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直博北大!这里的“精彩”她都知道

北京大学 北京大学 2023-04-14

今年,正在北京大学电子学院攻读博士学位的陈心羽即将毕业。五年前,她从华中科技大学以直博生的身份入学北大,选择光纤通信作为自己的研究领域,并以优异的成绩在北大获得“博士研究生校长奖学金”。

学语言、跳街舞、拍vlog,她的兴趣爱好丰富多彩;拿专利、发论文、获得博士生校长奖学金,她的学习科研成果令人称赞。

但在这些精彩背后,陈心羽也曾经历过举棋不定的彷徨,也曾付出过无人知晓的努力。也许唯有如此,她的燕园时光,才真正担得起“精彩”二字。

陈心羽在实验室调仪器


研究还原光信号的本真

复盘是实验中很重要的环节,这不仅能在全局的把握中注意到此前忽略之处,还能调节思维,重新思考方案的最优解。

现在的我们,正拿着手机顺滑地浏览“北京大学”微信公众号,但如果没有网络或者出现网络卡顿,不仅我们的上网体验会大打折扣,就连日常生活的便利性也会大大降低。陈心羽的研究,就是围绕高传输速度的“光网络”展开的,她的研究对象可以被看作是全球通信网相互联的基础——光纤通信传输。相较于电通信,光纤具有体积小、低干扰、传输距离长、传输容量大、经济节能等优势。打个通俗的比喻,比如在高速公路上行车,我们将传输容量理解为路的宽度,电通信一次只能让1辆车经过,而光通信能够让10辆甚至100辆车通行,大大提高了数据的传输速度和效率。但是,在高速率大容量的长距离传输中,光信号功率的不断增加,将会导致信号和光纤之间开始出现非线性相互作用,即“非线性效应”。这种效应使得传输信号严重失真,限制了光信号传输的能力。在光纤的“非线性效应”影响下,或许越洋视频电话不再清晰流畅,或许“世界杯”比赛直播的精彩一瞬会因屡屡卡顿而错过。

陈心羽的研究,便是在朝着解决这一问题的目标前进。她在博士阶段师从北大电子学院张帆教授,在团队中致力于研究其中极具现实研究意义的方向——超高速、大容量光传输系统中的“非线性补偿”技术,这是光通信未来十年关键技术挑战之一。

她通过算法,把“非线性补偿”考虑在编码和调制的方式中,将其作为一个辅助性工具,把受畸变的信号恢复出来,还原真实话语和图像,达到信息完整传输的目的。

陈心羽的研究内容:非线性频分复用系统中的时频二阶均衡

2022-2023年,陈心羽在A类SCI期刊上发表研究论文4篇,并成功申请到一项专利——一种基于神经网络的时频二阶均衡方法及通信系统。在这项专利中,她提供了一种具有更高均衡性能的时频二阶均衡方法,减少了计算噪声和传输失真的影响。2021年光电子与通信国际会议(OECC)和亚洲通信与光子学国际会议(ACP)上,陈心羽共发表了3篇会议论文并做口头报告。其中两篇以第一作者身份发表的Post-deadline论文,代表了该工作在相关领域的领先水平。另一篇以共同第一作者身份发表的论文获得了“最佳学生论文奖”。

陈心羽在ACP会议现场

一项项科研成果的获得,陈心羽表示,这离不开及时复盘和记笔记的好习惯。复盘是实验中很重要的环节,这不仅能在全局的把握中注意到此前忽略之处,还能调节思维,重新思考方案的最优解。做完实验后,笔记则是陈心羽的另一帮手。她会记录下实验过程中用到的器材与值得注意的要点,下次做实验时再回顾它们。这两个小习惯让她在科研学习中更有效率。


动力‍“要值得被信任”

虽然大家来自不同的国家、不同的学校,但是只要你在科研上有困难、有问题他们是会及时、热情地与你去沟通。科学无国界,真的是这样。”

在旁人看来一帆风顺的学业与科研中,陈心羽却经历了一段漫长且黑暗的时期。那时候,她初入光传输算法研究领域,遇到各种各样的问题和挑战,有过自我怀疑,甚至起了中途放弃的念头。
2020年,陈心羽正在上博士二年级,受疫情影响基本居家学习。不能做实验,交流也不便,唯有网络上的文献可供参考······此时的研究条件非常有限,研究领域也尚未有特别成熟的成果,可供借鉴的成绩和能够互相交流讨论的群体都很少。举棋不定时,北京大学电子学院光通信与光子学教授、陈心羽的导师张帆对她说:“你已经积累了这么多了,我觉得你可以再坚持一下。”这给迷茫纠结中的陈心羽一颗定心丸,“再坚持一下”的信念支撑她接着向光传输算法领域发起挑战。专业领域相对小众,国内研究团队很少,陈心羽抱着试一试的心态给国外的研究团队发邮件,询问他们的看法和解决问题的方式,并很幸运地得到了回复。邮件中来自大洋另一端的建议和探讨,一方面给了陈心羽思路上的启发,另一方面也让她备受鼓舞。她说:“虽然大家来自不同的国家、不同的学校,但是只要你在科研上有困难、有问题,他们是会及时、热情地与你去沟通。科学无国界,真的是这样。”

就这样,陈心羽默默地阅读文献,通过网站与世界各国的研究者讨论,积累下了前期的理论成果。博士三年级时回到学校,陈心羽把自己的想法向导师张帆阐述,得到了张老师的支持与肯定,于是她正式着手进行实验,推进论文完成。博三下学期,她的第一篇论文顺利地发表了出来。如今回首过去的一幕幕,她感慨:“那段时间是最磨练心智的时候,熬过去了,一切都能迎刃而解。”

陈心羽生活照

在每一个潜精研思的日子里,陈心羽也努力让自己的生活最大限度地有趣起来,奔赴在自己的热爱里,让日子充满动力。除去早九晚九的科研时间,她充分利用碎片化时间发展自己的兴趣爱好,探索更多的可能性:她热爱语言,利用每天早饭的时间学习英语,通过北大的社团学习了韩语和粤语;她喜欢跳舞,每周2-3次的舞蹈课程让她打开自己、充分释放;她留心生活,将自己的日常剪辑成视频,留作回忆;她喜欢画画,每晚结束了一天的科研,平板电脑里的画板便是她挥洒想象的天地。

陈心羽在舞蹈班

这些看似与科研并无关系的兴趣和活动,却在潜移默化地支撑着她越走越远。现在的她活泼开朗,这是跳舞带来的改变。从最初不敢直视镜子的不自信,到后来慢慢敢于表现自己、逐渐变得外向大方,她说:“跳舞让我害羞的性格打开了,我现在和大家的交流也变得更积极主动。”正因为有这些兴趣爱好的滋养,陈心羽在枯燥艰难的科研学习中能做到有张有弛、游刃有余。

陈心羽制作的Vlog

兴趣之外,陈心羽科研的动力还来自各个方面:她的父母不会限制她的任何选择,但要求她承担选择后的责任。她的朋友给予她很大的支持,在疲惫时可以向她们敞开心扉。她的导师逐字逐句地为学生们改论文,引导她不断进步。陈心羽说:“我觉得不能辜负他们的期待,要值得被信任。”‍

在燕园的这几年,陈心羽非常感谢导师和同门的兄弟姐妹。从前她认为,大学教授可能更多的是宏观指导,但张帆老师在自己擅长的专业领域里亲力亲为教导,同组师兄师姐们也是手把手地带组里的科研新手一步步探索科研之路。

课题组成员在实验室

让她印象最深的就是组内一起熬夜做实验的日子。一个冬夜里,组里的实验一直到了夜里还没有结果,陈心羽看了看手表的指针,已经是凌晨12点多了,大家一筹莫展地坐在实验室,不得其解。这时候,张帆老师从隔壁办公室走进实验室,和同学们一起讨论,为他们想办法出主意。在老师的指导下,大家终于找到了推进实验的方法,而此时已是凌晨一点多了。

在陈心羽看来,张帆老师表面上看起来很严肃,但内心却很细腻、丰富,也是一位非常细致、追求完美的老师。在他的身上,陈心羽看到了科研人的严谨与坚持。

陈心羽课题组成员在燕园里


心态“找到属于自己的节奏”如何看待外界的眼光和变动、如何面对来自环境的比较和竞争,其核心仍在自我的修炼。未名湖畔,郁郁红楼错落有致,曲径通幽处,总有不同的惊喜和亮点。在燕园,陈心羽最大的收获之一便是建立起良好的心态。她一直记得孟子的一句话——“心勿忘,勿助长也”,意在要点点滴滴积累,不用操之过急。如何看待外界的眼光和变动、如何面对来自周围人的比较和竞争,其核心仍在自我的修炼。

博士五年下来,陈心羽在增长专业本领的同时,也锤炼了自己的心智,这让她面对学习或生活中的得与失,心态逐渐放平、不再焦躁,“只要把自己的事情做好,找到属于自己的节奏,做到最舒服的状态,结果就不会太差。”

陈心羽课题组女博士团

五年一晃而过,今年即将博士毕业的陈心羽决定从事光通信领域的相关的工作。她看重学术研究在实际中的应用,希望将自己在学校偏理论前沿的研究应用到现实生活之中,希望能深入产业界,把学到的理论知识进行充分实践,正如她所说:“我是个务实的人。”

更宏大的愿景也潜在心间。陈心羽说,光电行业有其特殊敏感性,在这一领域,我们受到一些其他国家的技术限制,她常常想,自己作为年轻一代,如果我们每个人都努力做出一点突破,我们会不会就能少受别国的打压限制。

是的,即将步入工作岗位的陈心羽务实、专注、开朗、自信,怀揣梦想,坚持内心,将会在追“光”之路上越走越远。


博士研究生校长奖学金


博士研究生校长奖学金是北京大学设立的荣誉性最高、资助额度最大、影响范围最广的研究生奖学金,在研究生的招生、培养和奖助等方面发挥着十分重要的作用。希望全校研究生以这些优秀的博士生为榜样,刻苦学习、不懈努力,成为“有理想、有本领、有担当”的拔尖创新人才。



来源:北京大学融媒体中心、北京大学研究生院

采写:钟润文、阿部美佳

图片&视频:受访者提供

排版:孙萌

责编:王嗖嗖、李霁


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