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【工学女科学家风采】宋洁:恒以运筹济民生

 

 

        2004年,宋洁从北京大学数学科学学院本科毕业。在数院期间,她偶然去听了一些美国学者的讲座,从此对运筹学产生了兴趣,由此起步了之后漫长的科研生涯。命运为她的坚持打开一个轮回,八年后,宋洁回到北大,以特聘研究员的新身份在熟悉的校园中穿梭,在工业工程管理这一新兴学科领域持续耕耘。

        用宋洁的话说,她是研究“管理科学”这门学问的,总的来说分为理论和应用两部分。理论方面,专攻随机优化,包括仿真优化、算法设计等工作;应用上,她侧重于服务领域的系统建模与优化研究,比如医疗系统中患者就医决策与资源分配,以及粮食领域储备安全策略研究等。宋洁会选择这些领域,是因为“对国家来说比较重要,可以说是与国计民生息息相关的领域”。这也与她出身北大的学术背景有关,一方面,宋洁认为要把理论研究做好,另一方面“在实际应用层面,我们国家和西方是不一样的,怎样把中国特色问题和国际接轨,这是我觉得在北大做研究定位不一样的地方“。

        以医疗为例,宋洁认为发达国家医疗资源相对比较丰富,人口基数小,而在中国当前政府医疗投入和急速增长的患者需求情况下,医院和医生已经做到了最大努力,“不是没有好医生或者医院数量不够,除了政策层面机制约束,在日常运营管理中缺乏规范性的服务标准和流程,以及系统化的设计。”因此在政府和服务机构的决策中,怎样用运筹优化的思想来做医疗管理,包括人才管理、资源优化配置等,就显得尤为重要。

        宋洁的研究贡献是对于管理领域提供量化的科学方案。也就是通过对复杂的系统进行抽象和建模,提供可操作的管理建议。通俗地说,她探讨的是系统资源总量不变的情况下,如何进行资源优化分配,增加效率,降低成本,提高满意度。

        她正在做的一项工作,一方面对患者就医行为进行科学的模型描述;另一方面对医院资源分配的状况进行分析,比如患者就医行为变化对资源利用将产生怎样的影响。“探讨怎样利用大数据对这种行为更精确地进行描述,基于随机优化对需求不确定和可利用资源进行优化建模,从而将患者选择和医院资源进行合理匹配。”

        另一个正在做的是涉及到国家粮食安全的研究。“比如粮食储备有一个安全库存的概念,是为了防止不确定性因素而预留的保险储备量。国外这个安全库存系数在17%左右,中国的系数则可能达到40%到50%。大库存量确实增大了政府的财政负担,但这个系数与我国复杂的国情密切相关,所以不能一味按照国外标准来。”目前国内粮食行业还普遍缺乏优化思想,怎样制定合理的粮食储备系数,保障粮食安全,降低政府财政负担,这样的工作就需要运筹管理研究的介入。

        现在,宋洁是国家自然科学基金青年基金“患者就医决策与患者流优化分布建模分析研究”、公益项目“中国粮食储备体系仿真优化系统建模研究”等项目的负责人。回想当初,从一个数学专业本科生到美国佐治亚理工工业与系统工程学院的联合培养博士,再从清华工业工程系到美国威斯康辛州麦迪逊大学工业与系统工程系做博士后,宋洁看似一帆风顺的学习与工作历程,并非想象中那般轻松。作为现代管理学的重要组成部分,运筹学是应用数学和形式科学的跨领域研究,不仅仅在理论创新方面尚有大片空白;运筹学优化研究在服务领域的应用,更是新兴的研究热点。“最开始挺不容易的,从问题的定义到解决方法都要自己去想,如何将国外的先进理论与符合中国国情的实际管理问题相结合,实现理论和应用上的创新还是非常有挑战的。”

        坚持,才有动力。宋洁说,在没有头绪的时候坚持思考,得到一些结论就能促使自己更深入地去思考,同时不断的虚心向前辈、同行学习,慢慢地就能发掘自己问题的特点,在科研上做出和别人不一样的东西。


获IEEE CASE 2014 会议最佳论文奖(摄于颁奖典礼)

        当年,许多数学专业的同学毕业后去做金融行业。宋洁坦言其实她本科也考过精算师资格,但她发现自己没有“对挣大钱的那种敏感度”,她喜欢学校的氛围,“现在我给学生上课的教室,是我自己曾经听过课、自习过的地方,这种感觉是买不到的,这也是一种很大的动力。”她喜欢利用自己的数学专业背景解决行业实际问题的感觉。

        “在工学院,在北大有很好的机会,可以研究这样一些重大的问题。”

        在宋洁看来,工学院的特色是理论和实际应用相结合。这和她的研究方向正互相呼应,但也对个人的能力有着更高的要求。每天在模型建立,算法实现,仿真测试的繁忙工作中,宋洁面临着提升学术的压力,同时还要权衡理论研究与实践验证两者之间的关系。

        压力是否很大?回答这一问题的是宋洁爽朗的笑声,“当然很大!每天都在各种事情中间权衡。”正像运筹基于数学建模进行优化求解,在有限的资源下去寻找复杂问题中的最佳解答一样,工作和日常生活中的千丝万缕都是对自己能力与效率的考验。

        工业工程管理讲究的就是效率和优化的思想,宋洁可谓是把科研上的这种思想应用到了实际生活中,“只有组织好时间才能更有效率”。对她来说,工作和家庭都占据着重要分量。每周工作至少六天,周末两天中一天在办公室,一天陪家人孩子。每天早上先送孩子上幼儿园;之后到办公室按先做一个当日工作计划;晚上基本过了12点睡觉,困的时候就靠咖啡提神。每天都很充实,有许多问题要考虑,科研进展、教学准备,学生学业,对外交流……“相对来说我是一个多线型处理问题的人,这可能也是女性教师的常态。”


获北京大学2014年教学基本功比赛二等奖

        作为北京大学研究生基础课程建设基金的项目负责人,宋洁也担任着本科生与研究生教学的任务。她很注重学生对于课程的理解程度,课间会主动和学生交流,对学生反馈不懂的地方想办法做补充,同时把相关领域的最新理论进展和实际应用带给学生。这位看起来像个年轻大姐姐的导师和学生相处融洽,会在微信群里聊天发红包之类,每周都会和研究生坐在一起,聊学术,谈人生,关心学生思想和生活的各个方面。

        正如老校长蔡元培先生所倡导的北大精神“思想自由,兼容并包”,宋洁鼓励学生有自己的想法,认为这是培养独立思考,增强个人未来职场竞争力的方式,“但如果和导师或者长辈有不同观点,也要学会沟通交流的方法,更好地把自己的想法表达出来。”

        但在宋洁的原则里,“兴趣”和“坚持”是同等重要的,“光有兴趣不坚持也不行”。她对学生科研的要求是不变的严格,认为在研究生前两年要把基础打好,要经常和导师讨论,无论是在科研方向还是方法上,导师会给予非常有用的指导。

        “导师的作用就是,一方面给予科研上的具体指导和合作,一方面当学生遇到坚持不下去的情况,导师要鼓励他们、激发他们内在的动力。”曾经她有位学生在科研上遇到瓶颈,萌生退意,宋洁当时态度十分坚决,要求这位学生尝试不同的求解方法。“现在他发表了一篇不错的论文,文章被引用,国内外学者发来邮件讨论,这是坚持带来的收获,使他也变得更独立和有韧性,同时在面对新的挑战时也更加自信。”


与学生合影

        “做科研需要有严谨的治学态度和强烈的责任感,无论对于团队还是个人。我的工作态度也会影响到他们,因此要带好学生首先从自我做起。除了工作日,每周末一定会到实验室来,经常和学生一起讨论,所以现在学生们也都养成了这样的习惯。人是有惰性的,一开始需要带领他们上轨道,此后就可以放手让他们独立去做了。当然这也需要一个耐心的过程。”

        对于宋洁来说,她的科研领域正是这样一个越是深入、越充满乐趣的世界。

        “将来希望能搭建一个更好的仿真平台,能更加直观的展示我们工业工程在管理科学与工程领域的成果。”谈起未来的工作,宋洁很乐观,“这个领域前景非常美好,理论的影响力是一方面,应用上对国家层面政策的制定影响也会越来越大,可谓是有着“顶天立地”的潜力。”同时,工业工程管理这一专业介于“管理”和“工程”之间,其难点也正在于这种学科交叉的暧昧身份,“怎样凸显特色,也是我们整个学科在思考的问题。”