吕琳媛：在复杂世界里简单前行

编者按

“中国青年女科学家奖”是欧莱雅和联合国教科文组织“为投身于科学的女性”计划在中国的发展和延伸，由中华全国妇女联合会、中国科学技术协会、中国联合国教科文组织全国委员会以及欧莱雅中国于2004年联合设立，已成为专门面向广大女科技工作者的全国性奖项。截止第19届，共有204位女科学家脱颖而出，她们弘扬科学家精神，矢志科技报国。女科学家，一代耀一代。

果壳采访了第十九届“中国青年女科学家奖”的部分获奖女科学家，让我们一起听听她们与科学的故事。

被采访者：

吕琳媛 中国科学技术大学网络空间安全学院/复杂系统与复杂网络

很多次，在科学家颁奖典礼现场，长着一张娃娃脸、身材娇小的吕琳媛经常被误认为是替老师来领奖的学生。但实际上，作为中国科学技术大学网络空间安全学院的教授、数据空间研究院复杂系统与社会计算研究所所长的她，已是国际知名青年学者，也是复杂性科学研究领域为数不多的女性青年领袖。她曾获2018年《麻省理工科技评论》中国区“35岁以下科技创新35人”、2021年科学探索奖。2022年，她因在网络信息过滤领域的开创性贡献荣获国际网络科学学会“Erdős-Rényi Prize”，成为该奖项设立12年来首位亚洲地区获奖者。因其卓越的科学贡献，2023年，她又获得了“中国青年女科学家奖”。

由于长期从事复杂系统与复杂网络研究，吕琳媛养成了系统观念和网络思维，她也总是以此视角审视这个复杂的世界，探索和理解事物发展背后的特征和规律——在研究方面如此，在生活中亦然。

复杂世界，简单规则

2008年，吕琳媛从北京师范大学系统分析与集成专业毕业，前往瑞士弗里堡大学物理系跟随张翼成教授攻读博士学位，成为张教授的第一位女博士。张翼成教授师承意大利统计物理学家乔治·帕里西（Giorgio Parisi），后者因在“理解复杂系统方面的开创性贡献”获得了2021年诺贝尔物理学奖。巧合的是，在诺贝尔物理学奖揭晓的前一个月，吕琳媛也因在复杂系统领域的贡献获得科学探索奖。这也凸显了复杂性研究日益重要的科学价值，折射着科学研究的开放性传承。

吕琳媛受邀在2022年青年科学家50²论坛演讲，分享题目为“探索复杂世界的简单规则”

对于她所研究的“复杂系统”，吕琳媛经常用一个简单的例子来解释：天空中翻飞的鸟群，它们成群飞行，形状千变万化，时而像飞机，时而像水母。遇到障碍物时，鸟群能自动分流，绕开后又能合成一体。这种鸟群形态的迅速变化并不是被某一只经验丰富的头鸟所指挥，而是通过鸟与鸟之间的相互作用而实现。研究发现，每一只鸟只需遵从三个简单的规则就可以重现鸟群飞翔的特征：（1）尽可能靠近自己视野内的邻居；（2）和视野内其他的鸟保持方向一致；（3）当和其他鸟靠太近的时候，立刻调整方向避免发生碰撞。这些规则便出自帕里西教授的《随椋鸟飞行》一书，吕琳媛提到，“帕里西教授年轻时就对鸟群特别感兴趣，正是他的研究揭示了鸟群的复杂性涌现机制，并解决了如何构建模型来量化鸟和鸟之间的相互作用的难题，这一方法后来被广泛应用于菌群、大脑神经元网络等复杂系统的群体动力学研究”。

对于鸟群这样的复杂系统，只需对系统中的每个个体施加简单的约束，便能在宏观尺度上涌现出个体所不具备的新的特征、功能和现象。复杂系统的简单规则具有普适性，其机制存在于生活的方方面面，如生命系统、生物群落、技术系统、社交网络甚至城市系统等。

科研之路，重在热爱

起初，吕琳媛研究的重点在于对经济系统的分析。在发表了几篇新信息经济理论的论文后，她敏锐地察觉到，随着社交网络与移动互联网的快速兴起，对于海量网络数据的分析与挖掘将成为各个领域的重要基础性问题。尽管当时这还远不是一个热门领域，但她坚信这是未来极具潜力的方向，于是毅然将研究重心转向了复杂网络信息挖掘。2009年前后，吕琳媛成为了最早一批系统研究网络重要节点挖掘和链路预测的青年学者。

读博期间，她发表了二十多篇文章，随着她的研究被不同领域的人所关注，文章的引用也爆发式增长，她因此被学术同行戏称为“链路预测小公主”。博士毕业，年仅27岁的吕琳媛被聘为杭州师范大学的特聘教授。很多人吃惊于吕琳媛读博期间的效率。“当你全身心地对一件事投入持久的热爱与激情的时候，灵感可能在某一时刻迸然井喷，取之不竭。”在这一过程中，正反馈的激励会像雪球一样越滚越大，带来巨大的精神满足和现实成果。

吕琳媛的代表性成果“DHC定理”的发现，就源自长久专注时的灵光一现。2015年的一天，在设计一个重要节点挖掘算法模型时，她突然意识到三个已知的指标，即网络节点的度（Degree），H-指数以及核数（Coreness）可能存在某种关联。她迅速对这个猜想进行验证，结果确实如此。经过进一步研究与论证，一个在数学上严格收敛的完整序列被发现。三个广为人知、但长期被认为彼此无关的节点属性之间事实上存在着紧密关系，这一关系简单而优美。有了这一发现，人们只需节点的局部信息便可快速获知节点的核数，进而知晓节点在网络全局中的位置。这是局部对全局的蕴含，也是局部与全局的统一。DHC定理后来被证明是网络的基础性定理，具有普适性，可以应用于多种不同结构和类型的网络，成为分析和挖掘网络的有力工具。

2018年，吕琳媛将复杂性科学的方法拓展到经济学领域，与导师张翼成教授以及电子科技大学周涛教授合作出版了从信息角度研究经济结构的著作《重塑》，引发经济学界的积极反响。此外，吕琳媛也一直在推动将复杂网络的理论和方法应用于跨学科的难题中；比如预测宏观的经济指征，识别产业供应链易被“卡脖子”的地方，或是揭示大脑的信息处理机制以及退行性大脑病变的致病机理等。

随着研究和跨领域合作的进一步深入，吕琳媛团队开始将目光聚焦在基于高阶框架的网络信息挖掘上。她带领团队从国家重大战略需求中提炼关键科学问题，着手将研究成果应用到网络空间安全治理、供应链风险分析等国家重大战略领域。

从基础研究到应用基础研究，从兴趣驱动的单兵作战到协同兴趣与目标的有组织科研，吕琳媛和她团队的学术研究迈向了新的阶段。

穿越复杂，追寻意义

“博士毕业后的五年对科研工作者来讲是一个关键期，同时也是比较容易迷茫的阶段，这时便尤其需要找到我们的意义坐标，也就是一个主题；有了这个主题，就会清楚明确各项事务的优先级。它不是一个短期的任务，也不是某几个指标化的KPI，而是一个相对长期的使命和愿景。这个指向在一个周期内是相对确定的，决定着我们生活和工作的意义和价值。”吕琳媛总是用系统观念、整体指向将自己从繁琐之中抽身，从一个相对大的时空尺度构建自己的坐标。

除了个人成长，吕琳媛也尝试用复杂性思维去解决工作与生活中的许多问题。最近，她也在考虑孩子上小学的问题。在她看来，子女的成长与教育也是一个复杂系统，哪科不好就针对性补习是解决不了根本问题的。她曾参与有关青少年大脑发育的科学研究，实验结果表明，适当减少孩子的学习时间、增加玩耍的时间，反而能促进其学习进步。她也希望孩子未来成绩优秀，但她不希望孩子成为一个“单向度的人”。客观的“卷”是无法避免的，但作为母亲，她希望给孩子的成长搭建一个相对宽容、开放的环境，多接触自然、参加运动，让孩子在学习、玩耍的过程能够找到自己的意义坐标，平衡好学习与生活。

对于研究团队，吕琳媛也将其看成一个系统，注重成员之间的互动和对学生的培养，倾注了许多心血。2012年博士毕业时，吕琳媛放弃了留在瑞士的机会，也拒绝了一些大数据公司的邀请，毅然回到国内高校成为了一名青年教师。看着学生们一天天成长，吕琳媛体会到巨大的幸福感。“学生的进步比我自己在科研工作上的进步更有成就感。”像她的导师一样，她也努力为学生争取参加国际会议、去世界顶尖高校学习的机会。因为自己的成长经历，她在培养学生的时候，十分注重给予正反馈激励。无论他们将来如何发展，她都希望他们能培养和塑造出良好的复杂性思维。

2023年吕琳媛团队毕业留影

此外，在更广泛的意义上，科学研究本身也是一个系统工程。“作为一个复杂的社会性活动，科学研究需要更多组织、更多个体的参与，特别是对青年科研工作者的支持。”吕琳媛也努力用自己的力量去影响更多青年科研工作者，和他们一起成长。在2023年第十一届全国社会媒体处理大会上，SMP-IDATA晨星青年基金首次发布，吕琳媛团队支持了其中的五项研究课题开展面向国家重大战略需求任务的应用基础研究。“未来，在基金的支持下，重大任务需求、应用基础研究、青年人才培养，三个方面会相互支撑，相互协同，共同推进。”

当被问及女性科学家遇到的困难时，吕琳媛认为，女性科研工作者会更加艰辛，更需要社会的信任和理解，还有家人的关心和支持。最近两年，她的研究团队发展特别快，人数超过了50人。她经常出差，每月能回家的时间屈指可数，承诺家人的空余时间经常会被各种事务占用。她调侃说：“可能对孩子来讲，妈妈经常都在手机里。”对她而言，个人与团队已经成为了命运共同体，这既包括了研究团队，也包括了家庭团队，后者始终是她拼搏奋进的坚强后盾。“我希望未来可以做得更从容一些，在两者之间做到更好的平衡。”

采访：程观

撰文：郭廓

编辑：小庄、吴欧

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