世上万事万物，有阴就有阳，有矛就有盾，有正就有反。比如说，有黑暗就有光明，有邪恶就有正义，有物质就有反物质。那么是不是以此可以类推，有问题就有反问题呢？答案是肯定的。反问题就像正问题的“反面”，把输入和输出反过来，形成了一个新的问题。学术界通常会研究已知原因、过程，然后探索结果，这就是正问题。那么，相对应的就有两种反问题：一种是已知模型和输出，去寻找未知的输入，另一种则是已知输入和输出来反求模型或模型参数的系统辨识问题。北京理工大学教授、博士生导师、深圳北理莫斯科大学双聘教授张晔，就是一位专门研究不适定性反问题的正则化理论，还有具体物理学中反问题的算法设计的专家。他还是深圳北理莫斯科大学数学系的中方主任，以及莫大-北理-深北莫计算数学与控制联合研究中心的执行主任呢。他的主要研究领域是数学物理反问题的数学建模、数学理论和科学计算。经过多年在反问题领域的深入研究，他积累了深厚的学术知识和理论基础，并且在实践中发展应用，为我国的反问题研究领域做出了很大的贡献。
兴趣指引，负笈海外求真知 数学物理反问题是源于物理、生物、医学、地质等众多科学领域中的实际问题，经过数学建模而产生的一个新兴交叉学科领域。 顾名思义，反问题是相对于正问题而言的。所谓正问题，一般是按着这种自然顺序来研究事物的演化过程或分布形态，起着由因推果的作用。反问题则是根据事物的演化结果，由可观测的现象来探求事物的内部规律或所受的外部影响，由表及里，索隐探秘，起着倒果求因的作用。可以看出，正、反两方面都是科学研究的重要内容。 反问题其实是无处不在的，在关系国家命脉的经济生产和国防军事领域中，反问题更是常见。比如，跟人类健康福祉密切相关的无痛无损伤、在体表进行测量的医学诊疗方法；还有与环境控制相关联的污染源探测；材料科学中从材料表面探测内部缺陷的无损探伤，还有海洋探测、空间探测、医学成像等等。 近三十多年来，数学物理反问题已经成为了应用数学中发展最快、成长最迅速的领域之一啦。之所以这么火，很大程度上是受到其他学科和众多工程技术领域的应用中产生的迫切需求所驱动。虽然一些经典反问题的研究可以追溯到很早，但反问题这个学科的兴起却是最近几十年的事情哦。在科学研究中，我们经常要通过间接观测来探求位于不可达、不可触之处的物质的变化规律；生产中，我们也经常要根据特定的功能对产品进行设计，或按照某种目的对流程进行控制。这些都形成了各种形式的反问题。可见啊，反问题的产生是科学研究不断深化和工程技术迅猛发展的结果，而计算技术的革命又为它提供了重要的物质基础。 张晔从浙江大学毕业，拿到了信息与计算科学专业的理学学士学位，然后又获得了去莫斯科国立罗蒙诺索夫大学攻读硕博士的机会。因为他受到了大学物理老师诸葛向彬教授和学士论文指导老师程晓良教授的影响，对物理产生了浓烈的兴趣，所以他一到莫斯科大学就转到了物理学院，这个培养出8位诺贝尔奖获得者的学院。 在那里，他学到了很多跟物理相关的数学知识，也学到了跟数学相关的物理知识，这让他觉得数学和物理真的是相得益彰。后来，他又进入了由20世纪苏联著名数学家Tikhonov院士（也是反问题正则化理论的创始人）创建的莫斯科大学数学物理反问题研究组进行学习。在那里，他认识到了反问题研究的魅力，并且深深地爱上了这项研究。 2014年，他在莫斯科国立罗蒙诺索夫大学博士毕业后，去了瑞典厄勒布鲁大学开展博士后研究，并获得了长聘研究员的教职。2017年，在德国洪堡基金的资助下，他进入了德国开姆尼茨工业大学做博士后研究，在以反问题正则化理论研究闻名于世的开姆尼兹反问题研究组工作，合作导师正是该研究组带头人B.Hofmann教授。 在瑞典工作期间，他还主持了1项中瑞合作数学类项目，参与了5项应用类科研项目，其中有4项是与液相色谱法相关的瑞典自然基金项目和瑞典工业部项目，1项是关于生物制药的瑞典重点项目，他负责的是“数学建模和软件开发”子课题。 在多个国家辗转学习，丰富的海外求学和科研经历，让他的视野更加开阔，让他的科研思想更加多元文化思考，让他的科研能力更加再上一层楼。 矢志不渝，积极创新报祖国 只有不断的创新才能持续发展，才能使科研或学术研究更进一步，也正是因为对于科研的认真探索，多年来，张晔专注于数学物理反问题的数学建模、正则化理论和科学计算研究，并紧跟国外相关研究的最新动向，吸取宝贵经验，他的研究取得了一系列佳绩。张晔在应用数学和统计学的国际顶级杂志发表高水平论文40多篇，提出并研究了广义渐近正则化理论，从一个崭新的视角研究了加速正则化算法和反问题误差估计的不确定量化，发表的其中一篇文章被评为高被引论文，成为国际知名杂志Applicable Analysis自2011年以来最受欢迎的文章之一（排名第一）。此外，张晔编写的软件AIDA还成为生物制药分离科学目前三个最通用的软件之一。 2019年，结束了海外12年的求学和科研生涯，张晔回到国内，担任北京理工大学数学与统计学院和深圳北理莫斯科大学双聘教授。此时，张晔将研究重点放在不适定性反问题的正则化理论研究上，并同时关注其在自然科学的应用探索，力求在反问题正则化理论及与之相关的应用领域取得一流的原创性科研成果。 回国后，张晔在国家的支持下全身心投入科研，与国内反问题研究团队紧密合作，研究液相色谱法反问题的数学建模和新正则化方法。这项技术可以把混合物中的不同成分进行分离和提纯，广泛应用于化学、制药、生物医学、食品工业等领域，特别适用于需要高度提纯的产品。 以生物制药为例，张晔的目标是开发一套适用于生物制药的液相色谱法。他从最基础的物理机理出发，将基于实验室的传统一维数学模型推广到适用于药厂环境的高维模型，并基于间断有限元方法和奇异摄动理论中的渐近方法，开发出相应的快速数值求解算法。 张晔和团队以液相色谱法为技术，以生物分子间的相互作用关系为研究目的，以高维偏微分方程为数学模型，以非线性反问题的新正则化方法为研究手段，发展出一套刻画大分子间相互作用的高效数值算法，并打造出适用于大部分生物分子液相色谱法的“一体化”软件平台。这项成果为生物分子液相色谱法提供了理论支持，解决了我国生物制药中高精度分离的难题，为中国生物制药业的发展奠定了坚实基础。 在过去的两年多时间里，张晔在多个现代化生产和生活领域取得了优异的科研成果，并荣获2022年世界数学家大会的Kovalevskaya奖。目前，他正在主持国家重点研发青年科学家项目、北京市重点项目、国家自然科学基金面上项目、广东省和深圳市等多项省部级项目。未来，他还将深入人工智能、信息安全技术、复杂的数学建模，以及超级计算中心等相关领域开展研究。 创新无止境，开拓正当时。展望未来，张晔的目标很明确，那就是引领反问题研究的新方向和新领域，为我国在反问题研究领域扩大国际影响力做出更大贡献。
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