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探寻数学算法的奥秘

记我校2018年国家自然科学基金面上项目获得者焦红伟

2018年09月03日 08:24  (点击次数:

 

焦红伟,博士,副教授,硕士生导师,河南省高校青年骨干教师。2015年毕业于西安电子科技大学,获理学博士学位。主要从事最优化算法及应用、系统优化、智能优化算法及应用等方面的研究工作。近年来对非凸规划问题的全局优化算法等进行了深入地研究,取得了一系列研究成果,在《Eur J Oper Res》、《Appl Math Model》、《Nonlinear Analysis》、《Comput Oper Res》等国内外学术期刊上发表论文50余篇,其中被SCI收录30余篇,SCI一区、二区以上10余篇。主持获批国家自然科学基金面上项目、中国博士后基金面上项目、河南省基础与前沿技术研究项目等10余项,获河南省自然科学优秀论文一、二等奖8项、著作奖1项,获新乡市科技进步一等奖1项。硕士毕业论文被评为河南省优秀硕士论文。博士毕业论文被评为西安电子科技大学优秀博士学位论文。

2018年8月,其主持的“广义仿射分式规划的全局优化算法及其在计算机视觉中的应用”获批国家自然科学基金面上项目。

执着:科研+数学=乐趣+目标

在数学科学学院,提到焦红伟老师,同事们都会竖起大拇指,来一句“焦老师可是我们学院的科研牛人啊!他对科研的严谨认真是我们学习的榜样。”

任何事情的成功都不是一朝一夕可以完成的,而是需要一点一滴的积累和努力。全局优化理论与算法是焦红伟一直坚持的研究内容。在硕、博读书期间,焦红伟一步一个脚印,用了将近十年的时间对二次规划、仿射分式和、仿射多乘积规划、非线性分式和等特殊形式的非凸规划问题做了大量研究,在国内外知名学术期刊上发表多篇论文,为此次广义仿射分式规划的全局优化算法研究奠定了扎实的基础。

工作以后,尽管承担着繁重的教学工作任务,焦红伟对科研没有丝毫的懈怠和放松,一直坚持深入研究全局优化理论与算法。2006年进校工作,焦红伟就发表了我校在数学领域的第一篇SCI论文。

在大家的印象中,科研=枯燥,数学=枯燥,但对于数学科学学院的焦红伟老师来说,科研+数学=乐趣+目标,把抽象的数学理论变成科技服务社会是他最大的满足。

坚持:科研路上知难而进、以苦为乐

科研的道路是艰辛的。在不耽误教学课程的前提下,焦红伟瞄准国际研究最前沿、国家重大需求战略和工程实际问题的需要,利用课余、周末、寒暑假休息时间,奔走于图书馆、实验室之间,看文献、做研究,乐此不疲,熬夜到凌晨一两点更是家常便饭,以至于他现在养成一个习惯:每天或多或少必须看些文献材料,哪天要是没看,就会觉得空落落的不舒服。

为了掌握最新的科研成果,焦红伟需要大量查阅英文资料。虽然英语基础还算扎实,但是面对一些深奥的理论性材料他还是觉得很吃力。跑数百公里外请教专家、翻字典挨个查单词等,焦红伟硬着头皮也要把它们“啃下来”,因为“知难而进、以苦为乐”是他在科研路上一直坚持的信念。

焦红伟告诉记者,在学术研究中,遇到困难不可避免,关键在于如何去思考,如何去解决问题,如何从解决问题的过程中提高自己。

与很多应用性学科不同,焦红伟研究课题的最终目标是提出理论性完美、执行效率高、应用性强的算法,而算法的复杂度分析和算法实现是研究中最困难的两大部分。为了证明一个复杂的结论,需要反反复复的多次推导和验证,甚至一个程序就需要几个月的时间进行不同方式的实验,而“失败”也总是如影随形,毫不客气地出现在实验过程中。

面对失败,焦红伟不去钻牛角尖,而是喜欢静下来思考失败的原因。走路、吃饭、睡觉,只要想到一个问题或思路,焦红伟就会第一时间记在本上或者跑去实验室。“以前在路上碰到朋友,人家正伸手向我打招呼,我突然想到一个程序,一挥手扭头就跑了。开始朋友还不理解,后来都习惯了。”在谈到自己的“糗事”时,焦红伟不好意思地告诉记者。

正是这份坚持和乐观,焦红伟及其团队为几何规划、分式规划、广义多项式规划等非凸规划问题建立了新的高效、可靠的全局优化算法,并经数值模拟实验证实更为先进。

育人:让学生实现人生“最优化”

“师者,传道授业解惑也。”把科研当作人生乐趣的焦红伟,同样积极承担着作为一名教师的责任。加拿大西安大略大学孙宪波博士、安徽大学的王星慧博士分别获批主持两项国家自然科学基金,上海交通大学周安娃博士入选首批中国博士后创新人才……提到自己曾经辅导的学生的成长成就,焦红伟总是满脸的自豪。让学生参与自己的研究,鼓励学生一起探讨数学的奥秘,实现人生的最优化,是焦红伟在科研和教学兼顾中的一个目标。几年来,他指导的多名本科生考取了名校研究生,有的已经成为国内重点大学的教授,并在科研上取得了优秀成果。

数学是抽象的,也是枯燥的,可是焦红伟教授的《运筹学》课程是生动有趣的。他善于将自己的科研成果融入课程之中,通过实际案例、佐以生动的动画演示,使学生对这门课程有了更直观形象的认知,极大地增强了学生的专业兴趣。而讲授《数学建模》这门课程,则极大提高了学生们主动解决实际问题的能力。作为主要指导老师,他和教练组成员一起指导学生在多个数学建模竞赛中获国际二等奖2项、国家一等奖3项、国家二等奖7项、省级一等奖40余项。

“此次拿下国家自然科学基金项目,我希望有学生可以参与一下,让他们一起感受科研的魅力,提高他们的科研能力。”焦红伟对自己的学生总是寄予厚望。

作为我校在国家基金委数学科学处获得的第一个面上项目,焦红伟并没有沾沾自喜。建立更合理的算法理论体系,求解计算机视觉中的多视图几何、三维图像重构等实际问题,验证并改进算法的计算效率,是此次项目的研究目标。“拿到这个项目,虽是对之前科研的肯定,但更多地是对今后科研的一个激励,”焦红伟告诉记者:“我们需要踏踏实实、一步一个脚印地把项目做好,这才是关键。”