專業交流研討很多。這些同學很善于發表自己的意見，浸淫于這樣的氛圍，堵威有想法也越來越敢于表達。堵威介紹，當時學校的氛圍特別鼓勵批判性思維。各種辯論活動都很鼓勵觀點表達的批判性，鼓勵去發現問題、提出問題。相比內地學生比較缺乏或不擅于批判性思維，香港的教學風格和環境讓堵威看到了兩者的不同，而對于一個從事科研學術的學生來講，這種大膽質疑的批判性思維和精神尤其必要，因為科學就是要敢于質疑敢于表達，包括對已經發表過的東西，都可以提出自己的批判性思考，這樣才能有所創新。敢于提問，敢于表達，學會思考并提出自己的獨立見解是堵威覺得這段求學生涯中最受益的部分。

堵威的博士論文工作是進化計算，這是通過模擬自然界中生物進化機制、生物群體行為等進行搜索的一種新興的優化技術，在解決復雜工程優化問題上具有顯著優勢。堵威的導師原先在企業從事供應鏈管理研究，他對堵威的指導也是更多聚焦于企業需求，并結合其研究特長確定了這個方向。講起自己的博士論文工作，堵威說其中也有讓他刻骨銘心的經歷。事情發生在已經做了將近一年的學術研究上，在快要將研究工作凝練成文時，堵威發現前面的工作有些是不完善的，甚至部分工作要推倒重來，這意味著一年的努力將付之東流，為此他沮喪過，短時間內甚至難以自拔。調整振作后，他重新梳理推導過程，重新整理文獻、寫代碼，又花了近半年時間，最終將這項工作做出來了，結果是圓滿的。“這件事至今都在影響我，我也一直以此為鑒：學術上遇到困難首先不要在心理上被壓垮，而要設法集中精力找到解決的辦法，只要我能全身心投入，就沒有過不去的坎。這個挫折最終也成了我博士期間最大的收獲。”是的，一個剛走上學術之路的博士生投入一年的時間精力做的工作最終發現是錯的，必須推倒重來，這對于任何初入研究之門的年輕學子來講都是莫大的打擊。但是堵威沒有就此沉淪，而是一天天逼自己趕緊調整過來。堵威說這件事煉就了他內心的強大：“我現在的抗壓力、受挫力都很強。這種事靠別人是不行的，真正要解決還是得靠自己去面對去解決。我在后來也一再對我的學生提及這件事。”

轉變思維， 從實際工作中提煉問題

2016年3月，在完成博士論文答辯后，堵威回到內地并立即著手找工作。當時他本科階段的學長唐漾已經加入華東理工大學錢鋒院士團隊，他介紹堵威面試華理工博士后。2016年5月，堵威加入華東理工大學錢鋒院士團隊從事教學和科研工作至今。在香港理工大學求學期間，堵威的科研重心在算法設計、算法機理分析等理論層面，在進化計算的框架下做過一些大規模優化、魯棒優化及復雜工業過程決策優化方面的研究課題。用堵威自己的話說，盡管有一些創新性的工作發表，但所做的工作主要還是在模擬、仿真階段，完全沒有再跨前一步去解決實際工程應用中的“真”問題的意識。進入錢鋒院士團隊工作這幾年，堵威的最大感受是：“團隊研究的工程味兒特別濃，團隊內的大部分老師常年與企業打交道，他們對企業生產過程、需求都很了解。”團隊承接了不少服務大型石化企業的橫向課題，大都針對企業轉型升級面臨的痛點、難點開展項目攻關。盡管堵威以往的背景都是偏理論的，也沒有與企業打交道的經驗，但如今他每天都身處這樣環境里，錢老師一直強調做科研不能飄在空中，一定要立地，即做工程科研的一定要以解決企業需求為使命。而解決現實問題的科研也可以發很好的文章，這需要轉變思維，多在實際工作中去提煉問題和凝練文章。這些帶有方向性引領的思想和思維使堵威轉變非常大，他也開始主動跟做項目的老師對接了。慢慢地，他對陌生的 “催化重整”“加氫裂化”等石化行業術語等也愈發地感到親近起來。

2020年，錢鋒院士團隊與國內最先進的煉化企業鎮海煉化達成意向，開展大規模原油調度系統及軟件的研發工作，這項工作在國內屬于科研“無人區”。在項目攻關過程中，團隊發現隨著調度周期的增加，廣泛使用的國外商用優化器GAMS已無法適應現場需求得到可行的調度方案，項目也因此一度陷入停滯。此時，團隊領導抱著試一試的想法，提出讓堵威利用他的研究專長——進化計算去嘗試闖關。接到任務后的堵威既興奮又緊張：興奮的是自己終于有機會利用所學專長參與解決企業需求；緊張的是自己從來沒有工程經驗，不知道能不能干好。就這樣，臨危受命的堵威帶著一名博士后和一名剛入學的博士生投入到項目攻關中。面對全新的工程問題，他們花了整整一個寒假研讀項目文檔和企業操作手冊，并與企業專家、負責該項目的同事高頻率對接、交流，終于對問題有了較為清晰的認識。隨后，針對需要求解問題的特點，堵威團隊高強度地進行集中攻關，花了近4個月的時間敲定了技術路線和方案。那段時間，他們一有想法就跑到研討室里頭腦風暴，一次次地修正算法框架，一遍遍地精煉問題優化規則，碰到算法策略與現場操作規則無法適配的時候，挑燈夜戰、通宵達旦是常有的事。集中攻關的那段日子里，沒有雙休日，沒有節假日，在不到一年的時間里，攻關小組攻克了大規模原油調度優化求解的關鍵技術。經初步測試，他們所研發的原油調度系統能夠智能地生成跨度長達10天的調度方案，將企業排產效率提升50%以上。目前，這一原油調度系統已在企業部署試運行。也是看到這樣的結果后，企業把后續的研發工作委托錢鋒院士團隊開展。

堵威今年獲批的啟明星項目也是做不確定條件下的原油調度優化。堵威告訴我，幾乎所有石化企業都面臨著原油調度這一共性問題，即油來了裝在哪種罐子里，不同品種的油按什么比例混合到哪個裝置中，加工生產出哪種產品？以往是憑經驗，用人工來調度（現在很多石化企業還是憑人工經驗）。堵威想通過啟明星課題為石化企業這一共性難題的破解繼續做一些前沿理論上的探索。

為 “真” 問題和 “實” 研究貢獻啟明星智慧

堵威說如今的他已經越來越認定這條路，即要做解決問題的科研。堵威也是這樣要求他的學生：一旦把這種問題提煉形成工程科學問題，不僅可以解決企業的實際需求，同時也能發頂級期刊的論文。他的第一位碩士研究生就是從以上工作中提煉出大規模優化問題開展了原創性的理論研究，所寫的論文已經發表在了進化計算領域內頂級雜志《進化計算匯刊》上。

“聚焦企業 ‘真’ 問題，做好 ‘實’ 研究。把企業 ‘卡脖子’清單變成科研任務清單……” 堵威在這次啟明星頒證交流會發言中的這些話讓我記住了這位率真、陽光的大男孩。也期待著不久的將來他能給我們帶來更多聚焦“真”問題，做好 “實” 研究方面的案例和故事。

江世亮采寫于2022年12月31日