神仙湖畔｜陈天石教授：做你们学术探险的向导
导言
香港中文大学（深圳）汇聚了一批来自五湖四海的优秀学子以及来自全球各地的顶尖学者和老师，大家怀着梦想与憧憬，相聚在神仙湖畔，共同书写着一所大学的理想与信念。
本期“神仙湖畔”为您带来香港中文大学（深圳）校刊《神仙湖畔》第七期的文章《陈天石教授：做你们学术探险的向导》。
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^ 陈天石教授
陈天石，现任香港中文大学（深圳）数据科学学院副教授。他是香港中文大学自动化与计算机辅助工程博士，瑞典Linkoping （林雪平）大学电气工程系助理教授。他现任国际自动控制联合会（IFAC）期刊Automatica编委，曾任System & Control Letters编委和国际电子电气工程师协会（IEEE）控制系统协会会议编委会（CEB）编委。在科研方面，陈天石教授主要从事系统辨识（数据驱动的建模和分析）、自动控制、状态推理及其应用的研究工作，他在国际一流期刊和会议发表论文近80篇，在欧洲和国内主持参与若干科研项目，并受邀在2021年国际自动控制联合会（IFAC）系统辨识会议做主题为“正则化系统辨识先验知识的觉醒”的大会报告，与合作者出版了正则化系统辨识的第一本专著《正则化系统辨识基于数据的动态系统的学习》。在教学方面，他获得了2019-2020年校长模范教学奖，他负责的课程“概率与统计（一）”在2022年6月被广东省教育厅认定为“广东省一流本科课程”并于同年9月获得深圳市优秀教师的称号。
在漫长的学术道路上，陈天石教授遇见了许多机会，也面临着多样的选择，并最终投向了自动化领域中建模的研究工作。在瑞典生活近年后，陈教授回国来到了港中大（深圳）任职，成为广受同学们喜爱的学业“向导”，也积累了许多人生经验分享给大家。
自动化领域的未来
学生记者：陈教授您好，2001年您获得学士学位，此后直到2011年您都在学习，这10年中您是如何一步步选择了现在的研究领域？
陈天石：在这10年中，有三件事情对我的影响很大。我本科是在哈尔滨工业大学读的，2001年本科毕业后我被学校保送硕博连读，2005年是我硕博连读的第四年，在这一年的春天我决定退学出国读书，但是由于我家在黑龙江佳木斯，中国最东北的一个小城，本身经济非常落后，我家的条件也不是很好，无法支持我申请欧美大学高昂的申请费，因此我最后选择申请香港的学校，我花了150港币申请了香港中文大学，一周后拿到了offer。当时我的母亲非常反对我出境读书，她希望我能在哈尔滨工业大学继续读完博士，然后留校任教。现在，我非常确定，如果我当时按照我母亲说的做了，那我不会有今天的发展。这是第一个我觉得对我影响比较重大的事情。
第二件事，是在2008年底我博士毕业的时候，我申请了瑞典林雪平大学的博士后，而当时Lennart Ljung教授接受了我的申请。虽然我博士的研究方向和他完全不同，但是他看我的绩点特别高，还是选中了我，我也决定跟他前去瑞典。做博后的时候，Lennart Ljung教授给了我很大的自由，他跟我说我想做什么方向的研究都可以。我原来做的研究是非线性控制，这是一个纯理论而且比较成熟的研究方向，而林雪平大学的自动控制系是以系统辨识和状态推理及其应用闻名于世界。这时我面临一个选择：要么继续原来的研究，但是在林雪平大学得不到什么支持；要么转换研究方向，但是这意味着我博士期间积累的研究成果就白费了。经过3个月的挣扎，我最后决定还是要转变研究方向，我先是转去做状态推理及其应用，然后在2010年春天，我又转去从事系统辨识（即数据驱动的建模）这一非常有活力的应用基础研究，一直到现在。对我来说，这是我人生中到目前为止最重大的一个选择，为此我非常感谢我的博后导师Lennart Ljung教授。
在瑞典工作生活了将近7年后，家人也在催我回国，考虑到瑞典乃至整个欧洲的发展都有些停滞不前，因此，我开始考虑回国发展。2015年5月，我入选了国家第十一批海外高层次青年人才计划，于是，在当年12月我选择了回国，这是我人生中的第三个重大选择。
学生记者：您可以和我们分享一下您最近在做的研究和工作吗？
陈天石：我的研究工作与建模有关。建模问题是一个非常基本的问题，基于数学模型的设计和优化是现在我们工程系统设计与维护的主流方案。换句话说，无论你接触的是什么样的自动化系统，它的基础都是数学模型，模型的品质决定了自动化系统性能的上限。
传统的建模方法只依赖于数据，比如说最经典的极大似然估计。但是，在实践当中，除了数据外，我们还有很多的经验，我们把这些数据之外的信息统称为先验知识。举个例子，假如今天香港的平均最高气温是32摄氏度，那么问深圳的平均最高气温大概是多少摄氏度？显然，对于这个问题，虽然我们没有今天深圳气温的数据，但是经验告诉我们：由于香港和深圳非常近，因此最高平均气温会差不多，因此深圳的平均最高气温大概也是32摄氏度。这是我们根据数据和经验做出的判断，表明数据和经验可以是相辅相成的。我现在主要从事基于数据和先验知识的混合驱动建模方法及其应用的研究，这是建模方法里面比较新的一个研究方向，已经逐渐成为一个主流的研究方向。
学生记者：您现在研究的内容有哪些实际的应用呢？
陈天石：实际应用取决于你具体在做的项目。无论你接触的是什么样的自动化系统，它的基础都是数学模型，因此建模是非常底层的内容。如果你在底层做了一些突破的话，它会自下而上地影响、推动整个自动化系统的变革。瑞典林雪平大学电气工程系的毕业生从事各行各业的都有，有去生产光刻机的荷兰ASML公司工作的，也有去生产机器人的ABB公司工作的，还有去生产汽车飞机的公司SAAB等等。
学生记者：在您看来，自动化等领域未来的发展趋势是什么？对于希望向这些方向发展的同学们，您有什么建议呢？
陈天石：多学科融合是一个大趋势。原来我们认为的自动化、控制工程，还有电气工程等的范畴已经变得越来越广了，高科技公司需要这些技术，也需要同时掌握多种技术的交叉人才。像上面提到的，瑞典林雪平大学电气工程系的毕业生从事各行各业的都有，有去生产光刻机的荷兰ASML公司工作的，也有去生产机器人的ABB公司工作的，还有去生产汽车飞机的公司SAAB等等。
对建模感兴趣的同学，我的建议是放宽眼界，多了解建模的各种方法，在这里面我比较推荐基于数据和先验知识的混合驱动建模方法。混合驱动建模是难以被统一的，因为先验知识取决于各个领域具体的工程背景，比如石油化工、机器人、无人机、通信等。因此，做混合驱动建模意味着在每个行业都有机会。我们需要选择并扎根在某个行业，深耕这个领域，了解这个领域的专业知识，同时与所学的统计方法相结合，这样才能把建模做得更好，把统计方法本地化。这不是单纯的统计学家能够做的，一定要是各个领域的专业人才才能去研究。
^ 陈天石教授
你们必须要靠自己才能真正完成这场探险
学生记者：您觉得瑞典教育和国内教育有哪些差别？
陈天石：我的工号是00249，就是说我是港中大（深圳）的第二百四十九个员工，这是很早的。我觉得港中大（深圳）跟国外大学的管理是一致的，和国际高水平大学是接轨的。我陪伴着学校一步一个脚印发展到现在，经历过各种各样的困难，当然我们都已经克服了。这就像是加入了一个创业公司，一步步把它做大做好，我觉得这是一个非常宝贵的经历。
我在瑞典工作了6年8个月，做助理教授是4年8个月，接触了非常多的本科生，我感到瑞典的高等教育跟我们国内的高等教育是非常不一样的：瑞典那边比较强调学生的兴趣和自由。比如那时候我在瑞典教的自动控制原理是电类专业的核心基础课程，但是学校不允许老师留作业，学校不会强制学生做很多习题，而是用兴趣做筛选，因为只有真正感兴趣的人才会去主动找习题来做，才会有把这门课学好的动力。
其次，瑞典的学校非常重视动手能力。他们经常有基于计算机而非只是笔答的考试，希望通过这种方式提高学生的动手能力，把学到的理论方法、技术工具与工程实践结合起来解决问题。
瑞典绝大部分的博士毕业生都去了工业界，一是因为瑞典的教职特别难找，二是因为瑞典的工业发展水平比较高，毕业生可以把最新的理论、方法、技术、算法直接带到工业界和工程实践中去。而国内绝大部分的博士毕业生都去了学术界，从博士生培养的角度来说，我觉得这是和国内最大的不同。我在瑞典有一段印象非常深刻的经历，就是亲眼看到几个博士生利用周末的时间聚在会议室里一起做室内导航，他们把产品做出来，不到半年就开公司赚钱了，他们学以致用的精神和能力非常值得我们学习。
学生记者：您之前说感觉瑞典的发展比较停滞，刚刚又提到瑞典工业界技术的革新很快，这两者之间会有矛盾吗？
陈天石：瑞典是世界上少有的工业体系非常完整的国家，能够独立生产战斗机、潜艇，工业水平非常发达。瑞典以先进的自动化技术、通信技术闻名于世，这是因为在这些领域中的许多方向上，瑞典的科学家都做出了开创性的贡献，引领了这些方向的发展，比如Lennart Ljung教授引领了系统辨识技术的发展，他的导师Karl Johan Åström教授引领了计算机控制和自适应控制技术的发展。他们的工业基础特别雄厚，而且像我刚刚说的他们的博士生还会不断地把最新的理论、方法、技术、算法带到工业界，持续生产出高附加值的产品来。我说他们停滞是相对国内而言的，他们的绝对速度肯定依然在增加，只是我们在用更快的速度追赶他们。
学生记者：您曾提到教授的教学任务是要引导学生把理论运用到实践中，还要懂得从实践中改进理论。您认为同学们在学习过程中和老师们在教学过程中有什么需要注意的地方？
陈天石：你提的问题其实就是说理论和实践有点脱节，学到的东西并没有致用 ，这里面我觉得可能有几个原因。一是现在大家的实习比较早，还没有做好专业知识上的准备；二是老师在教学过程中需要强调问题导向：为什么要研究这个问题，motivation是什么。对于学生来说，我建议大家要学会融会贯通，把新学的知识和从前的知识联系起来。每个人对知识的组织方式是不一样的，谁组织得比较好，更清晰更有条理，谁就会把知识用得比较好。如果你的知识在你的头脑里面组织得特别好，你抽一根线就相当于把所有东西全提起来，就像提起一整串葡萄，它并不是散的。你要建立自己的知识框架并且以问题为导向，要知道这个知识能解决什么，比如你要研究随机现象之间的关系，那么如果你能马上想到相关系数，我认为就非常好。
学生记者：您怎么看待老师和同学们之间的关系？
陈天石：徐校长说他是摆渡人，同学们进来，他用四年的时间把同学们送到对岸。对于我来说，大家上我的一门课就像是参与了一次探险，你们都是探险者，而我是你们的向导。就像上课的时候我和你们说我要带你们去“visit a skyscraper called probably theory and statistics”，这是一个无数学者构建出来的摩天大楼，作为向导，我要领你们去各个房间看一看，我给你们指引，但是你们必须要靠自己才能真正完成这场探险。
学生记者：您对港中大（深圳）的学生有什么个人发展上的建议？
陈天石：第一个最重要的建议是目光要放长远，不要一条路走到黑。当你发现你做的这件事没什么意义、自己不感兴趣，或者你知道它已经是一个夕阳产业了，那你就要及时转换跑道，即使这需要付出一定的代价，因为长期来看这对你将来的发展是有益的。比如我博后时决定转换研究方向，之前几年的积累全部白费了。为了不被淘汰，我一定要加倍努力，虽然我的工作生活因为这个决定变得非常辛苦，但是我还是坚定地走了下去，当然我运气还不错，最后取得了不错的成绩。
我们的同学不要片面地追求高绩点，因为这可能导致视野变窄。我当时就是这样，现在看来我觉得这么做是错误的。人的精力和时间是有限的，如果专注于把每门课程都做到极致，那可能就没有时间去学习其他知识，而这些知识可能对于以后的发展更有用处。同时，我希望同学们能够尽量开拓视野，多尝试。无论是专业选择还是职业选择，只有多尝试，才能找到正确的方向，找到真正喜欢和擅长的事情。有同学问我怎么知道自己是不是真正擅长或者喜欢某个事物，我说很简单，如果你做这件事情不觉得累，很容易集中精力一坐六七个小时，感觉不到时间的流逝，那这个事情应该就是你喜欢的事情，而且很可能也是你擅长的事情。
此外，我认为同学们应该把个人职业的选择跟国家的发展联系起来，这一点现在变得越来越重要。这个说起来像是空话，但是我深有感触，比如国家现在缺少芯片方面的人才，如果大家能够出国学习芯片相关的专业，我相信大家回国后一定会在国内找到用武之地，而且会非常有参与感和成就感。
最后一个建议是：如果各位同学有机会能跟世界级的大牛学习，一定要抓住机会、努力争取，因为这是非常难得也非常值得的。我博后的导师Lennart Ljung教授是瑞典皇家科学院和工程院的院士，是自动化领域系统辨识的权威专家，我跟他学到了很多东西。这种经历是独一无二的，能够跟这个世界金字塔塔尖上的那个人去工作学习，我觉得让我付出多少努力都是值得的。
陈天石教授获得2019-2020年校长模范教学奖
陈天石教授获“深圳市优秀教师”称号
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图文来自《神仙湖畔》第七期
学生记者：蒋紫涵 2019级 数据科学学院 学勤书院
编辑：温诗玥 2021级 经管学院 思廷书院
排版：吕馨 2022级 经管学院 道扬书院
《神仙湖畔》
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