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范剑青:把数学作为解决社会问题的工具
作者:佚名    数学博览来源:shuxueweb    点击数:    更新时间:2007-10-25
弗雷德里克·L·摩尔(Frederick L. Moore)是美国普林斯顿大学1918年的毕业生,一位著名的银行家,他先锋性地投资开发了加拿大西部石油和煤气资源,投资并策划了沃特·迪斯尼公司股票的上市。他的学生爱德华·B·古德诺(Edward B. Goodnow) 1947年从普林斯顿大学毕业。2004年,古德诺向母校捐款500万美元设立Frederick L. Moore'18金融教授席位。2006年,经全校性评选,范剑青成为第一位、也是唯一一位Frederick L. Moore'18金融教授。对于这个头衔,范剑青淡淡地说:“好处就是不用解释我在普林斯顿做得怎么样。”

    2006年10月的一天,正在北京开会的范剑青接受了《科学时报》记者长达4个小时的采访。谈到为何如此慷慨地给记者时间,他说:“统计科学是为社会服务的,希望更多的人能了解、热爱并支持统计科学,希望统计科学在中国有更多的应用。”“数学科学在解决有重大影响的社会问题的挑战中会得到更强劲的发展,对实践方法的推敲和完善将促进理论、方法和应用的良性循环,从而推动它们的共同进步。”

    今年43岁的范剑青已是国际统计科学界的领军人物。2000年,哈佛大学教授Marvin Zelen在向他颁发统计学最高奖——考普斯总统奖时称:范剑青对统计有巨大、广泛的贡献。

    范剑青这次回国是参加四年一度的概率统计年会并作全会报告,这是他今年第四次回国。在海外身负重任,为何还不辞辛劳为祖国服务呢?他说:“为国家做一些事情,这是一种感情。”

    陪同采访的中国科学院数学与系统科学院副院长陈敏说:“无论是做人的品质、做学问的态度还是对祖国的热爱,范剑青都是我们的楷模。他是国际统计方向的领军人,却时时不忘帮助祖国。在担任香港中文大学统计系教授和系主任期间,他积极推动大陆学者访问计划和博士培养项目。现在,在完成普林斯顿的工作后,他将主要精力放在国内。”

    “你应该侧重于应用”

    1978年,年仅15岁的范剑青以数理化几乎满分的成绩考入复旦大学数学系。1982年大学毕业后,他认为自己的数学功底不错,但数学只是一个好工具,而他自己一直想做与社会相关的事情,因此选择了“与数学接近,又与实际结合”的学科——统计学,成为中国科学院应用数学所研究员方开泰的研究生。

    1985年,范剑青硕士毕业后考上在职博士。当时,他并不想出国,因为“觉得自己的研究做得挺好,已经在国内一流期刊上发表了约10篇论文”;但另一方面,范剑青也深深感到“我的研究局限在自己了解的知识之内,技巧多但想法不多”。

    20世纪80年代中期,国内的“出国风”冲击着范剑青,他开始想到国际统计学的前沿——美国,然而当时他和外界并没什么联系。但他非常幸运,得到了著名的国际理论统计学权威、加州大学伯克利分校教授Lucient Le Cam的赏识,获得加州大学校董会奖学金,来到伯克利攻读博士。

    当时,范剑青希望跟随Le Cam做博士,但Le Cam说自己年龄大了,将他推荐给一位29岁的专家大卫·道能浩(David L. Donoho)。道能浩后来获得麦克阿瑟天才奖和考普斯总统奖,并当选美国科学院院士。但当时尚未出道的他对范剑青说,“你跟我做学问可以,但我毕竟年轻,你以后要走自己的路,还需要有资深的人指导”。于是,道能浩又将范剑青推荐给伯克利的另一位统计学大师、美国科学院院士彼得·毕克(Peter J .Bickel),范剑青因此有了两位导师。毕克是考普斯总统奖的第一位获得者,也是获得麦克阿瑟天才奖的四位统计学家之一,他在数学技巧、为人处事等方面都给范剑青以指导。

    范剑青认为,自己在伯克利最大的收获就是从老师那里学到很多科学思想和科学哲学。他说:“我把我的数学结果拿给老师看,但他说'不用看,我知道你们中国人做数学可能比我都好,我就跟你去喝咖啡,聊聊数学,教你怎么做有创意的研究,探讨什么是知识创新’。”

    博士毕业时,道能浩对他说:“中国人的数学功夫不错,但做学问没有自己的特色就永远没有出路,我侧重理论,而你应该侧重应用。”

    范剑青说,做数学有两种方向,一种是“向里走”,解决数学自身的内在联系或难题;另一种是“向外走”,用数学去解决经济学、生物学、社会学等科学领域里的问题。他说:“我的兴趣是用数学去揭开自然的奥秘,归纳社会现象,发展统计科学理论和应用,而不是解决数学难题。理论、方法、应用是融为一体的。学术价值的关键是知识创新的程度。”

    “只要问题够复杂我就做”

    纵览范剑青长达24页的简历,很难用简略的语言概括他的学术成就,但是他解决的问题却有一些共性——复杂、开创性、革命性。许多数学问题由于过于复杂曾被认为只限于理论演练,但是范剑青的工作却让理论变成了现实。由于他的工作,许多原先只能解决饱和、一元、正态、均匀、参数的统计学问题被扩展到非饱和、多元、非正态、非均匀、非参数。国际统计界对他的评价是“在理论和方法论上都开辟了很多新领域,为后续研究奠定了基础”。他独创的非参数建模法使他获得了2000年的考普斯总统奖,北卡罗来纳大学统计系教授Marron甚至用“文艺复兴”形容这项工作对统计学的影响。

    在这项工作中,范剑青的贡献在于提出局部建模新理念。他说:“统计的最大问题在于模型误差,局部建模的优点在于可以大大降低误差。以地球为例,整体建模就是一个球体,但是局部看来就是有山有水、有平地有弧度,可以精确描述。当时,关于非参数的想法存在相互争论的两派,我进入这个领域的第一篇文章就是说两派都有其优缺点,但局部建模综合了它们的优点。”范剑青证明了他的方法是最有效的,从此结束了该领域的长期争论。局部建模法能广泛应用于许多复杂问题的解决,如医学、保险、经济等方面。2000年诺贝尔经济学奖得主赫克曼就是用类似模型分析经济问题而名扬世界。

    范剑青认为,好的工作首先是知识创新,“我经常跟学生说,应该随时考虑自己的工作有没有创新,而不是多辛苦,仅仅辛苦是不够的”。

    “我对统计很有自信,跟人合作时喜欢说两句话:'只要你觉得问题对你的领域充分重要、我听上去问题很复杂,肯定会有好结果。’因为如果问题不复杂,我能解决别人也可以,甚至说不定已经解决,那就没意思了。”

    “统计学家要讲多种语言”

    范剑青非常喜欢伽利略的一句名言“自然是用数学语言来编码的”。他说:“当我们用数学解决问题时,说明我们对这个问题非常了解,可以定量研究它,否则只是一种描述性的认识。统计就是用数学工具找出编码的规律,是解开密码的强有力的工具。”

    用数学方法来解决社会问题,统计学注定是一门交叉学科。范剑青在普林斯顿大学的5个部门任职:运筹学与金融工程系、经济系、金融中心、应用数学以及生物工程。他常讲:“统计学家是讲多种语言的。要和物理、化学、工程、环境保护、金融、生物等领域打交道,这个范围要多广有多广。我自己将主要精力放在四个方向:金融学、生物信息、机器学习和生物统计,这四个方向已经够广了。”

    怎样与不同领域的专家合作呢?范剑青有两种方法:读文章和自己动手做。他说:“首先是读文章,世界上的文章多得读不完,但重要的文章还是得读下来,尤其要读综述性的、大师的文章。这很重要,我要看看以前的问题是怎么解决的?拿到的数据是什么?他们做了怎样的统计假设?这些假设在要解决的问题中是否合理?站在这个角度就很容易找到新的有意思的题目。第二,进入一个领域最好的方法就是自己去做,对统计学家来说,只听是不行的,数据到眼前就一目了然了,就像听了对一幅画的介绍,但百闻不如一见,还是要去亲自了解一下数据是怎样收集的、要解决的真正问题是什么。”所以统计学家要学一些新的语言。

    “我比15年前更喜欢统计”

    当他被问及什么时候是学术生涯中最困难的时期,范剑青说是15年前刚毕业两三年的时候。“当时,我发表了三篇有创意的文章,但暂时找不到下一个好问题,对信心有一定的打击。而且当时对统计的理解还有些片面,整个统计学也没有太大进展。后来,随着社会和新技术的发展,出现了很多新问题,我做了很多原先不懂的问题,进入一些新的领域,慢慢走出来了。”

    1997年,范剑青在香港中文大学做访问学者。在那里,范剑青的工作深得校方的大力支持。然而,2003年他还是被已有20多年没有聘请过统计学家的普林斯顿大学“硬拉过去了”。当时,香港中大校长李国璋对他说:“你要的东西我都给你了,这几年亏待过你吗?”范剑青说:“我也没有贪心多要。为什么要走?因为人要在工作中不断充实自己,我需要充电。”

    范剑青记得刚毕业时问前辈:未来是什么?前辈说不好讲。后来前辈遇到他问:你现在已经成熟了,你说未来是什么?他回答说:“我现在做统计比我15年前有兴趣得多,因为我真不知道现在许多问题中的数学问题是什么、它的答案是什么、自然的奥秘是什么。计算技术的发展为统计学的发展提供了新的能量,信息和技术革命又给统计学带来了很多新问题,只要用统计去解决实际问题,永远做不完,我现在比当年还用功。”

    从大学开始接触统计学到今天,统计对范剑青意味着什么?他说:“一是强有力的工具,我做研究、与人打交道,十八般武艺最强的就是统计学;二是我的数学修养还可以,不是统计的问题也敢碰,能帮助别人解决实际问题。”

    2004年,已是普林斯顿大学教授的范剑青放弃了再回香港中文大学兼职的机会,希望利用假期回来帮助大陆学术界。2004年,范剑青被评为中国科学院海外评审专家,2005年出任中国科学院数学与系统科学研究院统计科学研究中心主任,2006年获得国家杰出海外青年基金。虽然拥有了一系列头衔,但陈敏说:“这些头衔更多的是一种荣誉,范剑青回来工作付出的远远比荣誉多得多,甚至每次国际旅费都是他自己承担。”

    “在华尔街做顾问,经常和百万富翁打交道,你有没有受到'诱惑’?”“人生如果有第二次选择,你会选什么?”面对这样的问题,范剑青都用“快乐”来回答。他说:“人生快乐很重要,成功了就会快乐。人最重要的是快乐、是对社会有用,现在做科学我很快乐,每天有做不完的工作。有人问我会不会沮丧,我想说连沮丧的时间都没有,没事做才沮丧,这么忙才不会呢。你问我的梦想是什么,我的梦想就是明天能比今天更好,能够做更多对社会有实际影响的工作。”
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