英才计划：开启科学研究之门

1 年前，当我和数百名学子在科学会堂参与海选的时候，完全不会想到，参与英才计划的过程，是一段如此奇妙的旅程：它指引着我从0 到1，再为我点亮一座通向∞的灯塔；这一路，充满了探索的艰辛和发现的乐趣，令人欲罢不能。

初中阶段培养了我对数学的浓厚兴趣，并打下了坚实基础。但那时的我，对数学的理解还停留在做题层面，虽然幸运地入选了英才计划，但我并不了解它，更不了解用数学研究科学问题，改变现实世界的一般过程。在我想象中，它可能是一系列高难度的培训课，或者是一些有意思的实验题目，我们认真听讲，照猫画虎，拓展知识的边界，学会新的技能，最后考试，独立解决一个答案已知的问题，只要和“标准答案”尽量接近，就可以顺利结业了。可事实证明，我完全想错了。

解决问题的第一步：在实践中发现问题

在英才计划的世界里，根本不存在什么“标准答案”，甚至连课题本身都还没有成型，需要在导师的帮助下，通过自己的实践，正确地发现问题、定义问题。所以，当我第一次与导师吴昊教授进行线上会议，我期待着他告诉我研究课题是什么，怎么研究，要解决哪些问题，会有哪些难点；他却期待着我告诉他，我想做什么，在做什么，了解过哪些背景信息，有过什么思考，什么发现，什么疑问。那一次的沉默和冷场，现在想起来却是导师“授我以渔”的开始，至今令我印象深刻。

导师很有经验，完全明白我这个科研“小白”的思维定式，更明白如何打破它。在定期召开的会议中，他从科学研究的一般流程，当前应用数学研究的前沿方向谈起，让我慢慢明白了，自己的科研之路一定只能用自己的智慧照亮。他从不重复在指导过程中提到的关键词，有时还刻意不说清楚；他坚持要我自己搜索，自己理解，打造属于我自己的锋利的思想之矛。

在一次次思维激荡的过程中，我慢慢从不解和沉默中走出来，越来越多地知道我想做什么，在做什么，慢慢把我前进道路上的不明之处凝聚成一个个问题，通过有组织的、专业的语言和文字表述它们，通过导师的引导，我找到了澄清和解决的方向；我知道，我已经走在了正确的道路上。我也能感觉到，导师的话语中，渐渐增加了“孺子可教”的欣喜。

时间很快来到了6 月，“深度学习神经网络”“偏微分方程数值解”“气候动力学和ENSO 预测”……这些看似无关的关键词，产生了奇异的化学反应，我的研究课题也适时地定下来了。回头看看半年前懵懂的自己，才发现不知不觉间，已走过了很长的路。

科研实践的基本能力：学我所需，践我所学

英才计划不是温室大棚，它更像是一片自由生长的雨林。在成长的过程中，我最切身的感受就是，太多的知识需要理解，需要在实践中固化为自己的能力。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，在解决问题中获得的经验，才会深深地刻在大脑的最深处，急用先学，终生难忘。

从科研需要出发， 我学会了Google Scholar、知网学术论文搜索和研读，Excel 和Power Query 数据处理技能，自学了线性代数和图论相关知识，深化了Python 编程技巧，搞明白了GPU 计算和CUDA 环境的软硬件搭建，远程SSH 云服务器和FTP 文件传输……没有英才计划的洗礼和鞭策，我不可能在如此短暂的时间里，掌握如此丰富的技能。

数学方法研究ENSO 预测：志存高远，脚踏实地

ENSO 是“厄尔尼诺和南方涛动”的缩写，ENSO 预测就是预测未来数年厄尔尼诺/ 拉尼娜现象发生的时点和历程，由此预判全球气候变化，为粮食安全、防灾减灾提供决策依据。导师在第一次线上会议谈及应用数学的前沿方向时，就提到了气候预测方向，但那时的我还难以理解数学和气候的关系。在后来的讨论中，导师又多次提及气候动力学和气候预测对于地球的重大意义，让我慢慢感觉到这个研究方向的潜力。

数学是我从小热衷钻研的科目，“用数学让世界更美好”也是我一直以来的愿望。如果能够以数学方法帮助人类更深刻地认识气候变化规律，那将是我长久以来美好愿望的一次重要实现。

在导师的影响和推介下，我的研究方向逐渐在气候预测方向落了地。在阅读文献的过程中，我又注意到ENSO预测的主流方向正在从偏微分方程模型数值解的主流方案，转向大量观测数据以深度学习神经网络工具外推的新兴方向。即便如此，神经网络的实现过程中，还是涉及了大量的算法实现和优化，反过来进一步加深了我对“用数学让世界更美好”的理解。

在研究过程中， 我发现了现有ENSO 预测算法中的一些不足，提出了将Nino3.4 区域的SST 数据通过复用邻接矩阵信息，利用广度优先搜索思想进行分组归一化的创新思路，切断了无关节点信息之间的相互影响，并且实现了这一优化，切实提高了ENSO 预测的精度。我的研究仍留下了一些可改善的空间，我相信在后续的研究中，我能够把更多的小优化，积累成气候预测能力提升的大改进，为我深爱的地球作出自己的贡献。

英才计划开启我的未来之路

参加英才计划，是我第一次以科学研究的一般流程，发现和解决一个现实世界的问题。在入选的那天，我无法想象我能顺利提出问题、完成研究，获得丰富的能力和经验，还荣幸地成为英才计划的优秀学员。感谢英才计划和导师，推动着我成为了更好的自己，让我在科研之路上看到了远方微弱但激动人心的光，开启了我全新的未来之路。

ENSO 预测改进的一小步，是我个人成长的一大步。未来的我，必将投入自己全部的激情和能力，不负英才计划和导师的培养，把自己在人生每个阶段努力前行的一小步，汇集为“用数学让世界更美好”的一大步。

秦语瑄

2022 级英才计划数学学科学员就读于上海市民办平和学校，师从同济大学数学科学院吴昊教授，完成课题“分組归一化：基于图神经网络的厄尔尼诺南方涛动预测研究”，入选2023 中国科协青少年国际交流项目冬令营终评环节。曾获AMC 12 Top 1%，2021 杜克数学大会个人和团队金奖，美国站中国代表队成员；2022 普林斯顿数学挑战赛（PUMaC）团体第四；入选2022 斯坦福数学夏校（SUMaC）；获丘成桐中学科学奖国内赛区二等奖。