李婵颖：活在灵感降临的那一瞬

编者按

“中国青年女科学家奖”是欧莱雅和联合国教科文组织“为投身于科学的女性”计划在中国的发展和延伸，由中华全国妇女联合会、中国科学技术协会、中国联合国教科文组织全国委员会以及欧莱雅中国于2004年联合设立，已成为专门面向广大女科技工作者的全国性奖项。截止第19届，共有204位女科学家脱颖而出，她们弘扬科学家精神，矢志科技报国。女科学家，一代耀一代。

果壳采访了第十九届“中国青年女科学家奖”的部分获奖女科学家，让我们一起听听她们与科学的故事。

被采访者：

李婵颖 中国科学院数学与系统科学研究院研究员/反馈能力、自适应控制、航天控制

没有要特别怎么着

李婵颖，中国科学院数学与系统科学研究院的研究员，一个搞数学的硬核研究者。

但初见李婵颖，很容易被她身上那股“散”劲儿迷惑。

李婵颖生于重庆，长在四川，这份背景似乎让她“散”的性格特质顺理成章。用她的话来说就是：“我就好像没有要特别怎么着，四川生活又很舒服是吧。来中科院之后，我就看着同学，哎呦，天天都在上自习，我都有点惊呆了。”

李婵颖的“散”劲儿，还蕴含着一种极强的乐观，她特喜欢笑，经常说着说着，就给自己逗乐了。她脑子里，似乎没有压力这根弦，更不会跟别人比较。李婵颖读研究生的中科院数学与系统科学研究院，是中国研究数学的最高学府之一，前身是中科院数学研究所，第一任所长是著名的数学家华罗庚。可想而知，这里人才济济，竞争激烈。很多同学都是硕博连读，两年就直接升博士了，而李婵颖由于最初没有读博打算，读硕士用了三年。要换了别人，就得“压力山大”了，但她把这个事儿当笑话讲：“刚进学校的时候，我们都是同学，没两年都变成我师兄、师姐了。”

周围很多同学会有焦虑、紧迫感，李婵颖没有。一个课题，她苦想了一两年，天天想，实在想不出来，啪，就放下了。你肯定以为，这一两年中，她还在同时做别的课题，这个没想出来，也有别的成果顶上吧？不。“我一直做那个问题的时候，啥都不干，就想它。”

“我就不着急，我也不知道我为啥不着急，也没想过能不能毕业，找不找得了工作，压根就没想过。我读博的时候，就是爱好它，就愿意花时间做它。”

“做研究就像一个智力游戏”

不难想到，李婵颖在“散”的特质之外，还有很好的数学天赋。

不然，很难解释她的成就：在中科院数学与系统科学研究院完成了硕士、博士之后，她前往美国、中国香港的高校做了两站博士后，又回到中科院工作，从助理研究员，一路升为副研究员、研究员，履历漂亮。

李婵颖的研究方向为“反馈机制的最大能力与局限”，这个领域的研究最早由她的导师郭雷院士提出。我们生活在一个复杂且不断变化着的世界中，不确定性普遍存在，比如在生活里，流感季中你无法预测自己是否会生病，走在路上，你也无法预测面前会经过哪些车、哪些人，同样的，在一个工程系统里，也存在很多的不确定性，而反馈机制主要目的就是减少系统中的不确定性。李婵颖在该领域的重要研究，让她获得了我国应用数学与控制理论界重要的青年学术奖项——中国工业与应用数学学会青年科技奖与“中国控制会议关肇直奖”，并主持国家自然科学基金委杰出青年基金。同时，她还担任着多个国际控制领域重要期刊的编委。

然而，在研究生的初期，李婵颖的天赋还没展露。

她那时的专业，说具体点是控制论，它横跨两个专业，一个是数学，一个是自动化。“我本科学的是基础数学，对它比较感兴趣，那时候对控制论理解比较狭隘，就不想学。”

因为不感兴趣，李婵颖没想过要读博做研究。改变她的是研二时期的另一个导师，谢亮亮谢老师。“他带我的方式，跟别的老师不太一样，没让我去读文献，也没给我讲太多的大道理，就说给我一道题做。”

李婵颖拿到手的是一个纯粹的数学公式。关于它背后的控制理论，李婵颖当时完全没有概念，只把它当作一个智力题。没多久后，谢老师叫她去回复进度，李婵颖答了几句自己的想法，谢老师就表示，好，你可以走了。

让李婵颖印象深刻的是，刚走到门口，谢老师突然叫她回来了，问她：你怎么想到的？

原来，这个题目国外学者已经研究过较长一段时间，谢老师扔给李婵颖试试，没想到，她想出来了。

只有李婵颖自己知道，这个问题，她没太认真想。“谢老师说要问我进度怎么样，我就着急了，找了一堂课，准备随便想一点，应付过去。没想到答对了。当时我就想，原来我还可以。”

这个意外事件，让李婵颖收获了研究之路上第一个正反馈，也打开了她的科研兴趣。“当时就感觉，做研究就像一个智力游戏似的，就有兴趣了。”

在兴趣与天赋的加持之下，李婵颖的科研之路，有时候显得很神奇。

她接到的第一个独立的科研任务，是关于“反馈能力”的问题。这是控制论中非常重要的问题，对智能控制的设计有重要意义。

而她的研究方式与其他学生不太一样：找个图书馆，天天趴着睡觉，睡了一个月。连室友的同学都好奇了，李婵颖是不是晚上睡不好？

一个月后，答案想出来了。模模糊糊中，李婵颖“看到”了一个临界的表达式，当即就确定，这就是答案——因为它有一种简洁的美感。更神奇的是，证明过程是模糊的，其实李婵颖也不知道这个答案哪来的，她是直接“猜”到了正确答案。

这种“直接猜答案”的能力，在后来李婵颖的研究中，经常会出现。“我感觉，我做研究基本上都会先看结果，能强烈地感觉到。当然，也不是说这种感觉一定每次都对（笑）。”这种感觉，往往还会跟美感有关，“当公式很漂亮、很优美，你就会认为，它一定是大自然的杰作，那它就是对的”。

另一个让普通人难以理解的能力是，数学在李婵颖的脑子里，是有图形的。“我也不知道怎么描述，明明是个抽象的公式，但你能把它看成某个图形，你脑子就会自己想象出来一些东西，很奇怪的。”

数学家的努力

乍一看，李婵颖好像不用很努力就举重若轻地找到答案了。但数学家的努力，是有迷惑性的，它不像实验科学，做多少是多少。有时候，你很难判断一个数学家是在思考，还是在发呆，或者是在睡觉。

其实，李婵颖在图书馆趴着睡觉那一个月，不是在睡，而是闭着眼在想。“看起来好像很轻巧，想的时候也很费劲儿，也蛮累的，不是轻轻松松就想出来。为什么我要趴着？因为闭着眼可以集中精力，睁着眼会被很多事情打扰。”

想数学问题，需要的是极度的安静。李婵颖常思考的地方，是散步的公园。“我很喜欢奥森公园，想问题的时候，就会很漫无目的地走，也不知道周围发生了什么。但也没有到达什么都看不见的神奇境界，不至于（笑）。”

家里也是一个很好的思考地点，但要面临一定风险——失眠。“尤其晚上夜深人静，正好想问题，经常通宵失眠。”

这不是李婵颖的个人习惯。她发现，她带的学生有时白天也精神不佳。一交流，才知道学生也是晚上休息不好，一直在想问题，想到一半，还会爬起来，开始打草稿。

这种熬夜，有时甚至不是自愿的，到了某种程度是被迫如此。“一个问题的答案，在要出来不出来的时候，你就天天跟上瘾了似的，根本睡不着觉，脑子自然会去想。”

快要接近真相的时候，是数学家最痛苦的时候，他们辗转反侧、难以成眠，但马上，他们就会迎来人生中最高的奖赏——灵感降临的那一刻。李婵颖形容，那是一种非常愉悦、豁然开朗，一下子就通透了的感觉。

这是生活中其他任何快乐都无法比拟的，灵感降临的那一瞬间。可以说，很多数学家就活这一瞬间。

“复杂简单化”

李婵颖不只做数学的纯理论研究，回国以后也开始接触应用领域。最近的一个项目来自航天部门。

那是2021年的一天，李婵颖接到了师妹的电话，她在航天部门工作，邀请李婵颖加入一个项目，也跟反馈机制有关，是李婵颖擅长的领域。当时她也没想太多，以为是偏向理论的工作，去了之后才发现，他们是要解决一个很实际的问题，有很高的工程要求。

项目的背景跟太空环境拥挤有关。现在，近地轨道中不仅有很多卫星、空间站等飞行器，还有过去几十年航天活动产生的垃圾、碎片，如果两者碰撞，就会造成极大的损失。目前，为了解决该问题，需要地面工作人员做大量工作：召集科研人员开会、讨论方案，用电脑去计算，再将方案返回到天上的飞行器中。这个过程，造成了地面极高的运营成本。

航天部门希望能研发出智能化的卫星，遇见险情可以自主躲避，这样就能减轻地面的压力。其实，智能化说简单点，主要就是两个方面：感知和决策控制。卫星要先能“感知”到危险，然后通过一系列计算，做出往哪个方向躲避的决策，并控制自己付诸于行动。而后者，就涉及到李婵颖擅长的专业领域。

不过，从纯理论转向偏应用的研究，李婵颖还是遇到了很多困难。在学术界，搞理论和搞应用具有一定差异。做理论时可能觉得，工程中用到的公式太简单了，而做应用时也许又觉得，理论浮在空中，不落地。

随着对应用场景的了解，李婵颖的认知逐渐发生转变。“一个公式背后，刻画的是工程的物理机制，越简单越好，搞那么复杂，难以实现。实际中，有效而深刻的，往往是复杂简单化。”

很多工程中重要的理论，看起来都很简单，比如著名的香农信息论。“如果找一个搞概率的数学家来看，会觉得太简单了，但这个简洁是为通信工程服务的，它用数学刻画出了通信的框架，提炼出了运行规律，工程师们可以根据这些规律，再去做落地的探索。”

在这个过程中，李婵颖真正体会到导师郭雷常提起的那句话：实际应用促进基础理论，基础理论指导实际工程。她在实际问题的探索中，也真正理解了控制论这门学科的内涵和意义。正如郭雷所言，在人工智能时代，反馈控制与学习算法一样，也将扮演关键角色，两者都是对付系统不确定性的有力手段。

李婵颖现在做的事，就是希望从一个复杂的工程中，提炼里面真正的运行规律，把它做成一个理论。这个过程中，她对什么是好的理论的认知也改变了：“以前觉得，漂亮就完了，现在会认为，真正好的理论得有用处。”

从读书时代到现在的研究工作，转眼间20多年过去了，李婵颖也不是曾经那个笑称自己“散”的学生了。为了筹备航天的项目，她曾经有很长一段时间，早上6点就去航天院，凌晨才回家。科研、做项目、带学生，都一起涌来，她也开始感受到一些压力了。

但在说到压力时，她也笑：“既然是工作，也不能太那个，还是要好好干一干。而且现在做应用，也得学点新东西，不能想着凭运气，啥也不干就解决了吧。其实，我对现在做的事也是有兴趣，还是想把它做好，等再回到我的纯理论研究时，希望对事物的认知，能够更深一层。”

到那时，她就可以回到那些熟悉的夜晚，在黑暗之中，等待灵感的降临。

采访/撰文：程观

编辑：明月

-果壳商业科技传播部出品-

-广告-