原創 關注前沿科技 量子位 收錄于話題#博士學位1#博士1#SIGGRAPH1#計算機圖形學1

金磊 發自 凹非寺

量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

連續四年，SIGGRAPH最佳博士論文獎，被華人學者拿下。

今年，浙大校友、UCLA數學系博士后李旻辰斬獲殊榮。

然而隨之浮出的，可不單單是這份榮耀，還有他那開掛般的學術生涯。

來，感受一下一組數據：

僅僅2年時間，便取得博士學位。

博士期間發表了11篇SIGGRAPH。

這般經歷，不禁引得網友直呼：

大家感受到了什么叫降維打擊了嗎？

超短的讀博經歷

2018年9月入學賓夕法尼亞大學（UPenn）攻讀博士，2020年12月畢業。

兩年多一點的時間，確實有點短。

在之前接受《李丁聊天室》采訪時，李旻辰自己也這樣說到。

但快，并不意味著標準的降低。

北美博士畢業一般有兩個要求：一硬一軟。

硬性一點的要求，就好比要上滿多少門課、做幾次答辯，還要發多少篇paper等等。

例如賓大在paper方面，就要求有三篇頂刊，而且得是一作的那種。

而稍微軟一點的要求，就是來自導師了 （你懂的）。

說白了，就是得看導師覺得你是不是達到了畢業的標準。

而且即便是達到了標準，他愿不愿意讓你畢業，也得視情況而定了。

那么面對這些個的門檻，李旻辰又是怎么一步一步“解鎖”的呢？

其實，這離不開他早期在UBC （不列顛哥倫比亞大學）讀碩士的經歷。

在李旻辰讀碩士兩年半期間的課程等，在賓大的體系里是承認的。

基于這一點，他在博士期間便省去了上2門課和1次答辯的時間。

但更重要的是，李旻辰在碩士期間已經發表了2篇一作的研究（UBC碩士畢業要求1篇一作）。

當時我就已經對計算機圖形學領域有了一定的認識、想法和經驗。

如此的碩士經歷，就為他在讀博的路上，打下了良好的基石。

而提到“軟”的方面，李旻辰認為自己非常的幸運，能夠遇到一個很好的導師——蔣陳凡夫教授。

在蔣老師的帶領下，李旻辰主要研究的方向，是最優化問題和數值方法在幾何處理與物理仿真中的應用。

而在他看到李旻辰已經達到了博士該有的水平后，主動找上門說：

不如你考慮一下，是不是可以準備畢業了？

“非常震驚”，這是李旻辰聽到導師這句話的第一反應。

但通過這一點，從側面也反映出了他在學術上的卓越成績。

畢竟伯樂要相馬，這“馬”也需得有“的盧”之質。

但比起學術上的成就，通過在UBC和UPenn的求學經歷，其實有一顆種子早已在李旻辰的心中生根發芽——成為一名教授。

而影響他最為深遠的，就是蔣陳凡夫教授了：

他不僅讓我看到了成為一名教授在教書育人、探索人類知識邊界、以及傳承精神等方面的重要意義，也讓我看到了教授生涯的自由與無限可能性。

同時我也在他身上學到了很多科研與為人處世的方法，這些都讓我也非常想成為一名和他一樣杰出的教授。

于是，在博士畢業之后，他便毅然決然作出了他的選擇——入職UCLA數學系。

李旻辰在系里的職稱是Assistant Adjunct Professor，翻譯過來可以叫做臨時助理教授。

值得注意的是，這與我們通常說的助理教授（Assistant Professor）有所不同。

前者在科研方面更像博士后，但同時又有教學工作；而后者則是我們熟悉的終身教職“直通車”。

據了解，目前李旻辰正在UCLA教暑期課程（多元微積分），秋季學期還會教數值計算方法。

如此看來，李旻辰算是實現了在科研道路上的理想。

但這條科研路，他是怎么踏進來的？

對計算機圖形學的興趣，又是從何而來？

這就要從李旻辰更早的經歷說起了。

本科經歷影響深遠

李旻辰小時候和大多數男孩子一樣，非常喜歡打游戲。

除了正常學習之外，他在上大學之前并沒有考慮過到底要做什么，選擇哪個專業。

但剛入浙江大學，兩個契機堅定了李旻辰選擇計算機圖形學的信念。

在大一上編程課在網上做題的時候，他寫了一個程序去解決一個問題。

然后發現輸出的結果，可以去滿足這個問題的需求。

很有成就感。

這就是李旻辰對編程這件事的最直觀感受。

而在接觸編程之前，他看到類似計算器這樣的東西，只是簡單的會覺得它是個精密儀器。

但通過自己動手去了解其原理，而且還能實現出來，他就會覺得非常開心。

“編程是一件有趣且有意義的事情”，李旻辰這樣說到。

這算得上是給他的科研道路鋪設了“好開頭”。

另一個契機，就是李旻辰在浙大選專業的故事。

在選專業之前，學生會被安排去各個實驗室進行參觀。

李旻辰當時大概參觀了5個實驗室，但在“逛”完前四個實驗室后，他卻感覺一頭霧水——“不太明白它們是做什么的”。

但最后一個參觀的，正是計算機圖形學的實驗室——浙大周昆教授的CAD&CG實驗室。

在看到他們所做的成果，李旻辰突然覺得：

咦？這不就像是我玩游戲時的一張張截圖嗎？有點意思。

這就勾起了李旻辰的興趣，于是他便認真地閱讀起實驗室介紹。

后來他發現計算機圖形學的知識和成果，不僅僅是可以用于游戲或電影，與工業界也有一定的相關性。

例如CAD制圖、零件的建模，甚至是土木工程的模擬等等。

于是，在選擇專業這件事上，用李旻辰的話來說就是：

又有前途又有趣，選它就對了。

這樣的2個契機，稱得上是李旻辰在科研道路上的“引路人”了。

但隨著他在計算機圖形學中的不斷深挖，李旻辰發現這個領域其實還有更多的細分子領域。

“它是一個很綜合、很包容的學科，各個方向的研究都有所涉及。”李旻辰解釋到。

在剛剛本科畢業之際，他主動去看了SIGGRAPH的論文。

李旻辰發現，這些論文的內容有很大的不同，例如有做建模的，有做渲染的，有做模擬，還有做圖像操作等等：

眼花繚亂，而且風格上也有較大的區別。

有的文章會專注于較為根本的問題，會在數值計算或數值優化上去深究。

有的文章會專注于較大卻又很實際的問題，雖說不會深究細節問題，但整個系統的pipeline非常完整。

也正是有了這般深入的了解經歷，李旻辰對于計算機圖形學的初衷發生了些許的變化。

不再是像最初只是單純的覺得很酷炫，而是對計算機圖形學中那些比較“基礎、根本”，但卻很困難的問題產生了濃厚興趣。

這個“基礎”并不是意味著簡單，而是指它的問題不復雜，可以用一兩句話來表述清楚，但解決起來卻很困難。

于是，李旻辰越發喜歡上了用數學建模或數值優化的方法，去解決它們：

我認為這是一件非常有成就感的事情，非常有快感。

當然了，偏理論嘛，定然是會有枯燥的成分在里面。

對此，李旻辰解釋道：

感興趣的事情、有人氣的事情，以及有影響力的事情，它們可能沒有那么幸運會重疊在一起。

但通過李旻辰取得的成果也證明了一點，只要堅持自己熱愛的事情，最終還是會有所收獲。

最佳博士論文獎

或許正是因為這份堅持，李旻辰斬獲了本屆SIGGRAPH的最佳博士論文獎（The Outstanding Doctoral Dissertation Award）。

與之相關的研究是Robust and Accurate Simulation of Elastodynamics and Contact。

SIGGRAPH官方對此的評價是：

在“保證非相交的非線性固體動力學中的魯棒摩擦接觸模擬”，這一問題上取得了重要突破。

在以往固體運動仿真以及受力分析中，精確地對固體自身或之間的接觸進行建模是非常困難的，尤其是有復雜形狀、精細結構，且能發生較大形變的固體。

導致這個問題的原因，是固體的彈性在數學描述中是非線形且非凸的，而接觸不僅非線形且非凸，還不光滑。

而這些都是應用數值方法進行物理仿真時極難處理的性質。

傳統方法要么有一定的穩定性和精確度但非常耗時，要么仿真較快但肉眼可見地不真實（因為誤差很大），甚至很容易出現數值爆炸導致仿真失敗。

而李旻辰在這項研究中所提出的IPC （Incremental Potential Contact）方法，便很好的解決了這個問題。

具體而言，就是在最優化理論的框架下，通過對所有碰撞情景的嚴謹數學定義、對障礙函數法的降維加速、對靜動摩擦轉換的可控建模，以及對摩擦算子的巧妙離散。

這就為解決這一問題提供了新思路，從而能在較快的速度下達到前所未有的精確、穩定、無穿透的仿真效果。

但李旻辰為什么要做這項研究呢？

畢竟官方都說了，這是一個“長期存在且不容易取得突破”的問題。

這就離不開李旻辰發表的第一篇SIGGRAPH文章了：

第一篇一作SIGGRAPH文章FoldSketch，是我在UBC讀碩士時的一個科研項目。

為了保證設計的可行性，我們應用布料仿真來獲得所設計服裝的實穿效果。當時我們使用的是一款很流行的開源布料仿真系統，能實時獲得仿真效果。

可一旦衣物接觸變多，算法就變得很慢，且極易失敗，無法保證無穿透。當時這一問題給我的研究帶來了不小的麻煩，讓我記憶猶新，立志解決這一問題。

正好我通過不斷地積累、學習、和研究最優化理論與方法，發現內點法與這一問題的契合以及同時存在的挑戰，就義無反顧地去嘗試探索了。

當然，這也離不開導師蔣陳凡夫教授的支持與引導，以及Adobe合作者Danny Kaufman博士的挑戰與激勵。

而且李旻辰不僅僅是在學術界深耕，其實在產業界有所作為。

例如與CG大牛張心欣的澤森科工一直有著密切合作，也算是半個創始人。

據了解，他們也有計劃在美國合作開一家公司，在促進國內外人才交流的同時把IPC產業化，讓更高質量的物理仿真系統，以簡單易用的形式真正去改善多個行業的生產方式。

最后，我們也與李旻辰聊了一些輕松的話題——是否有女朋友呢？

對此，李旻辰回答說：

學術和愛情當然可以兼得，重要的是用心找到合適的人。

（手動點贊了！）

參考鏈接：

[1]李丁聊天室《兩年讀完計算機博士的分享》：

https://www.zhihu.com/zvideo/1348264350231289856

https://www.lidingzeyu.com/minchen-on-phd-reflection/

[2]最佳博士論文：

https://www.proquest.com/openview/178e7289d88473c8df74c493cc3b501c/1

[3]SIGGRAPH官網：

https://www.siggraph.org/acm-siggraph-2021-awards/

— 完 —

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原標題：《他2年拿下博士學位，發表11篇頂會論文！浙大校友李旻辰斬獲SIGGRAPH最佳博士論文獎》

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