平凡而执着的科研人

李文博

“一个平平无奇，没有什么特别之处的人”——朱宁这样评价自己。如果单从人生轨迹甚至是从业余爱好来看，似乎确实如此。从懵懂稚嫩的学生到成为天津大学管理与经济学部信息管理与管理科学系教授，一路走来，朱宁没有过于坎坷的经历，没有十分传奇的际遇，主要研究的方向是当下十分寻常的交通与物流系统中的运营管理与优化问题，工作之余最常做的也不过是照顾家庭或与朋友相聚。但有一个最重要的点值得被提及，那就是——朱宁是个执着的人，执着地追求真正热爱的事业，执着地迎难而上，执着地攀登不止。这，正是千千万万科研人最质朴，也最珍贵的精神品质。

放弃与坚持

2003年，已经为会计学费尽心思整整一年的朱宁选择了放弃，决心寻找自己真正感兴趣的方向。他坦言：“当年我长期处于一种‘学不进去的状态，会计学专业课成绩很糟糕，这门学科大概不适合我。”那一年，朱宁在西安理工大学大一全校成绩排名是前8%，符合学校规定的学院内转专业条件，他抓住这一机会来到更感兴趣的信息管理与信息系统专业学习。此时正是中国互联网发展的探索成长期，信息化领域发展呈现欣欣向荣之态，年轻、潮流且充满了无数发展可能的知识体系深深吸引着朱宁一路向上攀登。

朱宁也曾有过科研之外的其他尝试。

经过硕士前两年的学习，朱宁已经可以在社会中谋求一份薪资不菲的工作。因此在进入博士学习阶段之前，他有近一年的时间都在为某软件外包公司编写程序。起初他还志趣高昂，工作做得津津有味，然而时间一长，朱宁发现根据市场导向编写程序并非他所擅长的，也并非他所感兴趣的：“在编写程序这件事上，我做得不算特别好，而且总想着做一些理论研究。”结束一天的忙碌工作后，朱宁总会拿起专业教材认真研读，结合自己在工作中遇到的问题反复推敲论证。

时间在日复一日的思考中流逝，朱宁越发感到自身知识的贫瘠，急需一位老师为他拨开眼前的迷雾，他开始为进一步深入学习做准备。

2008年10月，一个偶然的机会降临了，管理科学工程年会在西安理工大学召开。在这场学术会议上，朱宁结识了天津大学管理与经济学部马寿峰教授——这是朱宁后来的博士生导师，就是他带领朱宁走进了管理系统工程和城市交通管理的世界。

朱宁此前在信息管理与信息系统专业所学的内容，在当年被统称为“信息化”，后来则有一个更为响亮的名字——人工智能。人工智能与管理系统和城市交通结合，这不就是智慧城市中最重要的一环吗？交通管理领域需要大量使用计算机仿真、神经网络、强化学习、数学优化算法等工具来提高效率、增加可靠性、降低成本。要想做好整个城市的交通管理，并没有那么容易。对没有交通工程背景的朱宁而言，这是一个巨大的挑战。

为了补上这一短板，2010年10月，朱宁作为联合培养博士生远渡海外，千里迢迢到美国加州大学戴维斯分校，在交通工程系开始了为期一年的访问学习。与国内博士培养策略最大的不同在于，加州大学的博士生需要在前两年中吸收大量的理论知识，不断夯实基础，而非快速地融入项目团队进行合作研究，朱宁这个交通领域的“门外汉”也就因此有了足够的成长时间。

一年时间，能做什么？同专业博士生多则有6年、少则有4年的学科沉淀，朱宁真的能在这短得可怜的时间中牢固掌握交通工程的相关知识并将其熟练应用吗？没有人敢保证，朱宁自己也不敢，他只能抓紧一切学习的时间，课上用来倾听和思考，课下用来总结和推敲。困难是有的，远离故土的乡愁、百思不得其解的困惑、看不完的文献、道不尽的孤独……但朱宁是个执着的人，执着地坚守在梦想的阵地上不愿后退一步。他想，自己选择的道路，无论如何也要坚持。

一年后，回归导师团队的朱宁已经能够将人工智能与交通管理充分结合，在团队中充分发挥自己的能力，与同伴们开展新的研究探索，寻求优化城市交通方案的科学方法，进一步为社会建设发展作出贡献。

理论与实践

朱宁的研究涉及智慧城市运营、大数据分析与优化、信息管理与信息系统，具体包括公共交通系统的运营管理与优化、灾难救援中的运营管理问题、车联网环境下交通设施的布局管理问题、通信与云计算管理与优化等。虽然其中涉及诸多小方向，面向多个应用层面，但朱宁通常将自己的研究归结为两大类——理论与实践。对他而言，理论研究是线，贯穿整个科研生涯;实践研究是点，点线相连才得以组成系统的科研成果，组成他精彩纷呈的科研生活，二者相辅相成，缺一不可。

在城市交通管理方面，有效的交通信息采集能为交通管理与控制提供强大的支撑，朱宁的研究也是从数据收集开始的。交通系统用于信息采集的主要设备叫作交通检测器。交通检测器主要以车辆为检测目标，对异常交通流信息如拥堵、事故等也能进行实时监测，但因其形式多样，成本差异较大，如何高效地布设交通检测器成为交通管理部门面临的重要挑战之一。针对现实情况，朱宁对检测器网络结构优化问题进行了建模与求解分析，采用將理论方法与具体应用实践相结合的方式，综合运用数学优化、人工智能、统计分析、计算机仿真等多领域的方法，取得了丰富的研究成果。他首先分析了检测器网络结构对交通信息应用的影响机制，探索了不同类型检测器如环形感应线圈、超声波检测器、红外线检测器等在功能、价格、性能上的差异，并通过线性代数和图论的相关理论对其进行了定量分析，由此确立并设计了检测器网络内部替代效应机制和求解模型。

考虑到在现实生活中，用户常常产生对旅行时间进行估计的需求，朱宁与其合作者共同考察了装有信号灯的单一道路上的车辆行驶轨迹规律，建立了基于复杂交通条件下的旅行时间估算的检测器布设优化模型，并从微观车辆行驶的角度，考虑多种污染物排放估算的检测器结构优化模型，分析了检测器在交通网络中的分配机制。而后，朱宁探究了在不确定、动态交通环境下的检测器网络结构优化模式。他们考虑时空相关性的检测器网络结构优化，在流量的估算上更接近现实交通环境的要求;提出了移动检测器调度模型，满足动态交通环境下的流量检测需求;将风险成本引入优化模型，考虑了交通环境中路径选择的不确定性，建立了相应的检测器网络结构优化方法;同时，考虑将优化方法扩展到实际交通管理问题的建模中等。

作为信息收集设备本身，交通检测器有一定概率发生故障，给用户带来一定损失。为了有效应对这一问题，考虑检测器自身故障条件的检测器网络结构优化模式，朱宁在已有的模型基础上，将检测器故障情况和流量覆盖相结合，建立两阶段检测器布设随机规划模型;综合组合数学和数学优化方法，考察了在故障条件下，最小化高速道路中旅行时间估算误差的检测器布设优化模型。

解决了初步的信息收集有效性和准确性问题，下一步亟待解决的自然就是车辆路径优化问题。定向问题是交通运输领域经典问题车辆路径优化问题的一个变体，在定向问题的现实中，客户的收益往往受到多种因素的影响，如服务的质量、服务是否随到达时间而衰减、服务时间是否与收益相关等。基于此，朱宁系统性地研究了收益随时间变化的定向问题。对节点的收益为依赖于时间的非线性函数的定向问题进行了深入研究，并设计了融合非线性规划与禁忌搜索法的精确及高效率元启发式算法。这一模型与算法可用于受灾地区检测，交通路况检测等多种应用场景，为决策者提供决策依据，有效地提高目标对象的访问效率与经济收益。

在公共交通管理与优化研究中，朱宁最先关注到的是一个十分平常的问题——公交站点的动态排队问题。随着城市化的发展，我国大中型城市的日常出行量急剧增加，拥堵加剧，环境污染日益严重。发展城市公共交通系统是缓解交通拥堵的重要举措。地面常规公交的通行能力是衡量公交运行效率的重要指标，公交站台停靠区的排队问题则决定了公交车辆的通行能力。

常规公交停靠站可分为直线式与港湾式，其中港湾式站台存在公交车辆与相邻车道的社会车辆分流和合流现象，常会因为进出公交站造成的延误或者旁侧车流量大而导致以站台为中心的周边区域运行效率降低。从公交车在站内运行特性的角度分析，公交站内延误的原因主要可以归结为以下几点：驾驶员停靠时强行加塞导致随后车辆停靠困难;公交车不按规定停靠在指定位置，甚至占用港湾式站台内的行车道上下乘客;公交站出站时，由于前两种因素的共同作用，使得服务完的公交车与加塞车辆和不规范停靠车辆发生冲突;驾驶员进站时不了解站内停靠位空闲信息，具有盲目性。除此之外，由于港湾式公交站能容纳较多公交线路停靠，常修建于公交线路密集的区域，候车乘客较多，因而在站内常见乘客来回跑动，客流交织情况频发。引起这一现象的主要原因是由于公交停靠位置与乘客所站位置有一定差异。

朱宁注意到，在我国大型城市中，相关部门为公交车的运行时间进行了详细规定并在公交站点设置固定的公交泊位，这不仅有利于从车辆一方入手提高公交运行效率，而且能够借此规定乘客排队位置，提高乘客上车效率的同时也降低了乘客由于来回跑动而发生事故的概率，可谓一举多得。但在我国中小型城市中，这样的规划却十分罕见。为了优化中小型城市公共交通方案，朱宁以现实中存在的不同类型公交站点为研究对象，针对公交站点出现的复杂现象，分析乘客和司机行为对公交站点服务性能的影响机制，建立定量分析模型;依据公交系统运行环境的复杂性和随机性，设计车辆静态优化控制策略;同时基于對实时状态历史数据的分析，综合考虑各种控制手段、公交网络环境、不同控制目标设计最优的动态优化控制策略……根据这些已经取得的研究成果，朱宁建立了考虑公交站点拥堵的公交车辆在途速度优化控制模型和考虑站点排队及车辆超车行为的排队模型，从而获得了公交站点系统效率的分析模型，并能基于数学优化方法，实现稳定的发车时间间隔控制。

围绕交通系统的优化与管理开展理论与实践研究的这些年来，朱宁始终以服务社会为目标导向。对他而言，无论是钻研理论，推动行业认知的进步，还是积极推动成果转化，切实应用于现实生活，抑或是教书育人，为行业发展储备有生力量，这些都是服务社会的重要体现，值得他一生为此竭尽全力，奋斗不止。

（责编：袁园）