学生交流分享
赴加拿大英属哥伦比亚大学交流体会——王凯
时间:2018-09-27 来源:研究生思政办 编辑:yjsszcse 访问次数:3813

    我有幸申请到了2017年的国家留学基金委博士生联合培养项目,在当年的教师节与我的导师辞行后,便毅然决然地踏上了自己的海外求学之旅。

    我留学的单位是英属哥伦比亚大学(University of British Columbia, UBC)。学校始建于1908年,前身为麦吉尔大学不列颠哥伦比亚分校(McGill University College of British Columbia),于1915获批独立,是加拿大著名公立研究型大学,环太平洋大学联盟(APRU)成员,是不列颠哥伦比亚省历史最悠久的大学,学校位于加拿大第三大城市温哥华市。UBC包含温哥华校区(总校区)和奥肯纳根校区,与麦吉尔大学、多伦多大学并称加拿大大学“三强”,并在经历了百余年的长足发展后,逐渐成为蜚声全球的顶级综合研究型大学。UBC被誉为西海岸的明珠,其温哥华校园还被誉为全北美最漂亮的校园。学校坐落在温哥华市最西边,西邻太平洋,东边是大森林,有自然沙滩环绕,环境优美,花园式校园让学习和生活都增添几分美色,具备世界著名的人类学博物馆和奥林匹克赛场,也是旅游胜地。

    UBC几乎所有的工程学科都集中在应用科学学院,我所在的化学与工程学系正是该学院的专业之一。除此之外,还有计算机应用,机械,电子,信息等专业。UBC的控制学科分散在各个不同的院系,我所在的课题组是化工系唯一研究过程控制的实验室。整个课题组有两名教授分别是我的导师Bhushan Gopaluni教授以及数学系的Philip教授。课题组以研究工业数据分析为主,关注如何从数据中挖掘有用信息供工业过程优化,控制与监测等。Bhushan教授是过程控制领域内的知名教授,在许多国际知名期刊上发表过论文,如《Automatica》, 《Journal of Process Control》等,并在一些重要学术会议上做过大会报告或研讨报告。课题组与世界许多名校有合作,如美国麻省理工学院,哥伦比亚大学,加州大学伯克利分校,加拿大阿尔伯塔大学等。实验室学生来自世界各地,包括韩国,印度,伊朗,加拿大阿尔伯塔,美国还有中国。在这里,可以通过这些同学体验到世界各地的民族风情和地域文化。

    在联合培养的这段日子里,自己一直希望深入了解国外学者是如何做研究的,因此也是非常主动的参与一些项目研发。首先以加拿大Sanofi药物生产批次过程数据建模项目为依托,进行了关于批次过程的一系列研究。针对批次过程的多阶段动态非线性行为,建立了关于多阶段批次过程的隐变量动态过程建模方法,将期望最大化算法应用到多阶段批次过程。进一步,考虑批次过程的多模态特性,创建了批次过程动态特征提取与特征聚类算法。结合多阶段与多模态复杂动态特性,开发出一套复杂批次过程在线监测算法,收到良好效果;其次,以霍尼韦尔造纸项目为依托,熟悉了工业造纸的原理与流程,了解造纸的基本操作与步骤。提出了造纸过程中故障监测与诊断的重点与难点。以变分自编码器为基本建模工具,结合过程隐变量相互独立的特点,提出了适用于工业过程监测的变分自编码器模型,建立了基于变分自编码器的过程统计量。在霍尼韦尔数据上进行了实验验证,结果表明提出的新模型能有效解决以往复杂非线性过程的监测难题,监测的误报率和检测率综合性能都有所提高;基于变分自编码器的基本模型,将其扩展到复杂动态过程监测的难题上。以循环神经网络为基本架构,构造了状态前向传播与反向传播的马尔可夫链。以变分贝叶斯为基本工具,提出了基于多层神经网络的模型估计方法。以深度网络为基本骨架,构造了非线性状态空间模型的估计方法,包括条件分布估计和后验分布估计。在前后时序已知的情况下,估计出平滑后验分布;而在后序观测未知的情况下,可以估计出滤波后验分布,实现深度卡尔曼滤波。最后,基于多阶段复杂动态非线性批次过程的质量预测难题,本人提出了基于深度网络的质量预测基本框架。主要包括各个阶段的长短期记忆建模方法,实现原始高维度变量的质量相关的复杂特征提取与降维。利用深度自编码器将各个阶段复杂特征进行质量相关的融合与进一步降维,实现有效的质量预测。经过在实际批次过程上的验证,结果表明其效果远高于其他预测方法。根据做过的这些内容,本人整理出了几篇论文,希望能合作发表。

    时光荏苒,一年的时间很快就过去了。一年不算长也不算短,在UBC学习的日子里,我想自己还是学到了一些知识,也认识了许多新朋友,而更多的是启迪了许多新智慧。从一开始来到UBC校园,就被学校里浓厚的学术气氛给震撼了。几乎每栋大楼的桌椅上都有学生要么在独自安静学习,要么围在一块儿讨论。这种现象在我交流的一年时间里从未中断。特别是学术讨论的氛围十分浓厚。我想这与国外学校课程作业的布置有关,他们的课程作业以项目为主,几人小组在学期末要做展示,而这种项目是实打实的,完全自主的,从硬件的配置到软件的开发,从仪器的选择到人物的调查,几乎全部得自己完成。这样完全自主的作业风格让我觉得震撼。我想这就是大学自由思想与独立人格的摇篮所在,这种精神灌注到学业生活的点点滴滴。之后,我选择旁听了一些自己感兴趣的课程,并聆听了一些学者的报告。在课堂上,老师一贯的风格是先回答学生的问题,这几乎占据了整个课堂一半的时间。而由于课程时间有限,在回答问题后,给讲述新内容留下的时间却不多了。这些经历告诉我国外的学生上课几乎全靠自学,逼迫自己得提出问题并解决问题。UBC作为世界一流大学,学术报告是非常之多的,而且请来的都是大家名家。其学术氛围也很浓厚,每每讲座都济济一堂。我有幸在国外课题组做过5次报告,每次报告大家都提出了许多问题。即使是再基础不过的问题,他们也会毫不犹豫的提出来。这种习惯和国内有所不同,不懂就问的风气在UBC很好。由于中间不断有问题,原计划20分钟的报告就变成了40分钟甚至一个小时,如果本来就有时间限制,则给报告人提出了极大的挑战。而每次报告完毕,自己又有了新的收获,既认识了一些新朋友,也加深了自己对问题的理解。在温哥华,体会最深的就是多文化融合的氛围。由于温哥华是个移民城市,除了传统英国殖民的居民后裔以外,人口最多的移民应该算是广东籍和香港等地的华人,如果会粤语的话,即便不懂英文,在温哥华也能生活的很好。除此之外,温哥华几乎容纳了来自世界各地不同民族不同宗教的人群,来自韩国,日本,印度,东南亚,非洲等国家的移民也非常多。每个人本着相互尊重的原则生活着,很少产生冲突。如果对自然风光感兴趣的话,温哥华也不失为一个欣赏美景的好地方。由于没有多少工业区,温哥华的空气质量是非常优秀的。其自然风景几乎容纳了山河湖海,冬天雪山覆盖,人们将滑雪作为了一种日常消遣,滑雪一直可以延续到来年5月,特别值得一提的是温哥华具备世界上著名的三大雪山,whisler, cypress和grouse mountain。到了夏天,昼长夜短,人们又会抓紧时间出去旅行。

    国外的生活虽然短暂,但给了我许多不同的见识与思想,对我日后的工作与生活大有裨益。最后要感谢国家和学校能给我这个机会,回国之后当努力学习报效祖国,也不辜负这一年的生活与国家的投入。我非常感谢留学基金委能为我提供生活和旅费资助,让我能有这次为期一年的出国交流机会,也特别感谢学院能提供我这个平台。在温哥华的这段经历让我的科研能力和生活能力都有了很大的提升。我将用学到的新知识投入到新的研究中去,也将凝结出的新智慧融入到日常生活中去。