2024年5月15日，2023年度王選杰出青年學(xué)者獎頒獎典禮舉行，北京大學(xué)北京國際數(shù)學(xué)研究中心長聘教授董彬與上海人工智能實驗室教授、領(lǐng)軍科學(xué)家喬宇共同獲此殊榮，王選先生的夫人陳堃銶教授和北大黨委書記郝平教授為他們頒獎。
站在領(lǐng)獎臺的董彬說他一直感佩于王選先生“頂天立地”的科研精神。作為一名同樣將基礎(chǔ)數(shù)學(xué)與實際應(yīng)用緊密結(jié)合的科學(xué)家，董彬在圖像處理、深度學(xué)習(xí)和人工智能等多個領(lǐng)域均結(jié)出了累累碩果。
董彬（右二）在2023年度王選杰出青年學(xué)者獎頒獎典禮（攝影：曹倩倩）
要奮力奔跑，也要登高遠(yuǎn)眺——忙碌的董彬執(zhí)著于用數(shù)學(xué)的思維方法推動科學(xué)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展。他用四個字形容時代對于青年科研人員的意義：時不我待。
探索的旅程自“小波”起
1999年，董彬考入北大數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，學(xué)的是基礎(chǔ)數(shù)學(xué)，擅長的是打籃球。大三、大四期間董彬曾擔(dān)任學(xué)院籃球隊隊長，在賽場上他從不“怵”強(qiáng)手。
2001年，董彬（左二）和同學(xué)們在二體籃球場
當(dāng)被問起大學(xué)除了打籃球還記得什么的時候，董彬首先想到的是彭立中老師課堂上意外的“超綱”。“我的印象很深刻，彭老師那時講‘小波’，20多年前那還是個很新的領(lǐng)域，彭老師是國內(nèi)最早研究小波的一批學(xué)者。”正是彭立中在課堂上不經(jīng)意的提及，為董彬下一階段的求學(xué)經(jīng)歷埋下了伏筆。在隨后的研究中，董彬逐漸發(fā)現(xiàn)，小波不僅具有數(shù)學(xué)的美感，而且在圖像處理中也有著廣闊的應(yīng)用前景。
董彬懷揣著這份偶然被激發(fā)的學(xué)術(shù)興趣，來到了新加坡國立大學(xué)，在著名數(shù)學(xué)家沈佐偉教授的指導(dǎo)下開展小波的研究。在沈佐偉的悉心指導(dǎo)下，董彬從一名科研“小白”逐漸成長為數(shù)學(xué)研究的探索者。由于在新加坡讀書期間取得了出色的科研成果，董彬在碩士畢業(yè)后被推薦到美國加州大學(xué)洛杉磯分校，師從Stanley Osher教授攻讀博士學(xué)位。
Osher是高斯獎獲獎?wù)撸难芯靠缭搅松羁痰臄?shù)學(xué)與現(xiàn)實工程應(yīng)用。作為導(dǎo)師，Osher給了董彬很大的自由探索空間，但在他迷茫之時又會給他點起指路明燈。導(dǎo)師的教學(xué)風(fēng)格也潛移默化地影響到了董彬后來的執(zhí)教理念——在為學(xué)生掌好舵的基礎(chǔ)上，放手讓學(xué)生們在科學(xué)海洋中探索。
博士期間的董彬（右一），左一為導(dǎo)師Osher
學(xué)術(shù)界為董彬提供了極大的自由度，使他能夠順利完成博士階段的學(xué)習(xí)，并最終在美國獲得大學(xué)教職。
浪潮至，就要浪遏飛舟
2014年，董彬決定回到母校北大，加入北京國際數(shù)學(xué)研究中心。
在國外學(xué)習(xí)工作了數(shù)年之后，董彬看到國內(nèi)外學(xué)術(shù)科研的差距不斷縮小，在國內(nèi)，特別是在北大這樣一流的高校很容易接觸到世界學(xué)術(shù)的最前沿，國家重視教育同時科技實力不斷提升，讓已處于事業(yè)上升期的董彬下定決心“燕歸來”。
同一年，董彬入選北京大學(xué)“百人計劃”，獲得“求是杰出青年學(xué)者獎”，北大為歡迎歸來的優(yōu)秀青年人才張開了熱情的雙臂。優(yōu)質(zhì)的生源、高質(zhì)量的跨學(xué)科交叉平臺、與世界一流高校接軌的用人制度……北京國際數(shù)學(xué)研究中心為他提供著理想的科研沃土。
坐落于未名湖北岸的北京國際數(shù)學(xué)研究中心（圖片來源于中心網(wǎng)站）
從博士開始，董彬就開始積累將數(shù)學(xué)理論與實際應(yīng)用相結(jié)合的探索。從那以后，董彬開始將不同學(xué)科分支建立聯(lián)系，并借此解決機(jī)器學(xué)習(xí)、科學(xué)計算、醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域的中的一些瓶頸問題。此前，圖像科學(xué)中有基于小波和基于PDE的兩種分析方法，董彬為它們建立了聯(lián)系并設(shè)計出了結(jié)合這兩類方法優(yōu)點的新模型，成為了圖像科學(xué)領(lǐng)域令人矚目的青年領(lǐng)軍人才。
2016年，董彬開始“卷”深度學(xué)習(xí)，從圖像處理的數(shù)學(xué)建模與理論分析，轉(zhuǎn)向機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能。盡管這是科研方向上的重大調(diào)整，但前期的理論積累為他在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)，也激發(fā)了他獨特的科研靈感。
回憶起當(dāng)初決定將科研方向調(diào)整到與原研究方向差距甚大的深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域，董彬笑稱自己是“被迫”的。在他看來，過去數(shù)學(xué)家們?yōu)閳D像處理設(shè)計了各種模型，這些模型有著堅實的理論基礎(chǔ)，但深度學(xué)習(xí)的方法在效率和精度上卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了經(jīng)典方法。“如果我不去研究這個新的工具，那很有可能以后飯碗都沒了。”深度學(xué)習(xí)突破了一些過去圖像處理經(jīng)典方法無法逾越的瓶頸，他的團(tuán)隊也在這條道路上逐漸摸索出一條將經(jīng)典數(shù)學(xué)方法與機(jī)器學(xué)習(xí)方法相結(jié)合的新路徑。2022年，在第29屆國際數(shù)學(xué)家大會上，董彬受邀作45分鐘的報告，介紹了他的團(tuán)隊在圖像處理和深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的最新成果。
做科研，要“頂天立地”
2024年，董彬更忙碌了。
現(xiàn)在的他還擔(dān)任著國際機(jī)器學(xué)習(xí)研究中心副主任、國家生物醫(yī)學(xué)成像中心研究員、北京大學(xué)長沙計算與數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究院副院長等多項職務(wù)。做“頂天立地”的科學(xué)研究——董彬一直努力實現(xiàn)著這樣的科研理想。
董彬在王選杰出青年學(xué)者獎頒獎典禮上發(fā)言（攝影：曹倩倩）
王選先生曾經(jīng)在2004年為《科技日報》題詞：“科技頂天、市場立地”，頂天立地的科研精神鼓舞著很多北大科研人腳踏實地做好基礎(chǔ)科研的同時，努力將科研成果轉(zhuǎn)化為先進(jìn)的生產(chǎn)力，找到理論的“用武之地”。
王選先生的題詞
從決心投身科研伊始，董彬便有著要將數(shù)學(xué)之美與數(shù)學(xué)之用連接起來的想法。在加州大學(xué)洛杉磯分校攻讀博士期間，他參與的不少項目就是與校醫(yī)院放射科和急診科合作的，在提前一年博士畢業(yè)后，董彬在加州大學(xué)圣地亞哥分校做博士后研究，繼續(xù)與校醫(yī)院放射科和腫瘤科合作，處理醫(yī)療圖像重建、計算機(jī)輔助診斷和放射療法的建模優(yōu)化問題——將數(shù)學(xué)應(yīng)用于臨床，輔助臨床決策。直到現(xiàn)在，董彬依然與北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院、第一醫(yī)院等多所頂尖醫(yī)院保持著緊密的研究合作關(guān)系。
在幾乎任何學(xué)科都逃不過與人工智能（AI）發(fā)生勾連的現(xiàn)代科學(xué)世界，董彬?qū)⒋罅康木ν度氲紸I for Mathematics的研究中。2023年6月，他在北京國際數(shù)學(xué)研究中心的公眾號上撰文《AI for Mathematics：數(shù)學(xué)智能副駕駛的構(gòu)想》，對AI與數(shù)學(xué)的交互促進(jìn)進(jìn)行了設(shè)想。他認(rèn)為，在數(shù)學(xué)的發(fā)展歷程中，許多重大猜想都是依賴于數(shù)學(xué)其他分支的工具和思想得以證明的。然而，隨著數(shù)學(xué)發(fā)展的深入，其專業(yè)化程度日益提高，各分支的研究也變得越來越深入，使得跨分支工具的應(yīng)用變得更加困難。大型語言模型的能力恰好能夠整合并運(yùn)用數(shù)百年甚至上千年的跨學(xué)科知識，以此發(fā)揮出無比強(qiáng)大的力量——這就是AI for Mathematics的核心動力。
2023年，董彬獲第二期“新基石研究員項目”資助，圖為董彬在新基石科學(xué)會議上作報告
2022年初，董彬便與何旭華、金鵬飛、Felix Schremmer和余慶超等學(xué)者展開合作，研究如何設(shè)計機(jī)器學(xué)習(xí)模型以輔助基礎(chǔ)數(shù)學(xué)的前沿探索。近期，他們的合作取得了重要進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn)，機(jī)器學(xué)習(xí)確實具有極大潛力，可以顯著加速純理論數(shù)學(xué)的研究。這項工作近期將發(fā)表在Peking Mathematica Journal上。
董彬與他的學(xué)生金鵬飛在一起
為了讓AI更系統(tǒng)化地賦能數(shù)學(xué)研究，同時提升AI的核心能力，董彬在北京國際數(shù)學(xué)研究中心主任田剛院士的大力支持下，與數(shù)學(xué)中心劉若川、文再文、肖梁等學(xué)者共同組織推進(jìn)了AI for Mathematics項目。在董彬的構(gòu)想中，AI for Mathematics的三個重要組成部分——數(shù)據(jù)、算法和工程需要無縫銜接，每個環(huán)節(jié)都需要具備數(shù)學(xué)智慧的優(yōu)秀人才參與。通過這個項目，參與者們不僅將他們的卓越數(shù)學(xué)才能貢獻(xiàn)給研究工作，同時也將在技術(shù)和能力上實現(xiàn)自我超越和提升。
為人師，體味教學(xué)相長之樂
董彬感到非常慶幸，在求學(xué)的各個階段都遇到了授業(yè)恩師。他們不僅在學(xué)業(yè)上給予了董彬細(xì)致的指導(dǎo)，還在無形中塑造了他的世界觀和價值觀。這些影響使他在成為教師后，能夠形成并追求自己獨特的教學(xué)理念。
現(xiàn)在董彬的組里有10名博士生，以及一些聯(lián)合培養(yǎng)的研究生和多位早早加入科研探索隊伍的本科同學(xué)。在他看來，與20多年前相比，北大數(shù)學(xué)學(xué)子的實力更強(qiáng)、懂得更多，他也鼓勵學(xué)有余力的同學(xué)早日開始體驗前沿的科學(xué)研究。董彬常說，北大有著最優(yōu)質(zhì)的學(xué)生資源，自己在與學(xué)生的交往中體味著教學(xué)相長的快樂。
董彬與他的老師和學(xué)生在一起
“我覺得最理想的師生關(guān)系是合作關(guān)系，其實，近些年我從學(xué)生那里學(xué)到了很多新知識，了解到了很多前沿進(jìn)展，甚至有不少科研工作最初的想法都是學(xué)生提的，通過我們的一次次的討論得以完善。”當(dāng)學(xué)生在科研中遇到了問題，董彬會告訴學(xué)生如果是他的話會怎么去尋找答案，而不是直接告訴學(xué)生答案。“總之，如果說我對學(xué)生有什么要求的話，我希望他們能夠在研究中掌控方向，有自己的獨立思考、據(jù)理力爭。”董彬說道。
董彬運(yùn)用這種教學(xué)相長的理念，積極探索AI時代的教學(xué)方法。他希望在大模型的支持下，將數(shù)學(xué)家的智慧融入到整個高等教育的教學(xué)過程中，惠及更多的學(xué)生。
2024年2月，北大官微發(fā)布《新學(xué)期，厲害的北大新助教來了！》董彬師生團(tuán)隊與校外公司合作研發(fā)的基于大模型的AI輔助教學(xué)工具“Brainiac Buddy（簡稱BB）”讓人眼前一亮。在他自己的“圖像處理中的數(shù)學(xué)方法”和“研究型學(xué)習(xí)”的課上，學(xué)生對“BB”進(jìn)行提問，在這個過程中實現(xiàn)了對課程的預(yù)習(xí)、鞏固和個性化指導(dǎo)。
“BB”登錄界面
目前，在北京大學(xué)教師教學(xué)發(fā)展中心的大力支持下，“BB”已經(jīng)在數(shù)十門課程中進(jìn)行了測試，使更多的師生體驗到了這位“既聰明又不知疲倦”的教學(xué)助手。董彬表示：“我們特別歡迎老師和同學(xué)們分享使用‘BB’的心得，尤其是負(fù)面的反饋尤為寶貴，它能促使我們不斷反思和迭代‘BB’，從而實現(xiàn)真正的個性化、定制化、互動式助教模式，讓人工智能成為未來課堂上不可或缺的力量。”
對待教學(xué)和育人，董彬希望自己能像前輩學(xué)人王選先生那樣，扶植新秀、甘為人梯，為科學(xué)研究事業(yè)選拔出“千里馬”。王選先生曾在一篇自述中如數(shù)家珍地列舉了十多個年輕人的名字，說他們的特長和才華超過自己。“對王選先生這樣的大學(xué)者來說，竭盡全力去‘推’年輕人，去給他們展示自己的平臺，這是非常讓人欽佩的。”在王選杰出青年學(xué)者獎的頒獎典禮上，董彬向王選先生致以崇高的敬意，也向自己團(tuán)隊里的青年學(xué)子表示了感謝。“我期待著燕園新燕的成長，期待他們搏擊長空后的歸來，希望他們從興趣出發(fā)，不被世俗的眼光和GPA所裹挾，找到自己的人生道路，我為他們自豪！”董彬說道。
學(xué)者介紹：
董彬，北京大學(xué)北京國際數(shù)學(xué)研究中心教授、國際機(jī)器學(xué)習(xí)研究中心副主任、國家生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)中心研究員，北京大學(xué)長沙計算與數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究院副院長。主要研究領(lǐng)域為科學(xué)計算和機(jī)器學(xué)習(xí)。和合作者一起揭示了偏微分方程與小波之間的深層聯(lián)系,并啟發(fā)了解決復(fù)雜的計算成像問題的新算法；建立了微分方程和深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系，由此發(fā)展了一種機(jī)理與數(shù)據(jù)融合的方法論,以應(yīng)對挑戰(zhàn)性的科學(xué)計算問題。
王選杰出青年學(xué)者獎介紹：
北京大學(xué)王選青年學(xué)者獎勵基金由王選夫人陳堃銶教授于2008年12月代表北京大學(xué)王選計算機(jī)研究所（原北京大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)研究所）捐贈基金設(shè)立。之后，王選所碩士研究生劉振飛校友連續(xù)多年捐資注入本基金，是北大最早的針對青年學(xué)者所設(shè)的獎勵基金。該基金下設(shè)“北京大學(xué)王選青年學(xué)者獎”，多年來獎勵了北大一批在教學(xué)崗位和科研工作中作出重要貢獻(xiàn)并具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ那嗄杲處煛?/span>
王選院士作為推動中國漢字和印刷技術(shù)邁入計算機(jī)時代的開拓者，是新時代知識分子的杰出代表和自主創(chuàng)新精神的楷模，他的崇高品格與精神風(fēng)范值得永遠(yuǎn)銘記。為更好地紀(jì)念王選院士，發(fā)揚(yáng)他堅持創(chuàng)新的科學(xué)精神和扶植新秀的高尚情懷，推動中國科技創(chuàng)新事業(yè)發(fā)展，擴(kuò)大王選青年學(xué)者獎勵基金的影響力，2020年，北京大學(xué)王選青年學(xué)者獎勵基金決定增設(shè)全國性科技獎項“王選杰出青年學(xué)者獎”。該獎項實行推薦制，不受理個人（或單位）的申請或自薦，每年組織評選一次。候選者應(yīng)滿足以下條件：熱愛祖國，有良好的社會公德和高尚的職業(yè)道德；在科研工作中作出重要貢獻(xiàn)并具有巨大發(fā)展?jié)摿Γ蛘咂淇蒲谐晒玫街匾獞?yīng)用或有重要應(yīng)用前景；年齡在45歲以下的中國公民。每年由北京大學(xué)、中國計算機(jī)學(xué)會和中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會聯(lián)合評選出在計算機(jī)和應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域中自主創(chuàng)新和應(yīng)用成果極為突出的杰出青年學(xué)者各一名，每人一次性獎勵人民幣50萬元。
為開展好王選杰出青年學(xué)者獎的相關(guān)工作，確保該獎項的公正性、獨立性和權(quán)威性，特設(shè)立王選杰出青年學(xué)者獎管理委員會、學(xué)術(shù)委員會、提名委員會及秘書處，學(xué)術(shù)委員會和提名委員會由數(shù)學(xué)、計算機(jī)理論與應(yīng)用領(lǐng)域的著名專家擔(dān)任，負(fù)責(zé)獎項的提名和評審工作，對候選人進(jìn)行評議、表決后上報管理委員會審定。如當(dāng)年度無合適人選，名額可空缺。
