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恒隆數學獎得獎者專訪系列 —— 對數研的熱愛與堅持

恒隆數學獎自2004年成立以來,吸引逾2,200名香港中學生參加,為社會培育數研英才。許多得獎者均入讀本地或世界頂尖大學,一些早年參賽的「師兄師姐」現時在學術界及其他專業領域已取得卓越成就。《連繫恒隆》訪問了當中幾位得獎者,由他們娓娓道出當年參加比賽的心路歷程,以及恒隆數學獎對他們的啟發和影響。

首先接受訪問的是2008年及2010年的銀獎得主 —— 李賢達和鍾秉毅。二人在大學時均主修數學,並分別於美國麻省理工學院及芝加哥大學取得數學博士學位。李賢達現任美國華盛頓大學計算機科學及工程學系助理教授,專注演算法的研究;鍾秉毅則於耶路撒冷希伯來大學任博士後研究員,醉心於動態系統研究。

連:《連繫恒隆》
李:李賢達
鍾:鍾秉毅

連:你是否從小就喜歡數學?為甚麼?

李:我大概在小五的時候開始接觸奧林匹克數學,當時有接受相關的訓練,更曾代表學校到內地參賽。相信是相關的比賽和獲獎經驗,讓我開始喜歡數學。

鍾:我想大概是得到我兩位同樣喜愛數學的哥哥啟蒙,所以我比其他同學較早接觸課外的數學知識;加上小學老師給予我越級進入數學隊的機會,我可以跟其他師兄一同學習,讓我漸漸愛上了數學。

連:當年你為甚麼參加恒隆數學獎?

李:當時我打算完成會考後,趁悠長暑假當暑期工,後來得知恒隆數學獎獎金豐厚,加上哥哥鼓勵,便沒有想太多,毅然參加了比賽。

鍾:我大哥曾參加第一屆恒隆數學獎,當年他時常與隊友在家討論題目,年紀還小的我對此感到很有趣,所以到中四時便決志參加2008年恒隆數學獎,雖然當年我未能獲獎,卻從中汲取寶貴經驗;中六時再接再厲參加2010年恒隆數學獎,最終獲得銀獎。

連:你覺得恒隆數學獎與其他數學比賽有何分別?

李:恒隆數學獎給予參加者很大的自由度,模式也很貼近我們現實進行數研的情況。數學研究就是要自己先想到一條數學問題,然後自己嘗試解決這個問題,非常具挑戰性。其實我在其他數學比賽中並沒有取得亮麗的成績,最成功的要算是恒隆數學獎;由於這個比賽模式所需的技巧有別於其他比賽,也奠定了我日後從事數學研究的路向。

鍾:恒隆數學獎比賽歷時超過一年,與坊間其他比賽要求參加者在限定時間內,解答連串數學題很不一樣,這對於中學生來說,是一個範圍很廣闊自由,卻又很陌生的參賽形式。在一般數學比賽中,就算問題有多困難複雜,總有人能解決;數學研究卻是另一個世界:你可以請教專家,但他們未必有確實答案,最後還需靠自己思考、自己研究,甚至可能花上數個月,研究最終仍然一無所獲,或只是得到部份成果。這種模式與一般的數學比賽截然不同。

連:在準備比賽的過程中是否曾遇上困難,最後如何突破?

李:我和隊友在參加比賽時沒有很多的支援,對怎樣進行數學研究亦一無所知,所以也很苦惱該如何選擇課題。後來我們在閱讀David J.C. MacKay 教授的《信息論、推理與學習算法》(Information Theory, Inference and Learning Algorithms)時,讀到了關於壓縮檔案的章節覺得很有趣,我們驚訝當中原來也涉及數學理論,並從中得到啟發,最後選擇了一個與壓縮檔案有關的研究課題。不過我在大學時才發現我們那個研究原來已有前人做過,對方還是一位著名的數學家,當然人家的研究成果比我們的更成熟、更完善,但自己的研究成果能夠間接得到專家的肯定,也是一件十分開心的事。

鍾:在定下研究課題後,我便認真思考報告的大綱,當時還計劃寫五個章節,第一章主要是背景簡介和對研究課題的闡釋。剛開始還算順利,但接下來的章節中遇到了問題,變得十分困難,以至於我在半年多的時間裡也無法解決,所以大概在四月、五月的時候,我仍卡在第二章,到八月要提交報告的截止日期迫在眉睫時,依然苦無頭緒。正當我在糾結是否應該放棄的時候,有一天我坐着小巴回家的路上,思考着研究課題,突然靈機一觸,好像想到了一點頭緒。後來我反覆斟酌和驗證,發現好像真的可行,最終順利完成了研究報告,而當中的研究成果至今我還是挺滿意的。

連:可否簡介一下你現在從事哪方面的研究?

李: 我研究的領域是最佳化問題(Optimization problems),意思是指在眾多可行的解決方法中選取一個最好的。其實最佳化的理念與日常生活密不可分,例如設計飛機時要造成甚麼形狀才能節省燃料;設計電腦處理器時要選擇哪些零部件才能節省電源等。雖然我們目前的研究成果仍在理論階段,但也改變了我們領域將來的研究方向和方法。

鍾:我現在主要是進行動態系統的研究。它的概念大概可以想像成一個模擬天氣的模型,然而即使輸入的數據差別很微小,這個模型系統卻可以給出大相逕庭的結果。舉個例說,當我設定 x 的值是0.0123,結果可能是天晴;但當我把 x 改成是0.012301,它得出了龍捲風。動態系統概念經已在純數學中獲得了跨領域的廣泛應用,並解決了許多抽象的和以前未解決的問題。這就是動態系統最厲害之處。

連:你認為參與數研的最大樂趣在哪?

李:當在一個問題掙扎了一段時間,突然一下子開竅並想通,那刻的快感讓我十分享受進行數學研究。另一方面,自己的研究成果能夠影響同行後輩的研究方向,也讓我感到相當有成功感。

鍾:我有幸曾與費爾茲獎首位女性得主Prof. Maryam Mirzakhani交流,她表示進行數學研究就像是走進了一座黑森林一樣,你完全不知道方向,只能憑手上的一些工具探索前行,然後經歷不少挫折,走上數百次的回頭路,才能探出一條出路。也就是這種衝破解難的心態,讓我更喜歡數學研究的過程。

連:除了數學,平日還喜歡做什麼?

李:其實,教授私下也是一個平常人。除了日常的研究和教學工作以外,閒時我也喜歡看YouTube和玩電子遊戲。

鍾:除了數學研究,我最近也在閱讀一些數學領域以外的書,擴闊自己的視野。前一段時間,我還愛上自己動手焗製甜品,尤其是那些具有挑戰性的甜點。我很愛挑戰難度,曾經試着做馬卡龍,失敗了10次,仍屢敗屢戰。這跟我從事研究工作十分相似,因為一個成功的研究結果,往往是建基於過去無數次的失敗和挫折,以至前人的經驗,然後逐步邁向成功。

連:最後,你對恒隆數學獎的參賽者有何寄語?

李:做研究時,最好有一個同伴。因為一個人在思考過程中遇到瓶頸是很常見的,這時候可以跟同伴互相交流,分享看法;而且,兩個人一同放棄的機會也較低。

鍾:首先是要找到一位好拍檔跟你一起合作,這樣你便不會感到孤軍作戰,讓你可以更享受研究過程。其次是要找到一個好的研究課題,因為要完成一份研究,選擇課題往往是一個最難的關口。一旦你選擇了一個好的課題,就代表已成功了一半。最後是要鼓起勇氣,敢於發問。不論是本科生、博士生還是教授,都可以是你的請教對象。當然,你也要上網搜尋,或是留意有關數學研究的最新資訊,這或許有助啟發你找到適合的研究課題或解決研究中的困難。