包刚院士：用数学破解有重大意义的科学难题
发布者：史永堂发布时间：2023-12-01浏览次数：11
如何利用波场勘探石油、天然气？如何利用观测的信号确定飞行器的特征？如何利用医学成像寻找病灶？
面向深海深地深空的探测科学，背后都离不开数学物理反问题研究。这也是新科中国科学院院士、浙江大学数学科学学院教授包刚一直以来的研究方向。
在得知当选为中科院院士后，记者第一时间采访了包刚教授，他十分谦虚地说：“我还是我，但肩头的责任更重了，要更好助力青年一代成才；心头的紧迫感更强了，更要潜心治学，勇闯无人区。”数学物理反问题是根据物理规律演化的结果，从可观测的现象中探求事物的内部规律或所受的外部影响，起着由果溯因的作用。其中，波动方程反问题主要通过研究系统外部观测的波场来确定介质内部结构与特征，是该领域的核心难题之一，极具挑战性。包刚曾用“盲人听鼓”形象解释。在看不见的情况下，通过听鼓声判断鼓面的形状，这就是一个经典的反问题。在几十年的研究中，包刚发展了一般情形下波动方程反问题的整体稳定性理论，提出了求解麦克斯韦方程反散射问题的多频稳定算法，系统地建立了衍射光栅问题的数学理论。以独立完成人获得国家自然科学奖二等奖，解开了相关探测技术中的数学奥秘。包刚说是希望能用数学来破解有重大意义的科学难题。他当时所在的学校位于休斯敦，当地以石油勘探为支柱产业，如何更好为探测资源服务，成为了他的研究方向。
“我的所学能够运用到现实社会中，直面科学问题的核心。”包刚的博士论文主要研究波动方程解的奇性传播理论，这是资源勘探的数学理论基础，也是一个非常困难的数学问题。数学被誉为自然科学的皇冠，是其他科学研究的理论基础。包刚常说，做好基础研究要瞄准国家重大战略需求，沉下心来潜心科研。“应用数学研究的是能解决问题的数学理论和方法。许多卡脖子问题正是卡在基础研究上，所以我们的研究工作要为解决重大的问题打下坚实的基础。”
为什么说2009年是包刚科研事业的一个重要分水岭？翻开包刚的履历，我们发现他曾长达24年在国外生活。但这并非包刚一开始就给自己设定的规划。1986年正在攻读硕士的包刚，因为偶然的机会被推荐到美国深造。“当时并没有准备，可以说十分仓促地去了，我感受到人生不是可以规划的。”回看22岁的青年包刚，从来也没有考过托福、美国研究生考试（GRE），赴美留学确实不是他的人生选项。但经过长期的努力，他成为了数学物理反问题研究的国际领军人物之一，35岁就成为了美国密歇根州立大学的正教授，2006年创建密歇根工业与应用数学中心并担任主任。那时候成果产出多、经费申请多、学生培养多，各方面发展都非常好。但是，包刚却认为这样的生活有些缺乏挑战性。变化出现在2009年，那一年他应邀参加浙江大学海外招聘回到了祖国。“那个时候我常在想人生奋斗的目标是什么，我也越发感觉到是时候回来报效国家了。”
历史上的浙大陈苏学派，至今仍为人敬仰。对标前进的“高山”，包刚回国后的节奏开启了“快进键”。他带领团队在被称为数学四大顶刊之一的《Journal of The American Mathematical Society》发表论文，成功申报国家自然科学基金委创新研究群体项目，在素有数学界“奥林匹克”之称的国际数学家大会受邀作45分钟报告……包刚用自己的实际行动，带领着浙大数学学科的发展。“每一代人都有属于自己的责任与使命，我们都在不断努力。” 包刚说。
包刚的第一反应是“我还是我”，但成为院士，更多了份“紧迫感”。“我反而要更加清晰地认识自己，踏踏实实工作，潜心科研，带领团队在科研道路上保持在世界前沿。”包刚表示将更加把人才培养摆在自己工作的重要位置，奖掖后学，给更多的年轻人创造机会，帮助他们的成长。
回国以来，包刚把大量精力投入到人才引进和培养，担任浙江大学数学科学学院院长十余年间，引进了大批海内外优秀的青年学术骨干。特别重视人才培养，担任浙江大学研究生院院长、浙江大学（浙江）工程师学院院长，将育人作为自己的主职主业。包刚始终将个人的发展与学科的发展、民族复兴紧紧相连。他认为建设一流的学科，就是要培养一流的学生，汇聚一流的学者，要培养比自己还要厉害的学生。“人才培养的过程，不是简单的复制导师，而是要青出于蓝而胜于蓝。”“数学是基础，给人以智慧，给人以思辨。”包刚说，不是每一个学生毕业后都要从事数学研究，而是应该用数学的思维去解决国民经济发展中的各种难题。“做科研的人，一定要有一颗快乐的心！”在几十年的人才培养中，包刚也有许多育人体会。“我经常鼓励学生既要提升科研本领，也要培养兴趣爱好，对生活保持乐观和好奇，当你思考别的东西的时候，或许能找到解开另外一个难题的钥匙。”
