做你們學(xué)術(shù)探險(xiǎn)的向?qū)L(zhǎng)的學(xué)術(shù)之路上，堅(jiān)定地奔赴每一次選擇——專(zhuān)訪(fǎng)陳天石教授
? ? ? ? 陳天石，香港中文大學(xué)（深圳）數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)院副教授，香港中文大學(xué)自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)輔助工程博士，瑞典Linkoping （林雪平）大學(xué)電氣工程系助理教授。陳天石教授現(xiàn)任國(guó)際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)（IFAC）期刊Automatica編委，曾任System & Control Letters編委和國(guó)際電子電氣工程師協(xié)會(huì)（IEEE）控制系統(tǒng)協(xié)會(huì)會(huì)議編委會(huì)（CEB）編委。在科研方面，陳天石教授主要從事系統(tǒng)辨識(shí)（數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模和分析）、自動(dòng)控制、狀態(tài)推理及其應(yīng)用的研究工作，他在國(guó)際一流期刊和會(huì)議發(fā)表論文近80篇，在歐洲和國(guó)內(nèi)主持參與若干科研項(xiàng)目，并受邀在2021年國(guó)際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)（IFAC）系統(tǒng)辨識(shí)會(huì)議做主題為“正則化系統(tǒng)辨識(shí)——先驗(yàn)知識(shí)的覺(jué)醒”的大會(huì)報(bào)告，與合作者出版了正則化系統(tǒng)辨識(shí)的第一本專(zhuān)著《正則化系統(tǒng)辨識(shí)——基于數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)》。在教學(xué)方面，他獲得了2019-2020年校長(zhǎng)模范教學(xué)獎(jiǎng)，他負(fù)責(zé)的課程“概率與統(tǒng)計(jì)（一）”在2022年6月被廣東省教育廳認(rèn)定為“廣東省一流本科課程”，他在2022年7月被大學(xué)推薦參加年度深圳市優(yōu)秀教師的評(píng)選。
? ? ? ?陳天石教授
? ? ? ? 在漫長(zhǎng)的學(xué)術(shù)道路上，陳教授遇見(jiàn)了許多機(jī)會(huì)，也面臨著多樣的選擇，并最終投向了自動(dòng)化領(lǐng)域中建模的研究工作。在瑞典工作生活近7年后，陳教授回國(guó)來(lái)到了港中大（深圳）任職，成為廣受同學(xué)們喜愛(ài)的學(xué)業(yè)“向?qū)А?，也積累了許多人生經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)分享給大家。
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? ? ? ? 自動(dòng)化領(lǐng)域的未來(lái)
? ? ? ? 學(xué)生記者：陳教授您好，2001年您獲得學(xué)士學(xué)位，此后直到2011年您都在學(xué)習(xí)，這10年中您是如何一步步選擇了現(xiàn)在的研究領(lǐng)域？
? ? ? ? 陳天石：在這10年中，有三件事情對(duì)我的影響很大。我本科是在哈爾濱工業(yè)大學(xué)讀的，2001年本科畢業(yè)后我被學(xué)校保送碩博連讀，2005年是我碩博連讀的第四年，在這一年的春天我決定退學(xué)出國(guó)讀書(shū)，但是由于我家在黑龍江佳木斯，中國(guó)最東北的一個(gè)小城，本身經(jīng)濟(jì)非常落后，我家的條件也不是很好，無(wú)法支持我申請(qǐng)歐美大學(xué)高昂的申請(qǐng)費(fèi)，因此我最后選擇申請(qǐng)香港的學(xué)校，我花了150港幣申請(qǐng)了香港中文大學(xué)，一周后拿到了offer。當(dāng)時(shí)我的母親非常反對(duì)我出國(guó)讀書(shū)，她希望我能在哈爾濱工業(yè)大學(xué)繼續(xù)讀完博士，然后留校任教?，F(xiàn)在，我非常確定，如果我當(dāng)時(shí)按照我母親說(shuō)的做了，那我不會(huì)有今天的發(fā)展。這是第一個(gè)我覺(jué)得對(duì)我影響比較重大的事情。
? ? ? ? 第二件事，是在2008年底我博士畢業(yè)的時(shí)候，我申請(qǐng)了瑞典林雪平大學(xué)的博士后，而當(dāng)時(shí)Lennart Ljung教授接受了我的申請(qǐng)。雖然我博士的研究方向和他完全不同，但是他看我的績(jī)點(diǎn)特別高，還是選中了我，我也決定跟他前去瑞典。做博后的時(shí)候，Lennart Ljung教授給了我很大的自由，他跟我說(shuō)我想做什么方向的研究都可以。我原來(lái)做的研究是非線(xiàn)性控制，這是一個(gè)純理論而且比較成熟的研究方向，而林雪平大學(xué)的自動(dòng)控制系是以系統(tǒng)辨識(shí)和狀態(tài)推理及其應(yīng)用聞名于世界。這時(shí)我面臨一個(gè)選擇：要么繼續(xù)原來(lái)的研究，但是在林雪平大學(xué)得不到什么支持；要么轉(zhuǎn)換研究方向，但是這意味著我博士期間積累的研究成果就白費(fèi)了。經(jīng)過(guò)3個(gè)月的掙扎，我最后決定還是要轉(zhuǎn)變研究方向，我先是轉(zhuǎn)去做狀態(tài)推理及其應(yīng)用，然后在2010年春天，我又轉(zhuǎn)去從事系統(tǒng)辨識(shí)（即數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模）這一非常有活力的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，一直到現(xiàn)在。對(duì)我來(lái)說(shuō)，這是我人生中到目前為止最重大的一個(gè)選擇，為此我非常感謝我的博后導(dǎo)師Lennart Ljung教授。
? ? ? ? 在瑞典工作生活了將近7年后，家人也在催我回國(guó)，考慮到瑞典乃至整個(gè)歐洲的發(fā)展都有些停滯不前，因此，我開(kāi)始考慮回國(guó)發(fā)展。2015年5月，我入選了國(guó)家第十一批海外高層次青年人才計(jì)劃，于是，在當(dāng)年12月我選擇了回國(guó)，這是我人生中的第三個(gè)重大選擇。
? ? ? ? 學(xué)生記者：您可以和我們分享一下您最近在做的研究和工作嗎？
? ? ? ? 陳天石：我的研究工作與建模有關(guān)。建模問(wèn)題是一個(gè)非常基本的問(wèn)題，基于數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)和優(yōu)化是現(xiàn)在我們工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)與維護(hù)的主流方案。換句話(huà)說(shuō)，無(wú)論你接觸的是什么樣的自動(dòng)化系統(tǒng)，它的基礎(chǔ)都是數(shù)學(xué)模型，模型的品質(zhì)決定了自動(dòng)化系統(tǒng)性能的上限。
?傳統(tǒng)的建模方法只依賴(lài)于數(shù)據(jù)，比如說(shuō)最經(jīng)典的極大似然估計(jì)。但是，在實(shí)踐當(dāng)中，除了數(shù)據(jù)外，我們還有很多的經(jīng)驗(yàn)，我們把這些數(shù)據(jù)之外的信息統(tǒng)稱(chēng)為先驗(yàn)知識(shí)。舉個(gè)例子，假如今天香港的平均最高氣溫是32攝氏度，那么問(wèn)深圳的平均最高氣溫大概是多少攝氏度？顯然，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，雖然我們沒(méi)有今天深圳氣溫的數(shù)據(jù)，但是經(jīng)驗(yàn)告訴我們：由于香港和深圳非常近，因此最高平均氣溫會(huì)差不多，因此深圳的平均最高氣溫大概也是32攝氏度。這是我們根據(jù)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)做出的判斷，表明數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)可以是相輔相成的。我現(xiàn)在主要從事基于數(shù)據(jù)和先驗(yàn)知識(shí)的混合驅(qū)動(dòng)建模方法及其應(yīng)用的研究，這是建模方法里面比較新的一個(gè)研究方向，已經(jīng)逐漸成為一個(gè)主流的研究方向。
? ? ? ? 學(xué)生記者：您現(xiàn)在研究的內(nèi)容有哪些實(shí)際的應(yīng)用呢？?
? ? ? ? 陳天石：實(shí)際應(yīng)用取決于你具體在做的項(xiàng)目。無(wú)論你接觸的是什么樣的自動(dòng)化系統(tǒng)，它的基礎(chǔ)都是數(shù)學(xué)模型，因此建模是非常底層的內(nèi)容。如果你在底層做了一些突破的話(huà)，它會(huì)自下而上地影響、推動(dòng)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的變革。瑞典林雪平大學(xué)電氣工程系的畢業(yè)生從事各行各業(yè)的都有，有去生產(chǎn)光刻機(jī)的荷蘭ASML公司工作的，也有去生產(chǎn)機(jī)器人的ABB公司工作的，還有去生產(chǎn)汽車(chē)飛機(jī)的公司SAAB等等。
? ? ? ? 學(xué)生記者：在您看來(lái)，自動(dòng)化等領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是什么？ 對(duì)于希望向這些方向發(fā)展的同學(xué)們，您有什么建議呢？
? ? ? ? 陳天石：多學(xué)科融合是一個(gè)大趨勢(shì)。原來(lái)我們認(rèn)為的自動(dòng)化、控制工程，還有電氣工程等的范疇已經(jīng)變得越來(lái)越廣了，高科技公司需要這些技術(shù)，也需要同時(shí)掌握多種技術(shù)的交叉人才。像上面提到的，瑞典林雪平大學(xué)電氣工程系的畢業(yè)生從事各行各業(yè)的都有，有去生產(chǎn)光刻機(jī)的荷蘭ASML公司工作的，也有去生產(chǎn)機(jī)器人的ABB公司工作的，還有去生產(chǎn)汽車(chē)飛機(jī)的公司SAAB等等。
?對(duì)建模感興趣的同學(xué)，我的建議是放寬眼界，多了解建模的各種方法，在這里面我比較推薦基于數(shù)據(jù)和先驗(yàn)知識(shí)的混合驅(qū)動(dòng)建模方法。混合驅(qū)動(dòng)建模是難以被統(tǒng)一的，因?yàn)橄闰?yàn)知識(shí)取決于各個(gè)領(lǐng)域具體的工程背景，比如石油化工、機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、通信等。因此，做混合驅(qū)動(dòng)建模意味著在每個(gè)行業(yè)都有機(jī)會(huì)。我們需要選擇并扎根在某個(gè)行業(yè)，深耕這個(gè)領(lǐng)域，了解這個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)與所學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合，這樣才能把建模做得更好，把統(tǒng)計(jì)方法本地化。這不是單純的統(tǒng)計(jì)學(xué)家能夠做的，一定要是各個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人才才能去研究。
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? ? ? ? 你們必須要靠自己才能真正完成這場(chǎng)探險(xiǎn)
? ? ? ? 學(xué)生記者：您覺(jué)得瑞典教育和國(guó)內(nèi)教育有哪些差別？
? ? ? ? 陳天石：我的工號(hào)是00249，就是說(shuō)我是港中大（深圳）的第二百四十九個(gè)員工，這是很早的。我覺(jué)得港中大（深圳）跟國(guó)外大學(xué)的管理是一致的，和國(guó)際高水平大學(xué)是接軌的。我陪伴著學(xué)校一步一個(gè)腳印發(fā)展到現(xiàn)在，經(jīng)歷過(guò)各種各樣的困難，當(dāng)然我們都已經(jīng)克服了。這就像是加入了一個(gè)創(chuàng)業(yè)公司，一步步把它做大做好，我覺(jué)得這是一個(gè)非常寶貴的經(jīng)歷。
?我在瑞典工作了6年8個(gè)月，做助理教授是4年8個(gè)月，接觸了非常多的本科生，我感到瑞典的高等教育跟我們國(guó)內(nèi)的高等教育是非常不一樣的：瑞典那邊比較強(qiáng)調(diào)學(xué)生的興趣和自由。比如那時(shí)候我在瑞典教的自動(dòng)控制原理是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，但是學(xué)校不允許老師留作業(yè)，學(xué)校不會(huì)強(qiáng)制學(xué)生做很多習(xí)題，而是用興趣做篩選，因?yàn)橹挥姓嬲信d趣的人才會(huì)去主動(dòng)找習(xí)題來(lái)做，才會(huì)有把這門(mén)課學(xué)好的動(dòng)力。
?其次，瑞典的學(xué)校非常重視動(dòng)手能力。他們經(jīng)常有基于計(jì)算機(jī)而非只是筆答的考試，希望通過(guò)這種方式提高學(xué)生的動(dòng)手能力，把學(xué)到的理論方法、技術(shù)工具與工程實(shí)踐結(jié)合起來(lái)解決問(wèn)題。
?瑞典絕大部分的博士畢業(yè)生都去了工業(yè)界，一是因?yàn)槿鸬涞慕搪毺貏e難找，二是因?yàn)槿鸬涞墓I(yè)發(fā)展水平比較高，畢業(yè)生可以把最新的理論、方法、技術(shù)、算法直接帶到工業(yè)界和工程實(shí)踐中去。而國(guó)內(nèi)絕大部分的博士畢業(yè)生都去了學(xué)術(shù)界，從博士生培養(yǎng)的角度來(lái)說(shuō)，我覺(jué)得這是和國(guó)內(nèi)最大的不同。我在瑞典有一段印象非常深刻的經(jīng)歷，就是親眼看到幾個(gè)博士生利用周末的時(shí)間聚在會(huì)議室里一起做室內(nèi)導(dǎo)航，他們把產(chǎn)品做出來(lái)，不到半年就開(kāi)公司賺錢(qián)了，他們學(xué)以致用的精神和能力非常值得我們學(xué)習(xí)。
? ? ? ? 學(xué)生記者：您之前說(shuō)感覺(jué)瑞典的發(fā)展比較停滯，剛剛又提到瑞典工業(yè)界技術(shù)的革新很快，這兩者之間會(huì)有矛盾嗎？
? ? ? ? 陳天石：瑞典是世界上少有的工業(yè)體系非常完整的國(guó)家，能夠獨(dú)立生產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)、潛艇，工業(yè)水平非常發(fā)達(dá)。瑞典以先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)聞名于世，這是因?yàn)樵谶@些領(lǐng)域中的許多方向上，瑞典的科學(xué)家都做出了開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，引領(lǐng)了這些方向的發(fā)展，比如Lennart Ljung教授引領(lǐng)了系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)的發(fā)展，他的導(dǎo)師Karl Johan ?str?m教授引領(lǐng)了計(jì)算機(jī)控制和自適應(yīng)控制技術(shù)的發(fā)展。他們的工業(yè)基礎(chǔ)特別雄厚，而且像我剛剛說(shuō)的他們的博士生還會(huì)不斷地把最新的理論、方法、技術(shù)、算法帶到工業(yè)界，持續(xù)生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品來(lái)。我說(shuō)他們停滯是相對(duì)國(guó)內(nèi)而言的，他們的絕對(duì)速度肯定依然在增加，只是我們?cè)谟酶斓乃俣茸汾s他們。 ?
? ? ? ? 學(xué)生記者：您曾提到教授的教學(xué)任務(wù)是要引導(dǎo)學(xué)生把理論運(yùn)用到實(shí)踐中，還要懂得從實(shí)踐中改進(jìn)理論。您認(rèn)為同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中和老師們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中有什么需要注意的地方？
? ? ? ? 陳天石：你提的問(wèn)題其實(shí)就是說(shuō)理論和實(shí)踐有點(diǎn)脫節(jié)，學(xué)到的東西并沒(méi)有致用 ，這里面我覺(jué)得可能有幾個(gè)原因。一是現(xiàn)在大家的實(shí)習(xí)比較早，還沒(méi)有做好專(zhuān)業(yè)知識(shí)上的準(zhǔn)備；二是老師在教學(xué)過(guò)程中需要強(qiáng)調(diào)問(wèn)題導(dǎo)向：為什么要研究這個(gè)問(wèn)題，motivation是什么。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，我建議大家要學(xué)會(huì)融會(huì)貫通，把新學(xué)的知識(shí)和從前的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)。每個(gè)人對(duì)知識(shí)的組織方式是不一樣的，誰(shuí)組織得比較好，更清晰更有條理，誰(shuí)就會(huì)把知識(shí)用得比較好。如果你的知識(shí)在你的頭腦里面組織得特別好，你抽一根線(xiàn)就相當(dāng)于把所有東西全提起來(lái)，就像提起一整串葡萄，它并不是散的。你要建立自己的知識(shí)框架并且以問(wèn)題為導(dǎo)向，要知道這個(gè)知識(shí)能解決什么，比如你要研究隨機(jī)現(xiàn)象之間的關(guān)系，那么如果你能馬上想到相關(guān)系數(shù)，我認(rèn)為就非常好。
? ? ? ? 學(xué)生記者：您怎么看待老師和同學(xué)們之間的關(guān)系？
? ? ? ? 陳天石：徐校長(zhǎng)說(shuō)他是擺渡人，同學(xué)們進(jìn)來(lái)，他用四年的時(shí)間把同學(xué)們送到對(duì)岸。對(duì)于我來(lái)說(shuō)，大家上我的一門(mén)課就像是參與了一次探險(xiǎn)，你們都是探險(xiǎn)者，而我是你們的向?qū)А＞拖裆险n的時(shí)候我和你們說(shuō)我要帶你們?nèi)ァ皏isit a skyscraper called probably theory and statistics”，這是一個(gè)無(wú)數(shù)學(xué)者構(gòu)建出來(lái)的摩天大樓，作為向?qū)В乙I(lǐng)你們?nèi)ジ鱾€(gè)房間看一看，我給你們指引，但是你們必須要靠自己才能真正完成這場(chǎng)探險(xiǎn)。
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陳天石教授獲得2019-2020年校長(zhǎng)模范教學(xué)獎(jiǎng)
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? ? ? ? 學(xué)生記者：您對(duì)港中大（深圳）的學(xué)生有什么個(gè)人發(fā)展上的建議？
? ? ? ? 陳天石：第一個(gè)最重要的建議是目光要放長(zhǎng)遠(yuǎn)，不要一條路走到黑。當(dāng)你發(fā)現(xiàn)你做的這件事沒(méi)什么意義、自己不感興趣，或者你知道它已經(jīng)是一個(gè)夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)了，那你就要及時(shí)轉(zhuǎn)換跑道，即使這需要付出一定的代價(jià)，因?yàn)殚L(zhǎng)期來(lái)看這對(duì)你將來(lái)的發(fā)展是有益的。比如我博后時(shí)決定轉(zhuǎn)換研究方向，之前幾年的積累全部白費(fèi)了。為了不被淘汰，我一定要加倍努力，雖然我的工作生活因?yàn)檫@個(gè)決定變得非常辛苦，但是我還是堅(jiān)定地走了下去，當(dāng)然我運(yùn)氣還不錯(cuò)，最后取得了不錯(cuò)的成績(jī)。
?我們的同學(xué)不要片面地追求高績(jī)點(diǎn)，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致視野變窄。我當(dāng)時(shí)就是這樣，現(xiàn)在看來(lái)我覺(jué)得這么做是錯(cuò)誤的。人的精力和時(shí)間是有限的，如果專(zhuān)注于把每門(mén)課程都做到極致，那可能就沒(méi)有時(shí)間去學(xué)習(xí)其他知識(shí)，而這些知識(shí)可能對(duì)于以后的發(fā)展更有用處。同時(shí)，我希望同學(xué)們能夠盡量開(kāi)拓視野，多嘗試。無(wú)論是專(zhuān)業(yè)選擇還是職業(yè)選擇，只有多嘗試，才能找到正確的方向，找到真正喜歡和擅長(zhǎng)的事情。有同學(xué)問(wèn)我怎么知道自己是不是真正擅長(zhǎng)或者喜歡某個(gè)事物，我說(shuō)很簡(jiǎn)單，如果你做這件事情不覺(jué)得累，很容易集中精力一坐六七個(gè)小時(shí)，感覺(jué)不到時(shí)間的流逝，那這個(gè)事情應(yīng)該就是你喜歡的事情，而且很可能也是你擅長(zhǎng)的事情。
?此外，我認(rèn)為同學(xué)們應(yīng)該把個(gè)人職業(yè)的選擇跟國(guó)家的發(fā)展聯(lián)系起來(lái)，這一點(diǎn)現(xiàn)在變得越來(lái)越重要。這個(gè)說(shuō)起來(lái)像是空話(huà)，但是我深有感觸，比如國(guó)家現(xiàn)在缺少芯片方面的人才，如果大家能夠出國(guó)學(xué)習(xí)芯片相關(guān)的專(zhuān)業(yè)，我相信大家回國(guó)后一定會(huì)在國(guó)內(nèi)找到用武之地，而且會(huì)非常有參與感和成就感。
?最后一個(gè)建議是：如果各位同學(xué)有機(jī)會(huì)能跟世界級(jí)的大牛學(xué)習(xí)，一定要抓住機(jī)會(huì)、努力爭(zhēng)取，因?yàn)檫@是非常難得也非常值得的。我博后的導(dǎo)師Lennart Ljung教授是瑞典皇家科學(xué)院和工程院的院士，是自動(dòng)化領(lǐng)域系統(tǒng)辨識(shí)的權(quán)威專(zhuān)家，我跟他學(xué)到了很多東西，這種經(jīng)歷是獨(dú)一無(wú)二的，能夠跟這個(gè)世界金字塔塔尖上的那個(gè)人去工作學(xué)習(xí)，我覺(jué)得讓我付出多少努力都是值得的。
