信號世界里的“成功信號”———訪我校特聘教授、“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”何昭水
第一眼見到何教授,沒想到他就是我們的采訪對象。因?yàn)樗臉幼颖任覀儭邦A(yù)計(jì)”的還要年輕。瘦瘦的身材,沒戴眼鏡,走路如一陣風(fēng),見到我們,立馬笑了,像一個(gè)陽光的大男孩。
他,就是何昭水。我校“百人計(jì)劃”特聘教授,也是我校唯一一個(gè)入選“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”的教授;國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、廣東省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、教育部提名國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)省部級獎(jiǎng)勵(lì)的得主。
成長路
——我是幸運(yùn)的
記者:何教授,您才33歲,卻是我們學(xué)校唯一一個(gè)當(dāng)選新世紀(jì)優(yōu)秀人才的教授。對此您有些什么樣的感想?
何教授:是我機(jī)遇比較好,也比較幸運(yùn)。能被評為“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”,除了個(gè)人的努力之外,也離不開學(xué)校的支持。因?yàn)榫退銈€(gè)人有好的材料,也未必能出線。當(dāng)時(shí)我填寫申請材料時(shí),學(xué)??萍继帉ξ业纳暾垥透郊牧咸岢隽嗽S多建設(shè)性的意見,并進(jìn)行了反復(fù)修改和潤色,光評審材料就打印了四次。
記者:您是在湖南師范大學(xué)讀應(yīng)用數(shù)學(xué)本科專業(yè),碩博連讀時(shí)卻選擇了華南理工大學(xué)的通信與信息系統(tǒng)專業(yè)。為什么選擇不同的學(xué)科?
何教授:由應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)到通信與信息系統(tǒng)專業(yè),其中有很多偶然因素。大學(xué)畢業(yè)后,我進(jìn)入華南理工大學(xué)讀研究生,最初也是選擇應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè),但不久后我很幸運(yùn)地遇到我的博導(dǎo)謝勝利教授。他也是數(shù)學(xué)專業(yè)出身,現(xiàn)在是信號處理領(lǐng)域的權(quán)威專家。當(dāng)時(shí)他正嘗試著帶領(lǐng)有數(shù)學(xué)專業(yè)背景的學(xué)生進(jìn)行信號領(lǐng)域問題的研究,因國外已經(jīng)有不少這樣跨專業(yè)做研究的成功例子。當(dāng)時(shí)謝教授向我介紹并讓我接觸了盲信號分離問題。開始我對這一問題好奇居多,隨著研究的深入,我對這方面的研究慢慢產(chǎn)生了濃厚的興趣。
科研路
——數(shù)學(xué)是塊“敲門磚”
記者:您所研究的“盲信號分離”是一個(gè)什么樣的問題?
何教授:打個(gè)比方,就是在多人同時(shí)講話的語音環(huán)境中,通常每個(gè)麥克風(fēng)接收到的是多個(gè)說話者的混合聲音,而不是某一個(gè)說話者的單獨(dú)話音。如何從話筒接收到的混合語音中分離出所需要的說話者的聲音?這便是盲分離問題。盲信號分離問題是信號處理領(lǐng)域一個(gè)極富挑戰(zhàn)性的研究課題。由于它在語音識(shí)別、信號去噪、無線通訊、聲納問題、生物醫(yī)學(xué)信號處理、光纖通信等眾多應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛而誘人的應(yīng)用前景,盲分離從一開始就成了信號處理領(lǐng)域和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但由于它的理論研究深度較大,算法實(shí)現(xiàn)難度較大,并且需要進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)計(jì)算,所以對數(shù)學(xué)功底的要求比較高。
記者:您所在的團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)性地提出了一些計(jì)算方法,先是發(fā)現(xiàn)并證明了“矩陣論定理”,提出和發(fā)展了“類別數(shù)目”估計(jì)理論和算法,后來又證明了美國科學(xué)院、工程院兩院院士Sejnowski等提出但無法論證的“自然梯度”,并發(fā)展了一種新的分離方法,這些突破是如何取得的?跟您的數(shù)學(xué)背景關(guān)系密切嗎?
何教授:一般來說,科研領(lǐng)域那些大家普遍關(guān)注但又一直沒有解決的問題都是一些“硬骨頭”,通常不是一天兩天可以解決的。而通常又只有解決這類問題才能實(shí)實(shí)在在地推動(dòng)學(xué)科發(fā)展。對于這類問題,通常沒有捷徑,只能慢慢“磨”,“積小突破成大突破”。國內(nèi)的盲信號分離技術(shù)比外國起步晚,更需要付出時(shí)間和毅力的代價(jià)。
當(dāng)年,美國科學(xué)院、工程院兩院院士Sejnowski教授創(chuàng)立了稀疏盲信號分離的自適應(yīng)方法。但這種方法只是描述性的,一直無法建立嚴(yán)格的數(shù)學(xué)論證,缺乏嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)。
由于這個(gè)問題的解決涉及到一些底層的數(shù)學(xué)理論,讓人感覺非常棘手,找不到突破口。一開始我們按照傳統(tǒng)的思路和方法來處理,得到的結(jié)果非常復(fù)雜和不盡人意。后來我們對這個(gè)問題進(jìn)行各種變換思維的猜測和推理,發(fā)現(xiàn)可以用一個(gè)全新的數(shù)學(xué)角度來分析解決這個(gè)問題,最終獲得了“矩陣微分理論”方面的一個(gè)全新的數(shù)學(xué)公式。
作為橋梁,借助這個(gè)公式,我們證明了具有嚴(yán)格理論基礎(chǔ)的自然梯度的矩陣表示,建立了具有嚴(yán)格數(shù)學(xué)理論的自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法,這個(gè)方法只用一張A4紙就證明了Sejnowski教授提出的命題,為Sejnowski等創(chuàng)立的自適應(yīng)方法奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。借助這個(gè)公式,我們還發(fā)展了一種新的有效的盲分離方法。權(quán)威期刊的審稿人對此評價(jià)很高,認(rèn)為我們這個(gè)成果不僅在信號處理領(lǐng)域是一個(gè)“好結(jié)果”,即使在數(shù)學(xué)領(lǐng)域都具有非常重要的意義。
數(shù)學(xué)是一切科學(xué)的基礎(chǔ)。我的學(xué)歷過程中經(jīng)歷過數(shù)學(xué)和通信兩大學(xué)科,具有數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、通信與信息處理、腦信息科學(xué)等多方面的知識(shí)背景。本科時(shí)的數(shù)學(xué)功底成了我研究盲信號分離的“敲門磚”,正是這兩個(gè)學(xué)科之間的相通性和互補(bǔ)性讓我走上了科研的“捷徑”。
成功法寶
——堅(jiān)持團(tuán)隊(duì)協(xié)作
記者:一路走來,您獲得過不少榮譽(yù),博士論文拿了全省優(yōu)秀,后來又獲得省自然科學(xué)獎(jiǎng)、國家自然科學(xué)獎(jiǎng),這些學(xué)術(shù)成果是怎么獲得的?
何教授:這些成績的取得是我們團(tuán)隊(duì)成員全身心投入的結(jié)果。過去10年里,我們一直緊密圍繞課題中的科學(xué)問題開展工作,就這樣十年如一日我們堅(jiān)持到現(xiàn)在。
堅(jiān)持團(tuán)隊(duì)協(xié)作是我們克敵制勝的法寶。正如“短板理論”所指出的,一只水桶能盛多少水,并不取決于最長的那塊木板,而是取決于最短的那塊木板。所以,在一個(gè)團(tuán)隊(duì)里每個(gè)人都很重要。我們團(tuán)隊(duì)的帶頭人謝勝利教授一直反復(fù)強(qiáng)調(diào):“現(xiàn)在做大事,沒有團(tuán)隊(duì)是不行的,單打獨(dú)斗可以干成一點(diǎn)事,但干不了大事。”在團(tuán)隊(duì)里面,每個(gè)人都有一個(gè)重點(diǎn)研究的領(lǐng)域,都能在團(tuán)隊(duì)中找到自己的位置,因此形成了強(qiáng)大的合力。謝勝利教授還特意在實(shí)驗(yàn)室掛一塊“天道酬勤”的牌匾,以此勉勵(lì)大家。團(tuán)隊(duì)里這種氛圍促使你不斷地向前,因?yàn)槿绻阃V沽四_步,就會(huì)耽擱整個(gè)團(tuán)隊(duì)。
未來路
——原創(chuàng)+突破
記者:您如何看待已取得的成就?今后有什么計(jì)劃和目標(biāo)?
何教授:總的來說,在過去幾年里,我們?nèi)〉梅浅3錾某煽?,比較完滿地完成了預(yù)定的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展,在我們所研究的相關(guān)領(lǐng)域,當(dāng)前我們處于國內(nèi)外比較領(lǐng)先的位置。但這只能算是一個(gè)階段性的成績,只是一個(gè)新的起點(diǎn),我們還需要更加積極地克服工作中的各種挑戰(zhàn)和困難。
當(dāng)前國內(nèi)發(fā)展非常快,對于我們年輕老師,只有做出實(shí)實(shí)在在的原創(chuàng)性的成果,才能走得遠(yuǎn),才能真正對學(xué)科發(fā)展做出貢獻(xiàn)。今后我們將更加著眼于加強(qiáng)科研成果的原創(chuàng)性,爭取在高水平論文、項(xiàng)目和科研獎(jiǎng)勵(lì)上尋求突破。另外,過去幾年里,我主要側(cè)重于信號處理理論和方法方面的研究,今后可能會(huì)適當(dāng)向應(yīng)用傾斜。