英才計(jì)劃：讓中學(xué)生參與科研

校內(nèi)的宣講會(huì)上，我第一次了解到英才計(jì)劃，具體的宣講內(nèi)容已記不太清了，但是，英才計(jì)劃的核心——“中學(xué)生科研”的概念卻像釘子一樣釘在了我的腦海中，這5個(gè)字就像繩索一般，一下子就拴住了我的心。

經(jīng)歷了筆試、面試等層層選拔后，我有幸入選英才計(jì)劃，成為了一名英才學(xué)員。我與張銘導(dǎo)師的初次見面是在2021年1月。受新冠疫情影響，我們只能采用線上方式進(jìn)行溝通。盡管是線上交流，我仍然在短短的1個(gè)小時(shí)中學(xué)習(xí)到了許多。張銘老師向我分享了她的科研經(jīng)歷，主要是關(guān)于她在推薦系統(tǒng)、文本挖掘方面開展的研究，在這個(gè)過程中，我深刻地體會(huì)到了張銘老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度和勇于創(chuàng)新的科研精神。

科學(xué)研究的道路是曲折漫長(zhǎng)的。在選題初期，我陷入了“兩眼一抹黑”的尷尬境地。我堅(jiān)持與張銘老師保持積極的溝通，最后她建議我從中學(xué)生的角度研究問題，回歸生活，從實(shí)際出發(fā)。在留心觀察生活，并閱讀了計(jì)算機(jī)相關(guān)的文獻(xiàn)后，我確定了5個(gè)備選課題，在與張銘老師深入溝通交流后，最終確定研究碑帖修復(fù)項(xiàng)目。

項(xiàng)目靈感來源于書法。小時(shí)候我有一段學(xué)習(xí)書法的經(jīng)歷，曾欣賞過歷朝歷代的書法作品。其中，印象最深的是《張猛龍碑》。 《張猛龍碑》距今約有1500年的歷史，在漫長(zhǎng)歲月中，它歷經(jīng)風(fēng)吹雨打，傳承至今，碑帖上已有多處磨損。每當(dāng)我欣賞《張猛龍碑》時(shí)，總為帖中的殘缺感到遺憾，能不能設(shè)計(jì)一個(gè)可以自動(dòng)修復(fù)殘缺文字的程序呢？這個(gè)問題吸引了我，引發(fā)了我的思考。

在研究碑帖修復(fù)時(shí)，主要遇到了3個(gè)方面的困難。

第1個(gè)困難是數(shù)據(jù)集的收集。網(wǎng)上有大量《張猛龍碑》的圖片，但是這些圖片并沒有統(tǒng)一的規(guī)范，圖片的內(nèi)容、尺寸和清晰度都有極大的差異，不能直接作為程序的輸入源。因此，找到一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)來源成為當(dāng)務(wù)之急。經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的搜尋后，在一個(gè)書法網(wǎng)站上，我找到了清晰度較好、內(nèi)容較全的《張猛龍碑》圖片。由于從網(wǎng)站下載不便，我就寫了一個(gè)下載圖片的程序，然而問題并沒有得到解決。按照最初的設(shè)想，程序需要使用單個(gè)漢字作為輸入，而我收集的圖片，是由十幾個(gè)漢字組成的圖片，這意味著需要一種分割漢字的方法。在多次嘗試后，我打消了使用程序進(jìn)行分割的念頭，決定采用人工方式進(jìn)行單個(gè)漢字的提取。

建立好數(shù)據(jù)集后，我遇到了第2個(gè)困難。在閱讀了計(jì)算機(jī)視覺方面的文獻(xiàn)后，我嘗試從傳統(tǒng)的圖片修復(fù)領(lǐng)域入手進(jìn)行碑帖修復(fù)，結(jié)果差強(qiáng)人意，因?yàn)橛?jì)算機(jī)字體有著統(tǒng)一的風(fēng)格，而《張猛龍碑》每個(gè)字都有獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)格，這令我十分沮喪。當(dāng)我想要放棄時(shí)，回憶起與張銘老師初次見面的情景，以及張銘老師對(duì)我的支持與鼓勵(lì)，便又鼓起幾分勇氣，振奮幾分精神，繼續(xù)鉆研下去。最終，我更換了研究角度，從圖像風(fēng)格遷移的角度人手，進(jìn)行碑帖修復(fù)。

第3個(gè)困難是關(guān)于算法實(shí)驗(yàn)的。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究時(shí)，科研人員常常需要分析算法，研究它的性能。而在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，對(duì)計(jì)算資源的要求非常嚴(yán)苛，需要比較高端的計(jì)算機(jī)硬件配置。我向張銘老師講述了項(xiàng)目對(duì)于算力的需求，她立即將組里的計(jì)算資源分享給我，并安排師兄指導(dǎo)我在服務(wù)器上配置開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行代碼。

中學(xué)生科研，不僅僅有科研，同樣需要過硬的人文素養(yǎng)。在科研過程中，科研人員經(jīng)常需要分享自己的科研成果，撰寫科研論文，參加答辯。作為一名英才學(xué)員，我也鍛煉到了上述的基本科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)于論文撰寫，在完善初稿后，張銘老師不僅給出了修改意見，還向我分享了組里師兄師姐們寫的論文。經(jīng)過認(rèn)真研讀和學(xué)習(xí)后，我從中看到了明顯的差距，也進(jìn)一步明白了如何寫出一篇優(yōu)秀的科研論文。

除了撰寫論文，英才計(jì)劃還鍛煉了我的答辯能力。從開題報(bào)告，到中期答辯，再到結(jié)題報(bào)告，雖然每次答辯都會(huì)緊張，會(huì)有不完善的地方，但是，每一次答辯都在進(jìn)步，是一次次對(duì)于自我的挑戰(zhàn)與突破。在結(jié)題報(bào)告的那天，播放完最后一張PPT時(shí)，過往一年的經(jīng)歷從我的腦海中穿過，似煙花般燦爛。

回望參與英才計(jì)劃的1年，我收獲了許多，也成長(zhǎng)了許多。從最初一個(gè)連Pytorch框架是什么都不知道的懵懂少年，到完成一個(gè)初步的科研項(xiàng)目，在這個(gè)過程中，我接觸到了許多新知識(shí)，也掌握了科學(xué)研究的基本思維模式與方法。祝愿英才計(jì)劃越辦越好，能讓更多的中學(xué)生參與到科研中來，培養(yǎng)科研精神，提高基礎(chǔ)素養(yǎng)，為中國(guó)的科研與發(fā)展打好基礎(chǔ)，注入新鮮血液。

孫工博

2021級(jí)英才計(jì)劃計(jì)算機(jī)學(xué)科學(xué)員

就讀于北京市十一學(xué)校，師從北京大學(xué)張銘老師。在英才計(jì)劃期間，完成“基于端到端生成式對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的碑帖修復(fù)”課題，并將源代碼及其數(shù)據(jù)集分享到了開源網(wǎng)站github上。21398F34-9AA9-47C7-B76B-62F3C59CFC0A