百年清华

闫令琪 | 从高考状元到计算机学神,他的“论文的每一章都可自成一篇博士论文”

2019-06-25 | 采访/撰稿:张超 图片提供:闫令琪 | 来源 公号“清华大学计算机系校友会” |

闫令琪,清华大学2009级计算机系校友,2013年本科毕业后赴美深造,2018年获加州大学伯克利分校博士学位,现为加州大学圣芭芭拉分校助理教授,博士生导师。他的主要研究方向是基于物理的真实感图形渲染及其相关的数学和物理理论,包括真实感材质观测和建模、离线和实时的光线追踪、信号的采样和重建、高效的光线传播和散射等等。他在高度细致的真实感渲染方面的研究开创了下一代计算机图形学的研究方向,同时,他在实时光线追踪方面的贡献直接推动了工业界的光线追踪GPU架构。2018年因其开创性研究被授予C.V.Ramamoorthy杰出科研奖。2019年获顶级计算图形学机构 ACM SIGGRAPH颁发的最佳博士论文奖,被赞誉为“论文的每一章都可自成一篇博士论文”。

2009年9月,大一新生闫令琪来到学校报到,沿着清华路一路向东,道路两旁是古老葱郁的树木,阳光透过树叶跳跃出点点斑斓,他的内心雀跃不已。10年后的今天,当身在大洋彼岸的他重新回忆起初次踏入清华园的那一刻时,感受依然是“像朝圣一样,感觉呼吸的每一口空气都充满了能量,一点也不夸张”。

计算机的启蒙:父母是最好的老师

“我觉得自己非常幸运,因为我的父母都特别懂教育。说起来很神奇,他们俩都是中学语文教师,数学较差。但是我很佩服我爸爸,他年轻的时候就意识到了这一点,说是无论如何不能让我的数学再像他那么差了,所以玩儿了命教我数学启蒙,当然也包括计算机和其它各个方面,我才能有今天。”

可以说,父母是闫令琪最早的启蒙老师。他们认为:为人父母责任重大,在孩子身上也许潜藏着无数个能开发的能量和优势,任何一种深入和关心,都有可能带来巨大的惊喜和发现。因此从闫令琪小时候起就非常注重对他的天赋开发,并且引导的方式远远多于管教。

三四岁时,父亲为闫令琪买了一台山寨版小霸王,叫做“小教授”,是插卡的那种学习机。闫令琪对它表现出极大的兴趣和非凡的探索能力,“当时我爸爸用它学五笔,我也跟着学,到现在还觉得比拼音好用。另外那个学习机还有 BASIC 语言,很古老,还要写行号那种,我也跟着瞎学,虽然当时一点也不懂,照抄代码而已。这应该可以算是我的计算机启蒙的时候。”闫令琪回忆道。

“后来,我上小学的时候家里买了电脑,记得特别清楚的一件事情是,我爸爸当时给我买了一款学习软件叫做‘开天辟地学电脑’。刚启动软件的时候有一个清华的校徽,上面写着‘清华大学出版社’之类的图标。我问爸爸‘这是什么’,他告诉我‘这是你今后要上的大学’,我说‘好’。”就这样,“清华”二字在这个懵懂孩童的内心扎根了。

而把目标锁定在计算机系-图形学方向,闫令琪戏称这个过程是“蓄谋已久的”。“初中的时候我很喜欢打游戏,又已经接触了编程,所以当时买了很多资料。比如当时 CSDN 的游戏开发合集,我照葫芦画瓢,写各种凹凸表面遮挡处理之类的东西。当时图形界面开发用的还是VB,特别不方便,于是我经常逛各种论坛去问各路大神,说之后我想开发游戏应该学什么。然后他们告诉我要好好学计算机图形学。所以,我那个时候就已经决定了要去贵系学习图形学。”

于是,在同龄孩子或是在课外补习班的题海中苦苦挣扎,或是单纯沉迷于计算机游戏时,闫令琪已经朝着心中的圣殿启程了。“因为兴趣,初中的时候我开始参加一些竞赛,当时我们家乡并不太关注这个,所以很大程度上需要自己去开荒。”对目标的强烈憧憬激发了他的自学能力,有时候他甚至去本地的大学里借各种算法教材去啃……这种自主探索的过程给予了闫令琪相当的养分,之后他拿过省级比赛(NOIP)的一等奖、全市计算机比赛大奖等,慢慢地,这个少年的梦想被灌溉得枝繁叶茂。

2009年6月的高考,他不负众望,以695分的成绩摘下安徽省阜阳高考状元的桂冠。

“小时候立志要去清华计算机系的梦想,终于实现了。”

心中的柔软:清华的每个瞬间现在想来都非常温暖

初入清华,意气风发,“当时的我年少轻狂,希望效仿钱钟书先生横扫图书馆的精神,把整个计算机科学给学通。可是越学越觉得自己智商不够看,现在更是深有体会:即使是计算机图形学内部的更小的渲染方向我都没办法完全学明白,当时哪里来的胆子。不过我倒是觉得有这种志向还是好的,年轻嘛。”

来到计算机系,一山更比一山高,“当时咱们系里的培养方案偏硬件和底层一些,而我偏偏在这些方面非常不擅长,所以感觉还是很吃力的。不过更惨的还是操统。我记得当时期中没学明白,考了44,远远低于平均分50。不过后来学明白了,所以期末的时候翻盘了考了88,应该是年级前三。所以主要还是自己调整对,学明白,不要太在意别人。”

作为当时的学生会主席,闫令琪连续参与了三届学生节的策划和准备,虽然占据了很多时间,但是他乐在其中,觉得很值得。“我爱贵系,贵系爱我,就是这么回事。我记得辅导员们深夜送来的烤串,桃李清晨第一张肉饼和热腾腾的豆浆,节操满满的408——当然是大家掉的,当然还有一次拉走过三个辅导员的板车。”不止是学生节,其它的活动也都一样。“同学们为了一个很小很具体的理想聚在一起,不计报酬、不顾后果地努力奋斗,这个感觉真是太好了!”时隔多年,谈起曾经的贵系生活,闫令琪的话语间依然满是热爱与自豪。

系运会留念,利用学生会主席的身份“用职权之便”把所有奖牌“占为己有”,黄衣为闫令琪

美好的回忆俯拾即是,“大家做过不少疯狂的事情,小到组织班上同学在楼道合唱国际歌抗议辅导员收电源线,作为操统困难户在一起研究如何才能不被向老师挂科,大到学生节之后喝到不省人事被辅导员摸了一把发现我凉了,等等。每个瞬间现在想来都非常温暖。”

本科时闫令琪交到了很多人生挚友,直到现在也都会联系。比如 Sam Divine,zkw,awj 等等。“虽然大家做的事业各不相同,但是在硅谷和北京还是很容易见到的,互相调侃,放肆欢笑,大家还都像当年一样。”

“好久不见”学生节结束时的照片,中间为闫令琪

“可能我对于清华来说只是一个很小很小的部分,但是我始终认为清华就是家。这份影响是真实地烙印在我之后的人生里的。来美国留学之后,朋友圈里关于清华的帖子,比如清华版成都,食堂宣传片,以及每年的学生节直播地址之类的,都是我妻子转给我让我看。我总会告诉她这些我才不想看呢,但是这当然是骗人的,实际上我是不敢看,然而最终都会下定决心看——看一次哭一次。”

也许是“西山苍苍,东海茫茫,吾校庄严,巍然中央”老校歌响起时内心泛起的那股悸动,也许是国际比赛中并肩作战抗外敌的那份团结,也许是在东主楼、FIT楼里彻夜不眠为论文疯魔的那段日子,也许是紫荆星空下恰同学少年商略平生义的那个夜晚……很多时候,我们甚至表达不出对于母校的具体情感是什么,但是她就是拥有一种魔力,不知不觉地指引着我们,得到精神上的宁静与休憩。

大概我们完全低估了自己对母校的情感,当所有的回忆都涌现出来,近乡情更怯,清华是所有毕业系友心中的柔软。

得遇恩师,三生有幸

计算机系有很多优秀的老师,他们的渊博学识为同学们所钦佩,他们的崇高师德受到学子们的敬仰,他们用言行秉承和诠释着清华优良的师德传统。

“我觉得自己三生有幸,非常感谢我的每一位老师。首先,在学术方面,胡事民老师和徐昆老师给了我无限的帮助和指导,直到现在还在全力支持我的工作。”

“然后我想特别感谢吴文虎老师。记得当时是本科第一节程序设计课,我下课了之后跑去问吴老师以我的情况之后如何提高,虽然更多的是想和久仰的大师说上几句话。吴老师非常亲切,不仅告诉我应当如何努力,还破格让我做这门课的‘小教员’(以我的省一等奖其实是不够资格的)。现在想来,正是因为这个机会,我之后才会对自己要求更高,正是因为和吴老师谈话,我才意识到真正的大师应该是什么一种姿态。我现在选择学术的道路,可以说也是深受他的影响。”

“我们的邓俊辉老师,我相信每个上过数据结构课的同学都会被他的教学方法所深深折服。我当时还和邓老师做过一段时间的项目。印象最深的一件事是邓老师当时借我一本参考书,教导我‘书非借不能读也’,并且说希望我把这本书读破,画得越乱越好。直到今天我仍然能够体会邓老师的谆谆教诲和对待学生的这种真心实意。”

“对于杨士强老师,我想借这个机会表达一下内心的愧疚。以前杨老师经常点我的名回答问题。可是我当时忙于各种事情,经常逃课,就算去了也不怎么太好好听课,现在想来真是非常非常不应该!我非常喜欢杨老师亲切而风趣的风格,希望之后能有机会好好拜访一下他。”

科研有道,乐在其中

2018年,闫令琪获加州大学伯克利分校博士学位,现为加州大学圣芭芭拉分校助理教授,博士生导师。醉心于科研的他,已经在喜爱的领域颇有突破。2018年,他获得了 C.V.Ramamoorthy 杰出科研奖,研究还被应用于电影和游戏业。

对于这个奖项,闫令琪笑着说有些“莫名其妙”,“当时我快要博士毕业了,突然收到一封邮件,说我得奖了,我很惊讶,后来才知道是导师帮我投的。这个奖项是颁发给‘对一个新的研究领域做出杰出贡献’的博士生的。对我来说,应该是指我把基于细节和渲染方法引入了计算机图形学,从此我们在电影和游戏里看到的图像都不再是那种看上去过于完美、整板一块,而是有着丰富细节和真实感的结果。”

参加学术会议,SIGGRAPH 2016

对于工业界应用他的方法,闫令琪表示非常开心。“从我了解到的情况来看应该是这样,《猩球崛起3》应该是确认无疑所有的毛发都是用我提出的毛发模型做出来的,《古墓丽影:崛起》中雪地的反射应该是应用了我的一个简化版的高细节度反射模型,以及现在的 RTX 系列的 GPU 有我的一部分实时光线追踪的贡献。不过有一点,我并不是发明实时光线追踪的人,而只是更早证实了它的可能性而已。”

上个月,闫令琪荣获了ACMSIGGRAPH 2019杰出博士论文奖,这个奖意在表彰获奖者在博士期间对图形图像方面做出的贡献。它的范围是广义的图形学,包括视觉、图像处理、计算摄影学等等方面。颁奖词中,评审们对他的论文赞誉有加——“论文的每一章都可自成一篇博士论文”。不过,闫令琪却一贯对获奖的事情云淡风轻,“我的理解是,荣誉奖项都只代表过去,从发了奖之后就没有用了,所以我都不太在意。”(博士论文链接

闫令琪现在的研究领域仍然是学术界所说的“核心图形学”或者“硬核图形学”,用数学和物理来描述真实的世界,并在计算机中加以虚拟重现。“我要解决的问题是两个极端。第一,真实感。我希望人们无法区分动画和电影中渲染出的图片与真实的照片。第二,速度。我希望这些真实的结果都能够被实时地生成出来。也就是说,我的终极目标就是把《黑客帝国》和《头号玩家》的虚拟世界变成现实,或者说,我要成为宇智波斑,向全人类发动‘无限月读’。”(闫令琪主页链接

一个人即使拥有超乎常人的天资禀赋,也并不意味着在科研中可以无往不利。采访中,当我们问到“研究中面对的最困难的问题是什么?”时,闫令琪讲述了自己的心路历程,“最难的应该说是对真实世界的理解,大到为什么世界上有颜色,大规模光线转播的傅里叶分析,小到一根头发内部的生物结构、皮肤下不同类似细胞的不同光学属性。很多情况下会发现根本没有已知的物理原理和数学公式,所以基本上是自己在做推导,甚至越研究越觉得自己什么都不会。”

尽管如此,也并不妨碍他对这一领域的强烈热爱,“我现在在解决的问题就是我一直以来的理想。从开始做科研一直到现在,做的东西全都是我喜欢的东西。能够把兴趣当作工作和职业生涯,这实在是太幸运了。”

学术爱情两相宜,未来可期

对于学术,他自有一套规划,“我希望打好辅助,让我的学生们也能拿到这个奖,以及帮助我把SIGGRAPH变成我家后院。”诙谐的回答中,他表达了自己在学术上的小小“野心”。

而爱情上,闫令琪和妻子的故事羡煞朋友圈,两人多年异地恋修成正果,他“秀妻狂魔”的属性,在圈子里广为人知,“我希望和老婆一同吃遍天下珍味,看遍人间美景”。

生活中,闫令琪最常用的减压方式就是打游戏,从小打到大,一直到现在还每天打,这反而是他的动力。“比如我和 Adobe 和 Stony Brook 有一个最重要的合作,那就是我们的 Apex 英雄吃鸡战队,叫做So Easy,平均每天都能吃到一次。比如我老婆扣下了我的PS4用来看 You Tube,还威胁我说必须拿 20 篇 SIGGRAPH 论文来赎,我没办法就只能更加努力做科研。”

闫令琪战队最近打 Apex Legends 吃到鸡的照片

得益于母亲的悉心培养,闫令琪的钢琴达到了业余十级的水平。“以后我还想在拿到终身教职之后去考一个钢琴的本科学位,虽然是有点难。不过说到这里我想到一个事儿,美国这边对学习没有任何的年龄歧视,我亲眼见过白发苍苍的老奶奶在伯克利读博士的,所以我才会有这个念头在以后的人生去继续学习。学习这个事情,本身就没有止境。”

采访接近尾声时,我们邀请闫令琪为系里的师弟师妹们分享一些经验,他沉思了一下,有感触地说道:“希望能够珍惜学生时代。我一直在跟别人解释,我选择留在学术界是为了短期的科研自由和长期的人身自由,但事实是,我不愿意离开学校,学校有太多美好的回忆。”

“另外就是,永远要有自己的判断,不要完全相信别人的成见。比如别人都说异地恋不可能成功,但我和我老婆从开始就异地,十多年了一直在一起。人生道路的选择也是如此,就像打游戏,有人喜欢easy模式不代表我也就要这么选,我就喜欢nightmare模式,别人能拿我怎样?”

“二十年前我和童年最好的小伙伴一起看人猿猩球,现在我出现在了猩球崛起的片尾字幕里。六年前刚刚踏入美国,我也根本无法想象通过奋斗我现在可以买到车买到房娶到老婆。人生真的很神奇!”闫令琪感慨道。

学术爱情两相宜,校友闫令琪,未来可期。


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