何应付别人的恭维。还好他没有让我也干杯,我觉得他够朋友。没想到喝完他接着说: “我知道你是怎样的人。我很仰慕你,你是真正喜欢研究的人。可是我要告诉你,清华 的人并不会比我们好多少。大部分人也只是想混一个学位,将来找个好工作。没有多少 人可以跟你一起研究的,你去了必定很孤独。我就很奇怪你这样的人怎么不出国呢!你 会后悔的。”
我虽然佩服他直言不讳,但还是有点不高兴了。一个人说你的选择是错误的,你的反应 是什么呢?反正我当时为我的“清华梦”作了一番辩护,说我进去自己好好研究,应该 还是能够很好的,毕竟这是我从小的梦啊。可是没想到,他说的居然是对的,我现在开 始感谢他了。
计算几何,创造力的复苏
清华还是一样的上课方式,大部分课也是很多人一起上,一起打瞌睡。老师也是照本宣 科,我居然发现他们其实跟川大的老师没什么区别。我从本科师弟那里了解到,计算机 系本科的课程设置还是一样有好多没必要学的东西。清华的不同之处就是,一到考试的 时候原来进行的娱乐活动都不见了人影。原本每天晚上都有人一起玩轮滑,考试的时候 就只剩下我孤零零的一个人。因为大家都怕考试,开始熬夜复习了。上课也不容易逃课 了,有些老师会突然点名,缺席会严重影响最后的成绩。
对于博士生,传说还有一个规定,那就是后10%淘汰。也就是说,不管你成绩如何,如果 成绩排名在课程的后10%,那么就要重修。而如果两门功课重修,就会被开除。面对如此 残酷的规定,很多同学都惶惶不可终日。我就是在隔壁同学的唠叨声中度过了第一期。 不过我还是没有把考试当回事,所以我也没有去验证这个说法的官方真实性。我仍然不 去听老师划重点,我仍然不觉得老师出的题目有什么好,我仍然讨厌有人让我们用手算 矩阵。可能觉得太残酷,还是觉得要是开除了博士生谁来干活,这条规定后来改成了如 果博士生上了80分就可以不重修。
但是我的生命中出现了这样一门课程。它改变了我对老师的看法,让我觉得上课原来也 可以如此有趣。这就是计算几何。上课的人很少,只有十来个人。因为听说这门课很难 ,很多同学都没有选,但是我就是那种知难而进的人。老师上课的方式跟别的课程很不 一样,大家坐在一个小教室里,老师有精美的幻灯片,有动画,不时还插入一段大科学 家,大哲学家的名言。有一次老师讲前美国数学会长 Graham 的故事,他居然同时也是 国际杂耍联合会主席,我才发现一个科学家也可以那么有趣。上课时老师会停下来很多 次让学生提问题,下课大家都积极踊跃的讨论新奇的问题。课程的评分方法也很特别, 平时成绩占到30%的分量,作业分为几种分值,可以自己选择做不做,作业的总分数乘以 30%,加上最后大作业的分数乘以70%,就是最后的得分。我有一次因为没来得及按时交 作业,后来发现作业的题目很有趣,就对作业要求的算法写了一个详细的分析,还花了 一整夜写了一个算法演示程序交上去,老师也接受了这个迟来的作业。后来我的作业分 数就大大超出了所要求的30分。说真的,这门课太有趣了,我就只逃过一次课。但是还 是有时候人数不到一半,因为其他课程压力太大,有人都去复习别的课程了。但是老师 从来不点名,还对逃课的同学表示同情。还问我们在座的有没有其他课特别紧张的,下 次课可以不来。真是让人感动。
我就是在这门课上认识了王益,我们亲密无间的合作,让我领略到了什么叫做研究。大 作业的时候我们在一个小组,其实是三人一组,但是那第三个人其实什么也没干。我和
王益决定写一个3D的Voronoi图扫描算法演示程序。王益的3D图形编程能力很强,所以他 做界面,由我负责算法生成数据作为后端。我们分别在自己的机器上编写程序,不时的
打电话讨论接口的设计问题。我找到了Bell labs 的 Steven Fortune 的算法程序,决 定看懂它,然后改造成演示需要的分部运行的算法。但是 Fortune 的程序几乎没有注释 ,而且使用了一种奇怪的数据结构,很难理解。Fortune 还在程序里说到,这个算法虽 然有效,但是对于程序员来说是一个挑战。所以我email请他给我一份算法论文的拷贝, 他同意了。但是一个月之后,信才到我手里,那时我们已经完成了作业。因为我花了一 个星期看懂了他的程序,还换掉了他的麻烦又低效的数据结构。随后成功的把后端与王 益的前端设计好接口联合。等我看到 Fortune 的论文,发现程序里面其实已经改进了论 文的核心内容。其中的parabolic transformation其实完全没有必要实现。我深深体会 到实践的重要性,也许先有了他的论文我反而会被误导,写不出实际可以运行的程序。 由于我们的团结努力,老师对我们的大作业非常满意,他给了我们最高的分数 100。由 于我们两个都在课下超额完成作业,所以总的分数我们两个都是满分。这是我阔别已久 的100分。只有在小学我才拿到过这种分数啊!对于一个对考试成绩满不在乎的人,100 又意味着什么?如果是别的课程我会毫不在乎,就像我得了80分一样。可是这个100分是 我们团结研究而来的,它包含了对我们的合作意识,对我们的友谊,对我们的热情的肯 定。虽然我觉得我们的东西还有改进的余地,但是我接受这个100分!也只有这样的课程 ,我才可能得100分。
从此我感觉到了什么叫做研究。这跟我小时候干的那些事情没有什么两样。你在身边发 现一个问题,想知道为什么。然后你就想去获得解决这个问题的知识。你去看书,你去 问专家,你上网去搜索。如果没有发现答案,那么好啦,你就可以自己试图去发现为什 么,这是最有趣的部分。知道了为什么,就想让这个东西有用处,对人们的生活产生好 处。这就是研究。
我们也有讨论,原来是这个样子
上完课,就该开始搞研究啦。可是研究什么呢?老师给我几篇论文看,意思是让我看看 有没有什么想法。
我开始感觉没有头绪,就跟导师说能不能找师兄师姐跟我讨论讨论,还有别的人在做这 个吗?他说,就你一个人做这个,每个人做一个题目,独立思考,这就是研究。我觉得 是啊,我应该独立思考。可是过了一段时间发现不行啊,虽然自己实践很重要,可是讨 论是发现和产生问题的关键。没有讨论,连什么问题值得解决可能都搞不清楚。有一个P rinceton的博士生在做完报告时说:“我很幸运。我的老师是一个很好的导师。我上次 拿了两个问题,不知道该做哪一个。他指着其中一个说,你就做这个,我感觉这个能很 快做出来。最后证明他是正确的,另一个是块难啃的骨头,没有价值。在研究初期,这 种指点是非常重要的。我逐渐也有了这种直觉,能够找到有价值的问题了。”
后来我就经常上网看看国外的大学怎么搞研究,发现他们都有 seminar,讨论组。他们 经常在一个地方喝茶,讨论问题,争得面红耳赤,回家分头思考,做实验,第二天喝茶 时再讨论。那就是我从小梦寐以求的生活啊!计算几何课已经让我爱上了与人合作和讨 论的方式,现在却孤零零一个人了。我必须告诉导师,合作和讨论是非常重要的。在我 据理陈述之后,他说:“好吧。反正师兄师姐各自有自己的事,你要讨论什么就跟我和 你副导师讨论吧。” 于是我就开始了跟他们两个星期一次的见面讨论。每次讨论都感觉 他们不知道我在说什么,他们心里想的都只是这个能比别人的好多少呢?能不能投到这 个会议呢?如此宏观。我觉得跟他们讨论完全是浪费时间。
后来课题逐渐有了新的同学加入,导师决定跟中科院数学所的人一起申请一个项目来研 究。于是我们每两个星期去中科院讨论。中科院的老师觉得他们的研究太理论,期望我 们能给他们带去一点实际的东西。可是我们也没有什么实际的东西,所有的问题都是从
别人的paper里看到的。副导师就开始跟他们说这个问题有多么多么重要…… 他们也借 此机会开始研究以前放下的一些问题。总之讨论的感觉就是没有目的,没有主题。很多 时候就是一个人看了一篇别人的paper之后做一个感想。有一次副导师不明白一个很基础 的东西,我们耐心的给他讲。过了几个星期,他又在讨论上对同样的问题搞不明白。我 觉得跟他解释那些完全就是浪费时间,他的心思不在那上面,他只是告诉中科院的老师 我们这个领域那些会议要开始投稿了,你们是不是准备一些论文?中科院的老师也很诧 异,我们这领域的会议的费用比他们的会议高很多,他们不大愿意投稿。当一个师弟讲 的我们昏昏欲睡时,我坐在那里就在想,我们到底在干什么?我们讨论了这么久都不知 道什么东西值得研究,还研究什么?后来师弟师妹们就开始考虑把问题变一变,看看能 不能产生新的问题。他们的做法,我跟他们开玩笑说就是“有问题也要解决;没有问题 ,制造问题也要解决!” 他们笑着点点头,“本来就是这样嘛,没办法啊。混毕业了出 国我们就不搞这个了。”
博士生论坛的时候,同学们都觉得有类似的问题,讨论不足,交流不足。所以我提议成 立一个类似国外大学的 Common Room,用来讨论问题。可是大部分老师说:“这样一个 房间,天天都要有那么多人在里面待着。谁来出这个钱?” 是啊,老师自己的办公室都
要钱,哪里可能有什么 Common Room?就算有了 Common Room,在里面讨论的无非还是 文章发到哪里的问题。制度决定了行为,我的设想太理想化了。
分析一下,为什么很多老师不提倡讨论呢?因为问题是有限的。老师辛辛苦苦这么多年 搞来搞去都在搞这些问题,分配给你们每人一个,互不冲突。要是两个人都搞一个问题 ,这下好了。出了成果论文归谁?学校要求必须第一作者才算论文数。要是两个人都写 论文,那么投到同一个会议肯定有一个要被reject。这样对集体发展不利嘛,大家不就 是发几篇论文混毕业吗?何苦?
paper, paper, 还是paper
说到paper我就痛心。我的方向上我至今还没有看到几篇我觉得像样的文章。我主要进行 集成电路布线算法的研究。看起来高深,其实是很简单的问题,一个平面上有一些点是 电路里的电极,现在需要用铜线把它们连起来,怎么样让连线的长度或者时延最短?这 个问题跟几何上一个有名的问题 Steiner 树问题有关系。
我的导师就是以前写了一篇有关这个的paper发到IEEE transactions。我觉得这篇论文 还算有一定价值,但是年代已久。已经毕业的一个师兄就在他的论文基础上修改来修改 去,发了好几篇paper。英文的不够还翻译成中文,投到国内的期刊。后来一个师姐又在 这个师兄的基础上进行修改,又发了好多篇。可是在我看来,他们的论文纯粹就是炒冷 饭,没有什么创新,很多时候就是加速一下。学过算法基础的人都知道,把NP-Hard问题 分解成几个小部分,每一部分用一个别人的精确算法解决,然后再连接起来,就可以得 到一个近似解。这种做法在解决具体问题时只需要一句话就能说明白了,可是他们却对 每一个具体问题写了论文,而且一写就是好几篇。要是每一个问题经过这样的加速都写 一篇文章,那文章数就可以成倍增长了!我们领域的很多问题形式化成一个规划问题就 解决了,可是每次形式化一个问题就发一篇paper,而对方法完全没有改进,对于我来说 是没有价值的,就像做小学应用题一样。虽然没有创新,还是可以发paper。主要是你怎 样把你的 Introduction 写好?可以让别人觉得你的工作有意义?这就是功夫,作家的 功夫。我有一次面见INRIA的头目 Jean-Claude Paul 时,他就对我说:“Tsinghua students are all writers, not scientists.”
现在清华研究生做的事情无非就是,拼命写paper,然后找个地方投出去。SCI,EI 的最 好,偏僻的没人看的杂志也没关系,交钱也没关系。我就知道日本的一个SCI索引的期刊 收1000美元的版面费。导师出钱,不投白不投,投了好毕业呵!你不知道在比较穷的学 校,有多少人投中了都没钱去开会啊!很多人羡慕清华,就是这个原因。
现在我也被“分配”来做这个问题。虽然说是一个“有名”的问题,但是它已经被研究
了好几十年了。有很多挺厉害的人做出了很重要的贡献,但那已经是几十年前的事情了 。我们为什么研究这个问题?我至今没有搞懂。开头导师只是给了我有关这个问题的两 篇paper。我对其中一篇的一个说法产生了怀疑,所以我决定写一个程序来验证谁对谁错 。这本身不是什么创新的工作,可是我却从这个程序改进得到一个新的算法来构造布线 用的 Steiner 树,实验表明我的算法比以前的算法要快几倍。
这是不是说我的算法是一个值得写paper的东西呢?导师说我应该写一篇,但是我认为我 只是在挑别人的毛病时意外想出了一个改进的算法,并不会对将来的研究有什么启发。 虽然程序快了一些,但是很少有那么大的线网需要这么快的算法。几倍的提高不算是一 个理论上的改进,而且这个算法实现复杂,还不能推广到其他距离空间,可扩展性很低 。所以我觉得这个结果不令我兴奋,不想写论文,我想进行新的题目。但是在老师的一 再要求下,我居然把这个结果写成了两篇paper。按照他的说法:“应该分阶段总结你的 成果。”
起初投出去的时候评委总是说这个东西不实用,导师说这是评委的问题,他们觉得不实 用我们就投到理论一点的会议。经过几次投稿,还是失败了。我终于忍不住了,对副导 师说出我的想法,我说:“看一个作家的水平,是看他扔在垃圾筐里的纸。就让我把这 篇paper永远藏在我的垃圾筐里吧。” 但是他不甘心,说你要相信自己的实力,然后把 我的算法夸奖了一番,说我的算法有理论价值。其实我很清楚,它没有什么理论在里面 。我说我不管了,随便你怎么办。我就开始研究我自己喜欢的东西去了。之后他居然真 的投中一个欧洲的会议,是被 LNCS 收录的,LNCS 是 SCI 索引的,所以我居然有了一 篇 SCI 文章!我自己不喜欢的文章也是 SCI 了!
第二篇论文就更传奇了。几投不中,就其原因,评委说是没有和现在“最先进”的算法 程序实验比较。我本来就觉得那个“最先进”的算法没什么理论价值,所以才没有找他 要代码。没办法,还是求他给我代码。比了一下,确实比他快。不过我估计他程序写的 有毛病,从实验数据来看,运行时间增长的速度不符合他论文里声称的时间复杂度。所 以我怀疑有可能是实现上的问题,而不是我的算法更好。我的一个师兄以前就把他自己 的算法戏称为“基于bug的优化”。我觉得这样比较对那个算法的作者不公平,而且速度 提高几倍,没有什么意义,我觉得没有发表的价值了。但是导师说,虽然速度只提高了 几倍,在巨大的线网上时间就会就会短很多。我说实际上没有那么大的线网,对于一般 的线网,原来的算法时间本来就很短了,再快几倍也只能快几秒钟。他说那就考虑很多 的小线网总可以吧,电路里总会有很多很多线网的。可是有NP理论基础的人都知道,小 规模的问题完全就没必要用近似算法了,再多的小规模问题加起来还是小规模问题。总 之,他其实只是要我找一个理由让人觉得我的算法有实际的价值。没办法,我就记录下 数据,添到论文上,然后在介绍里写上:“由于电路的发展,线网肯定会越变越大…… ” 其实我知道,即使线网大小成为天文数字,也只能让我的算法比别人快几分钟而已。 不过这下子论文一投就中,得了一个最佳论文奖。然后就有一篇校内新闻宣传:“我校 王垠同学获得XXX会议最佳论文奖。这是大陆学者首次在如此高级别的会议上获得如此高 的奖项。” 这个“高级别”的会议,在我看来就是个垃圾。美国人都把最差的论文投到 这里,就是为了来旅游一圈而已。会议开完,我就把两块大砖头一样的论文集悄悄放在 宾馆的书架上走掉了,因为太重了。
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