郭雷
中科院国家数学与交叉科学中心主任
中国科学院院士
科研教育

穷苦点亮智慧人生

来源:《科学新生活》第639期 院士榜样 | 发表时间:2011-08-12 | 记者: | 打印】 【关闭

他是中国系统控制科学研究领域的领军人物,28岁即解决了国际自动控制领域20年悬而未决的著名理论难题,39岁成为中国大陆最年轻的中科院院士之一。

他说过:“我以自己在农村成长的‘土出身’而感幸运,以自己是国内培养的‘土博士’而感自豪。”

他这样阐释自己的成功秘诀:“命运和前途皆掌握在自己的手里,应自己造就自己。”

他叫郭雷,是一位名副其实从农村走出来的科学家,他用亲身经历诠释了“勤奋”二字的真正含义。

院士档案:


中国科学院数学与系统科学研究院院长、院士、研究员。

 

主要从事系统与控制科学研究,解决了著名的自校正调节器收敛性等多个国际上理论难题,建立了非平稳系统适应滤波算法的理论基础,发现了关于反馈机制最大能力的一系列基本定理等。1993年获国际自动控制联合会世界大会“青年作者奖”,1994年获中国科学院自然科学奖一等奖,1998年当选美国电气与电子工程师协会会士(IEEE Fellow),2001年当选中国科学院院士,2002年当选第三世界科学院院士,2007年当选国际自动控制联合会会士(IFAC Fellow), 2007年当选瑞典皇家工程科学院外籍院士。

何谓控制科学?控制科学是研究各种系统的共同控制规律的科学,是数学与工程学的交叉科学,是自动化系统的核心理论,也是人类改造世界的重要方法。举例来说,从海上的船舶,到地上的汽车,再到天上的飞行器等,都离不开良好的控制系统。

挖猪圈、收庄稼、割草犁地

把吃苦当成第一笔财富

“我多年前曾经给自己立过一个规矩,凡是宣传我个人的采访一律不接受。你们说这次采访主题是谈谈青少年价值观,背景是目前社会环境比较浮躁。我想如果能够为青年人做点什么,对他们成长有所启示,也算尽点微薄之力吧……”

“对不起,我不知道你们要摄像,要不然我会穿得正式些……”

7月28日,记者走进中国科学院数学与系统科学研究院,走近系统与控制科学领域赫赫有名的科学家郭雷院士,他的亲和一下子打破了记者心中“高不可攀”的交流顾虑,以其最真诚的方式拉近了与记者的距离。

挖猪圈、收庄稼、割草、犁地…… 郭雷是一位名副其实从农村走出来的科学家,如不是亲口证实,记者很难将这些词汇跟他联系在一起。

“祖祖辈辈都是农民,出生在三年困难时期,那时能吃上二两豆腐算是高级营养品;长大一些后,为了一家人的饭,每隔一天就得推沉重的石磨或石碾;学校放假或星期天,要随着大人们到生产队里去干活挣工分…….”谈起自己的成长经历,郭雷陷入了回忆。

“有一年,队长分配我去看管浇地的水泵。这项工作较轻,水泵工作正常时,没多少事干,因此我就一边听着上水声一边读书。一天,突然上水管泄漏,漏出的水形成强劲的水柱不偏不斜刚好喷到手动闸刀开关上,我当时什么也没想,立即放下手中的书冲上去,将开关拉下。水停下,我竟然没有触电!但随即而来的是阵阵后怕。”

“还有一次,我在水泵房里醉心看书,无意中抬头,发现有几条蛇正盘踞在房梁上,其中一条正向下探身张望,离头只有二三十公分……”

“我常以自己在农村成长的‘土出身’而感幸运。”他嘴角微微上扬,“现在想想,正是农村的艰苦劳动,既磨炼了意志又锻炼了身体,无意中为日后克服人生征途上的种种困难做了准备。”

抓机遇、上大学、生活简单

他用学习改变命运

谈到上世纪60年代出生的人,不能不提到“文革”结束后全国恢复高考的喜讯,那时郭雷16岁。在当时,对于农村孩子来说,中学毕业后上大学或参军是改变命运的仅有的机会。在机遇面前,郭雷选择了上大学。他昼夜复习功课,备战高考,终于在1978年的金秋跨进了山东大学的校门。这是他第一次远离家乡,独自一人去闯荡一个完全陌生的世界。

郭雷靠着较好的心理素质和拼搏毅力,成了班里最刻苦的同学之一。与现在相比,那时的大学生相当“单纯”,一门心思只知道学习,几年的大学生活基本就是“三点一线”:宿舍——教室——食堂。大学四年,他埋头学习,徜徉书海,掌握了多门基础数学理论,学到了必要的自动控制知识,锻炼了用哲学思想辩证地分析问题的能力。

他也成了大学里老师和同学眼中的考试“不倒翁”。第一学期期末考试,他成绩名列前茅,被选入“数论小班”进行专门学习。从第二学期开始,他在考试中频频夺冠,以至到后来成了久经考场的“战将”。最后毕业时,郭雷的总成绩为全班第一。

学习上从不知足的郭雷,在生活中却是很容易满足的人。一学年只有20元零花钱,每年回家探亲时才能做一身像样的新衣服,大二才有自己的暖水瓶,大三才穿上皮鞋,大四才拥有了当时能买到的最便宜的一块“泰山牌”手表……. “对于这些,我感到非常满足,同时又因全家用省吃俭用余下的钱来‘装备’我而感到内心不安和惭愧……”郭雷说。

“如果说农村艰苦的生活是我的第一笔财富,那么大学的严格数学训练就是我的第二笔财富。”大学毕业时,郭雷已深深爱上了控制理论。凭借扎实的学习功底,他顺利考取了中国科学院系统科学研究所的研究生,那里是国内从事控制理论研究最好的学术单位。

要独立、要创新,不盲目崇拜

他将前途交给自己掌控

“要有独立的想法和独到的见解,既异想天开又踏踏实实……命运和前途皆掌握在自己的手里,应自己造就自己。”早在22岁的时候,郭雷在科研上取得第一个成果后,就在日记中预见性的总结了自己的成功“秘诀”。

1982年,列车一声长鸣,载着21岁的郭雷从山东来到首都北京。

报到的第一天,正赶上导师忙着出国前的最后准备,他匆匆向郭雷交待几句后就飞往加拿大了。郭雷第一年以优异成绩通过了研究生院规定各学科的考试,并按照导师的嘱托,利用寒暑假自学了《随机过程统计》《随机微分方程》《随机控制导论》等几本厚厚的英文专著。

“其实,在第一个研究课题中,我就尝到了科研工作的不确定性,并体会到独立思考的重要性……”

一年后,郭雷的导师回国,带回了他和一位外国教授合作的最新研究成果,并向郭雷布置了第一个研究任务。

“接到任务后,我立即投入了工作。那时年轻力盛,想尽快出成果,证明自己的实力,从而得到周围人的承认!” 郭雷每天不是一头扎进图书馆里,就是埋头在演算和论证的草稿堆中。晚上宿舍熄灯了,就到教室里干;食堂关门了,就吃方便面;一个月过去了,毫无进展;又一个月过去了,仍无进展……”两个多月后,无数次证明失败后使他猛然醒悟,原先苦苦去证明的那个“想当然”正确的结论竟然是错误的!郭雷在科研初始就遭遇了重创。

慎重思考后,他放弃了原先的题目,去研究一个“自认为”更有意义的新问题。这在当时被认为是充满“风险”的举动。

结果是可喜的,仅一个月,他大胆地摒弃了传统的微分方程方法,通过直接研究矩阵乘积,发现了随机梯度算法收敛的充分必要条件,并给出了严格证明。在此基础上,又乘胜追击,首次在国际上突破了随机梯度算法研究中传统“持续激励”条件的限制,并对后来自适应滤波算法理论研究产生了重要影响。

吃饭无味、电影无趣、旅游无欲望

科研成了惟一乐趣

“许多人都崇尚国外的博士学位,但我始终以自己是国内培养的‘土博士’而感自豪。”郭雷说。

“我从没有主动联系过任何一所国外大学去读研究生。”在临近硕士毕业且出国热兴起的时候,尽管郭雷学习成绩和研究成果都很出色,他却选择在国内做一名“土博士”。

他当时的理由很简单:去国外读博士,国内硕士成绩一般不算数,可能要过4到5年才能得到学位,而在国内两年后得到博士学位是可能的,而最重要的是在国内的研究已经上路,再加上导师的诚恳挽留,郭雷留了下来。

在随后的两年时间里,郭雷几乎没有一般年轻人该有的生活,科研永远放到第一位——经常工作到三更半夜,摸黑下楼扭伤脚腕也“不思悔改”;寒暑假常常不回家探亲;偶尔看场电影也会后悔浪费时间,有时在家里吃完饭后也说不上吃的什么……他的脑子里只有科研课题,到了如痴如醉的地步。

一份辛劳一份收获。研究生期间,他与导师合写的多篇论文发表在国际一流学术刊物上,在中国本土,做出了让世界同行刮目相看的成绩。

留学、收获、归国

为祖国做贡献是主要动力

国外的求学经历对很多人来说是丰富多彩的,可是,郭雷在澳大利亚的两年博士后生涯,却一直在实验室里“享受”攻克难题与合作交流的乐趣。

1987年5月,郭雷第一次出国,走进澳大利亚国立大学。但熟悉他的人知道,从出国伊始他就做着回国的准备。

“由于工作紧张,每天的饮食很简单,一块三明治、一杯牛奶就是一顿饭,而且常常早饭顾不上吃,晚饭拖延到10点以后。与开车外出旅游相比,我更喜欢把自己关在实验室里搞研究,有时搞得兴奋起来一夜也不睡……”这就是他的留学经历,简单而“乏味”。但他发表的一篇篇重要学术论文却使他走出了实验室,走向国际学术界。

“郭博士可能是国际上辨识与适应控制领域内最好的研究者,他的声誉已广泛传播”,美国一位著名同行专家当年曾这样评价他;“郭博士是随机适应控制领域国际上六位学术带头人之一,并且不比其他任何一位逊色”,澳大利亚一位著名同行专家当年也曾这样评价他。当然,也有人曾邀请他在博士后工作结束后,直接从澳大利亚去美国进行合作研究。

这时,他想起了远在国内的妻女和父母,以及正在为他回国积极创造条件的国内单位,“国家是多么盼望海外游子学成回去,国家派我们出国的目的,决不希望我们永远滞留国外……”郭雷说。

12平米、床头柜、重大突破

成功不论贫富贵贱

“现在别人都拼命出国,你却回国,图的是什么?”

“在国内,你能得到领导重用吗?”

…….

回国后,很多朋友一时间对他的归来表示不解。

这些疑问不无道理。刚回国时,郭雷无论在工作和生活上确实遇到了许多 实际困难——

首先是办公环境。由于房间紧张,当时6位研究人员挤在不到10平米的小房子里办公,连从国外带回的计算机也无法在办公室安置。

其次是住房问题。由于院里特批的房子尚在建造中,郭雷一家只好临时安置在中科院某个研究所招待所里,12平方米的小屋,除了一扇门几乎全是封闭的。南来北往的客人和车辆每天从屋门前经过,喧闹嘈杂自不待言。

生活上也有困难。由于单位无食堂,郭雷就从所里借了个煤油炉,做饭时要先端出去在外面点火冒烟,然后端进屋里做饭,最后还要端出去散发煤油味。这种情况持续了2年。

“有一次夜里女儿睡得正香,不曾想天花板的墙皮掉在她的头上……刚回国时正好是雨季,比外面低一截的小平房自然成了蓄水池。有时三更半夜,不得不起来往外泼水,久而久之,床下从国外带回的书和资料竟发了霉……

“在当时的情况下,研究工作受到很大影响,我心里那个急啊,只能白天下班后,晚上再抓紧一切可以利用的时间来工作。屋里空间有限,常常是晚上在爱人和孩子睡觉后,我才有了独立空间。这时,我就用报纸遮住灯光,窄小的床头柜算是书桌,蜷缩着腿,弓着身子工作到深夜。”郭雷说。

但所有这些都没有让他动摇。“在科研上,成功的道路是由一串串‘失败’的足迹铺就的,没有捷径可走。”

正是在这种精神的作用下,郭雷在回国后最艰难的日子里,趴在招待所的床头柜上竟解决了“自校正调节器的稳定性与收敛性”这一国际控制界20年来未能解决的著名难题,立刻引起国际同行的强烈反响,并在很大程度上改变了随机适应控制领域的研究面貌。国外许多著名学者在随后所写的学术论文中,对这项工作有一系列公开发表的高度评价,称赞解决了“长期以来自适应控制领域的中心课题”,是这一领域的“重大突破”和“辉煌成功” 等。

从国内到国外,从机遇到荣誉

在科研征途上永不满足

自1989年回国后,郭雷一直扎根在中国的大地上工作,取得了一项又一项突破性科研成果,并获得一系列令人瞩目的国内外学术奖励和荣誉:

1993年,在悉尼举行的国际自动控制联合会(简称IFAC)第12届世界大会,郭雷获得IFAC设立的“青年作者奖”。获奖理由是因为他“解决了最小二乘自校正调节器的收敛性及收敛速度这一控制理论中长期悬而未决的问题”;

1998年,37岁的郭雷当选为国际著名的电子电气工程师协会会士(IEEE Fellow),成为国际控制系统领域最年轻的IEEE会士之一;

2001年,郭雷当选中国科学院院士,成为当年中国大陆最年轻的院士之一;

2002年,郭雷当选为第三世界科学院院士;

2007年,郭雷当选为国际自动控制联合会的会士(Fellow), 当选理由是因他 “在随机系统的自适应控制与估计理论以及反馈的最大能力认识方面所做出的根本性贡献”;

2007年,郭雷当选为瑞典皇家工程科学院外籍院士。

……

回顾走过的路,郭雷体会颇深。在人生的十字路口上,做出理性选择;机遇来临时,抓住不放;身陷底谷时,充满自信;荣誉面前,头脑清醒……都是至关重要的。

对于未来,郭雷说:“数学中有一个名词叫‘马氏过程’,它告诉我,在通往未来的路上,过去的成绩是多么微不足道,重要的是眼下正在从事的工作;控制论中也有一个名词叫‘信息反馈’,它促使我不断反省自己,自适应调整前进的路线,向着更高的目标探索。我深知,摆在我面前的路还很长、很远……”

郭雷的“人生控制论”


关于成长环境——

 

我本人来自农村,后来也是“土博士”,我从未抱怨过自己成长的环境。

其实,任何一个人的发展都离不开所处的时代环境。时代环境总在不断变化,无论时代“好”还是“不好”,都会有杰出的人才脱颖而出。顺境有利于成才,但不一定必然成才,要看是否懂得珍惜和积极利用有利条件;逆境也可以成才,只要能把困难和压力转变成激励和动力。顺境和逆境都能成才。如果我们既能把握好顺境,又能利用好逆境,那么成才就很自然了;反之,如果总是抱怨环境不好,总幻想等着环境变好了后再努力做事,那么不成才也是自然的。

关于成才素质——

成才的秘诀是什么?关于如何成才的问题,不同的人可能有不同的答案。但无论你对成才怎么理解,我想“创新”都是一个优秀人才必不可少的基本素质,尤其是对从事科学研究的人来讲,只有通过创新才能成才。

对于“创新”两个字,我的诠释基本有三点:“独立思考”、“走自己的路”和“寻求解决具有根本性意义的问题”。“独立思考”,就是要思、要想,而且要独立地想;“走自己的路”,就是要行、要做,而且还要用不同的方法去做。“思”和“行”都要针对具有根本性科学或实际意义的重要问题。

关于个人发展——

《红楼梦》中的《好了歌》讲“世人都晓神仙好,惟有功名忘不了”,我觉得可以改一下:“世人都晓大师好,惟有世俗脱不了”。

许多人曾不理解我当年为什么要回国?其实我当年回国也是要“走自己的路”。对于现在大学生的出国热,我认为出国留学可以接触最先进的科学技术知识、开阔视野、增加阅历、磨练人生,但对于有些人为出国而出国,是不可取的,出国应该有个明确的目的,不宜盲目出国。

关于做人做事——

“要做事,先做人;要成功,先吃苦;要创新,先积累”,这是我的做人之道。可以这样来理解这句话:

首先,一个人不是孤立地生活在世界上,要做成一件事,光靠一个人往往是不行的,还需要大家的配合、支持和帮助。如果不能很好地做人,得不到大家的支持和帮助,事情是很难做成的。

其次,如果做事没有认真负责的态度也不行。毛主席说过“世界上的事怕就怕认真二字”,认真的态度是非常重要的,它是任何人走向成功的必要条件。

再者,如果要想在做学问上达到比较高的层次,还需要在做人上有较高的境界来支撑。如果做人的境界上不去,就会因为“心胸狭窄”“患得患失”而使做事的层次难以上去,或者因为“急功近利”“惧怕困难”而使做学问的境界高不上去。因此,如果不先学会做人,就难以做好事业。

寄语年轻人


珍惜在学校的时光

 

三十多年的学习和研究经历,让我深切地感到,大学生、研究生再加上博士后,是打基础、做研究最宝贵的时间段。因为这期间人的精力最充沛,时间最集中。一旦毕业以后走上了工作岗位,就会有其他的社会责任,这都会在一定程度上影响学习。这是我后来才逐渐体会出来的,我也常对我的研究生讲这段时间的珍贵性,大多数人能听进去,也有个别人听不进去,往往临毕业时就后悔了。

吃苦是一笔财富

我出生时正赶上“三年灾害”;读中小学时又赶上了“十年动乱”。我的中学教育与大家是无法相比的,无论是知识的广度、深度,还是外语、计算机的能力方面,我们那时一定远远落后于现在的你们。但现在回想起农村的艰苦劳动,既磨炼了意志又锻炼了身体,无意中为日后克服人生征途上的种种困难做了准备。

创新中遭受挫折是正常现象

在科学创新过程中遭受挫折乃至失败是正常的,即使没有失败,被多数人认可的过程往往也可能比较曲折,尤其是改变人们传统观念或范式的革命性创新。强调科学创新过程的这个规律,不是使人变得沮丧,恰恰相反,而是使我们在未来创新道路上遇到困难和挫折时,更加坦然、自信、坚定与勇敢。

铁面郭雷


他因谢绝采访被“告状”

多年前,郭雷曾给自己立了一条规矩:凡是以宣传他个人为主要目的的采访一律谢绝。后来,有人还曾因郭雷不配合上边安排的采访而向领导“告状”。

他拒绝应酬和被动兼职

郭雷认为,大凡真正做学问并想有大成就者,必须有独到的创新思维和耐得住寂寞的精神。行为躁动成分多了,冷静思考就必然少了,为此他坚决退掉过许多应酬。他曾经担任国际权威学术机构执委、国际学术大奖评委、国际著名刊物编委、以及大型国际学术会议主席等,但是他从未主动谋求过这些职务,相反,他曾经推辞掉过无数兼职邀请,有的邀请是在同事们再三“做工作后”才接受的。

他不舍得花过多精力去争取“大项目”

有人把搞科学研究的人分为三类,一类为个人生存;一类为个人兴趣;还有一类不受名利羁绊、矢志不渝地做学问。众所周知,国家在科技资源分配和科研管理体制机制方面目前仍存在许多弊端,科研环境也需要大力改善。郭雷一直呼吁要大力改善国内科研环境,不要盲目追逐潮流,同时反对不科学的科研评价;他本人也不舍得花很多精力到处去争取所谓的科研“大项目”。

他追求的是做学问而不是做官

在当今急功近利和浮躁行为较为普遍的环境里,郭雷始终保持淡泊的操守和宁静的心态,他曾说:“作为一名科学工作者,我追求的是做大学问而不是做官。”

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