吳清玉：“任意維空間”任意闖

王新偉

吳清玉，北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院（簡稱“數(shù)院”）信息與計算科學(xué)系2018級本科生，入選北京大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)拔尖計劃。獲評2021年“北京大學(xué)學(xué)生年度人物”（10人）

吳清玉出生在吉林省長春市，從小喜歡跟著父母參加健身活動，學(xué)會了爬樹、翻越欄桿、滑冰、游泳、網(wǎng)球、足球、排球等運(yùn)動。在她的記憶中，兒時的膝蓋總是像抹了迷彩，青一塊紫一塊，為每次好奇的探索留下短暫的勛章。她也從中明白一個道理：干成事是從“失控”到“可控”的過程，必須不斷重復(fù)做，在肌肉和大腦中烙下記憶。她打了一個極接地氣的比喻：“一次重復(fù)就像買一個彩票，中獎率幾乎為零;而無數(shù)次重復(fù)就像買了無數(shù)個彩票，當(dāng)然增加了中獎率?！?/p>

吳清玉是數(shù)院排球“鐵榔頭”，還入選校學(xué)生女排，并在大一入學(xué)時加入數(shù)院男排，成為當(dāng)屆“新生杯”首發(fā)隊員。

吳清玉的“鐵榔頭”是“磨”出來的。上高中時，下課時間只有10分鐘，也要反復(fù)練習(xí)墊球、傳球;上大學(xué)后，身為院、校3個排球隊隊員，她每周花在訓(xùn)練和比賽上的時間有10多個小時;重復(fù)練習(xí)讓吳清玉的“鐵榔頭”增加了“中獎率”，特別是她發(fā)的球又快又重，經(jīng)常讓對手連續(xù)丟分。加入數(shù)院男排后，為了接好男生的大力扣球，她讓本隊男隊員陪練，把自己兩個手臂打得青紫，有的男生說：“這個女生發(fā)球比男生都嚇人?！?/p>

2018年，吳清玉所在的數(shù)院男排，獲得北大“新生杯”排球比賽冠軍，她也在這場比賽中獲得2018年北大“新生杯”排球比賽聯(lián)賽組“最佳主攻”的稱號。在隨后舉辦的北大排球全明星賽2018級女子組比賽中，她帶領(lǐng)的隊伍獲得勝利，自己也榮獲當(dāng)場比賽的MVP（“最有價值球員”）。

北大數(shù)院男女生比例經(jīng)常保持在10：1上下。有人就得出結(jié)論：男女生在數(shù)學(xué)天賦上有差距，女生不適合學(xué)數(shù)學(xué)。吳清玉說，上小學(xué)、初中時，自己周圍有很多數(shù)理化成績特別優(yōu)秀的女生，但卻接收了“高中之后，理科學(xué)不過男生”等負(fù)面信息，加上一些家長也跟著這么說，不少女生灰心喪氣，留下負(fù)面心理暗示，造成數(shù)理化成績下降。吳清玉不信這個邪，一直給自己“堅持學(xué)下去”的正向鼓勵，咬定數(shù)學(xué)不放松，先后獲得“華羅庚金杯少年數(shù)學(xué)精英邀請賽”一等獎，“青少年國際城市數(shù)學(xué)邀請賽”金獎，“中國女子數(shù)學(xué)奧林匹克”金牌（第二名），“中國數(shù)學(xué)奧林匹克”二等獎。

2021年5月，在阿里巴巴全球數(shù)學(xué)競賽預(yù)賽的最后一天，吳清玉終于完成了因周末籌辦學(xué)生會“真人RPG”（一種游戲類型）和主持大三同學(xué)分專業(yè)講座兩個活動而攢下的作業(yè)，臨近下午6點才想起數(shù)學(xué)競賽，一問舍友，預(yù)賽截止日期就在第二天早晨8點。吳清玉趕緊打開電腦報名并做題。夜里2點，吳清玉感到大腦不轉(zhuǎn)了，就不停地喝水，再出去洗把臉，讓腦子清醒一些再繼續(xù)做。在凌晨四五點時實在太困了，最后一道題有點卡，她頑強(qiáng)地往前頂了一頂，回答了一些內(nèi)容。吳清玉最后獲得112分，在全球5萬名考生中居第一位，離滿分120分只差8分。

2020年放暑假時，剛結(jié)束大二學(xué)業(yè)的吳清玉，接到導(dǎo)師胡俊教授給的一個課題《任意維空間中單純型網(wǎng)格上的任意階連續(xù)協(xié)調(diào)有限元空間的構(gòu)造》。

1965年，我國中科院院士馮康教授針對大型水庫大壩計算問題，獨(dú)立于西方創(chuàng)造了一整套解微分方程問題的系統(tǒng)化、現(xiàn)代化的計算方法，即現(xiàn)在國際通稱的有限元方法。這個方法通俗地說，就是將復(fù)雜計算方法“化繁為簡”，分割成互連的小單元，算出較簡單的近似解，再推導(dǎo)計算出總的答案。類似于求解圓周率：用多邊形（有限個直線單元）逼近圓求得圓的周長。

胡俊對吳清玉說，這個方法雖然被廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)和科學(xué)計算中，是計算數(shù)學(xué)的重大成就，但是具有高階連續(xù)性單元的構(gòu)造只在一、二維空間被解決，而在三維、四維及任意維空間中，大多沒有解決。胡俊還說，你做這個“本研（本科研究）”課題，屬于初學(xué)乍練，不必太強(qiáng)求，先嘗試完成三維的構(gòu)造就行。

吳清玉想，本科生不能包裹在老師的羽翼下，要敢在科研風(fēng)口浪尖上起飛，敢闖別人沒闖過的路，要敢探索數(shù)學(xué)的“任意維空間”。整個暑假，吳清玉都埋在電腦和一堆驗算紙中，從二維到三維再到更高維空間，從連續(xù)性的零階到一階再到任意階，其構(gòu)造的復(fù)雜度和難度呈幾何式上漲，每向前一步都異常艱難。

吳清玉從胡俊教授要求的三維空間，算到了四維、任意維，在9月開學(xué)到11月初期間遇到攔路虎：在從二維、三維往任意維推廣的過程中，需要將一個復(fù)雜的算式化簡成一個簡單的表達(dá)式。形象地說，可以類似于將復(fù)雜的 1+2+3+……+n 化簡為簡單的 n（n+1）/2。

年底快到了，吳清玉肩上扛著科研、課業(yè)、學(xué)生工作三座大山，經(jīng)常干到深夜回宿舍，一看還有一堆作業(yè)沒做，頓時焦心如焚，蒙上被子“哀嚎”三五分鐘，等情緒稍有穩(wěn)定，爬起來猛攻作業(yè)。

2020年11月6日晚上11點，吳清玉作為數(shù)院學(xué)生會負(fù)責(zé)人，參與完紀(jì)念一二？？九運(yùn)動的合唱排練后，感到肚子餓了，獨(dú)自跑到北大南門外的南門翅客燒烤店吃烤串。一個人出來總是有些無聊，她便掏出手機(jī)，把之前遇到的難題翻了出來，邊吃邊思考。這時，剛剛合唱排練時一位學(xué)長的建議在她腦海中響起：“遇到這種復(fù)雜的與組合數(shù)有關(guān)的式子，可以考慮它的‘組合意義’?！眳乔逵耢`光一閃，隨著一串串羊肉串進(jìn)肚，那個復(fù)雜的式子也因澆灌了“組合意義”，在她的腦海中生長、清晰起來。身邊沒帶筆和草稿紙，吳清玉便在手機(jī)里簡單驗算后，將這一結(jié)果用語音發(fā)給一起合作課題的學(xué)長。倆人都對這一突破感到異常興奮。

吳清玉從燒烤店一路跑回宿舍，拿出紙筆再次驗算。和學(xué)長再三確認(rèn)正確性之后，高興得直蹦高，順手把這個消息發(fā)在微信朋友圈里：去翅客吃了個夜宵，把卡了我兩個月的組合恒等式算出來了，我好起來了，哈哈……這時快半夜12點了，同學(xué)們接二連三給她點贊。吳清玉睡不著覺，出門騎上單車，圍著未名湖狂奔兩圈。

吳清玉是00后。別看她年齡不大，“提干”卻有十幾年：從小學(xué)就開始當(dāng)班長，初中當(dāng)過班生活委員兼體育委員，高中還是班長。上大學(xué)后，不僅當(dāng)班長，還被選為院學(xué)生會執(zhí)委會主席、院學(xué)生團(tuán)委副書記。小學(xué)當(dāng)班長時，覺得挺光榮，后來干時間長了，漸漸感到這是一份責(zé)任：不但平時比別人多出力，關(guān)鍵時刻還要站出來扛事兒！

初中擔(dān)任班生活委員兼體育委員時，發(fā)現(xiàn)個別同學(xué)一打掃衛(wèi)生就開溜，牛氣哄哄得沒人敢管。吳清玉眼里揉不得沙子：“這事兒，我得站出來管！”她追上帶頭溜號的同學(xué)，抓著他的脖領(lǐng)子，愣是薅了回來。同學(xué)一看：“服氣！”

元旦前夕的新年晚會，是北大數(shù)院學(xué)生會的保留節(jié)目。上大二的2019年10月，在討論晚會籌備事宜的會上，大家都反映，往年晚會主題與晚會內(nèi)容關(guān)聯(lián)不大，顯得非常雞肋。在集思廣益確定主題為“π案驚奇”后，吳清玉開始思考怎么讓晚會主題不再雞肋，真正地融入晚會血肉中?！唉邪阁@奇”是古代章回小說“拍案驚奇”的諧音，有豪俠之氣，一個中式古風(fēng)的江湖故事，漸漸地在吳清玉的腦中成型，她決定將到場的同學(xué)一同拉入這個故事。

晚會場地布置，是將同學(xué)拉入故事的關(guān)鍵。紅燈籠必不可少;吃的謝絕以前的蛋糕、曲奇等西餐，全部換成帶籠屜的叉燒包、蝦餃、流沙包等中式餐點，不夠吃再來上一大盤水餃;擔(dān)任“跑堂”的同學(xué)，男的穿“店小二”中式對襟短衫，頭戴小布帽，女的穿長長的麻布連衣裙，如彩云飄飄。

現(xiàn)場參加晚會的同學(xué)足足來了三四百人，古樸的主題、豐富多彩的節(jié)目、精致有趣的獎品，不光吸引了數(shù)院同學(xué)，更有不少其他院的同學(xué)，隨他們在數(shù)院的朋友一同前來。他們評價這臺晚會“有代入感，讓人深陷其中?！?/p>

從大一到大三，數(shù)院同學(xué)要面對雙學(xué)位、本研、分系（分專業(yè)）等問題。院學(xué)生會每年都會定期召開交流分享會，邀請有經(jīng)驗的學(xué)長、學(xué)姐“現(xiàn)身說法”，為同學(xué)們介紹各專業(yè)情況，給出參考建議。可這些受邀的分享者，承擔(dān)的不是個簡單差事：他們已是高年級學(xué)生，都面臨學(xué)業(yè)、升學(xué)、科研、實習(xí)等壓力，難有充足時間準(zhǔn)備出細(xì)致詳盡的分享，有的找個理由就推辭了。面對這個難題，吳清玉發(fā)揮她“社牛（社交強(qiáng)人）”屬性，每次都要詢問三四十個同學(xué)，好話說盡動員來做分享，被“無情”拒絕十幾次、二十幾次后，終于為幾場交流分享會找到了合適的人選。

吳清玉發(fā)現(xiàn)，交流分享會不解渴，很多問題需要和教師面對面交流才行。在數(shù)院老師的牽頭下，吳清玉舉辦名為“赴飯空間”午餐會，約請幾位青年教師與同學(xué)交流，每學(xué)期下半段開展，每次三五位老師，十幾位同學(xué)，一學(xué)期十來場，最大限度滿足了同學(xué)們的需求。

吳清玉在數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)中研究的是“任意維”空間領(lǐng)域，在數(shù)學(xué)專業(yè)之外的“任意維”空間中，她同樣做得不亦樂乎。

責(zé)任編輯：周瑩瑩