林霖：一位应用数学家的黄金十年，从北大未名湖到世界科学之巅

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林霖：一位应用数学家的黄金十年，从北大未名湖到世界科学之巅

原创  数理大师  数理大师  2025 年 07 月 11日 08:00  上海

黑板上写满密密麻麻的偏微分方程，伯克利实验室的超级计算机嗡鸣作响，这位中国数学家正用代码破解物质世界的奥秘。

2026 年国际数学家大会报告人名单公布时，一个名字在中文互联网上引发热议——加州大学伯克利分校数学系教授林霖。他成为继恽之玮之后又一位获此殊荣的北大数学学子，也是应用数学领域冉冉升起的国际巨星。

从北大未名湖畔的学子，到站在世界计算数学之巅的学者，林霖用十年时间书写了一段传奇。在 2021 年当选为西蒙斯学者时，他已是应用数学领域第二位获此荣誉的数学家，基金会评价他为“Kohn-Sham 密度泛函、局域化、多体微扰和量子嵌入等理论开发了既高精度又可扩展的高效算法”。



01  解方程的少年：从游戏玩家到数学探索者

谁曾想到，这位解决高深数学难题的学者，高中毕业时的理想竟是去游戏公司工作？

“但数学转型快啊！如果你学习数学，以后还喜欢计算机的话，还有机会转过去。”姐姐当年的一句话，让这位山东小伙踏入了北大数院的大门。这个看似随意的选择，却为中国应用数学界埋下了一颗种子。



在北大数院 2003 级新生中，林霖坦言自己属于“被打击的”那一类。“同级大半都是竞赛生，这个真不是谦虚。”但正是北大浓厚的学术氛围给了他滋养。彭立中、赵春来、刘张炬等教授的课程让他第一次感受到大师风范，而张平文、杨家忠等老师的指导则点燃了他对计算数学的热情。

大二那年，林霖参加数学建模竞赛的经历成为转折点。当他在 Matlab 软件中输入一行行指令求解方程时，突然灵光一闪：“我一下就明白高等代数在干什么了！”数值线性代数和数值偏微分方程课程最终让他确定了方向——计算数学。

“最好是有一个方法把所有 PDE（偏微分方程）都解了！”大二的林霖曾发出这样的豪言壮语。但深入学习后，他意识到这如同解开千变万化的“玉连环”，每种结构都需要不同的解法。而数值分析，就是破解这些连环的“椎”。

02  普林斯顿的双重奏：两位导师的碰撞与融合

2007 年从北大毕业后，林霖远赴普林斯顿大学攻读应用数学博士学位。在那里，他遇到了两位风格迥异的导师，如同两条不同的治学河流在他身上交汇。

鄂维南教授，计算数学的领军人物，中国科学院院士，拥有鸟瞰全局的大视野。“我感觉鄂老师的研究是自上而下的，他有很强的大局观，对一个问题很快就可以抓住重要的点在哪里，然后从很一般的第一性原理，从上而下打通。”林霖对这位导师充满敬仰。


林霖（左二）2019 年和鄂维南老师等在普林斯顿过春节

Robert Car 教授，计算化学专家，以“懂得多”闻名物理和化学界。他提出的 Car-Parrinello 分子模拟方法（CPMD）已成为该领域的经典。“他做研究是自下而上的，他会从一个非常具体的现象出发，死抓这个现象，把这个现象里面所有能够想到的问题全部挖透。”


林霖（后中）2017 年为 Robert Car 老师（一排右）庆祝 70 岁生日

林霖没有简单地模仿其中任何一位，而是融合了两种风格。“我的风格跟两位导师都不太一样，”他说，“但我认为自己更偏向鄂老师一点。”这种融合的学术基因，为他日后在交叉学科领域的突破埋下了伏笔。

在普林斯顿，林霖不仅收获了学术成长，还遇到了人生伴侣。当被问及普林斯顿经历时，他笑着说：“当然最重要的是认识了我的太太，遇到了两位尊敬的导师。”

03  黄金十年的突破：从理论到实践的跨越

2014 年，林霖加入加州大学伯克利分校，开启了他作为独立研究者的黄金十年。伯克利数学系有着重视应用数学的传统，物理系和化学系的雄厚实力更为他提供了跨学科研究的沃土。

林霖的研究领域广阔得惊人：数值分析、计算量子化学、计算材料科学、并行计算、神经网络、量子计算。简单来说，他专攻用数学方法和计算机技术解决物理、化学、材料等领域的复杂问题，特别是如何高效精确地模拟微观世界的物质行为。

2015 年，林霖获得斯隆研究奖，这是美国最具声望的年轻学者奖项之一。2017 年成为他学术荣誉的丰收年：美国自然科学基金青年奖、美国能源部青年奖，以及首届 SIAM 计算科学与工程青年奖。评奖委员会特别表彰他“通过数学和计算工具在解决工程问题方面做出突出贡献”。


2017 年林霖获奖照片

2020 年 11 月 19 日，全球高性能计算领域迎来历史性时刻——林霖与北大校友王涵等合作的成果 “将具有从头算精度的分子动力学模拟的极限推至 1 亿个原子规模”，荣获被誉为“超算界诺贝尔奖”的戈登贝尔奖。

这项突破解决了长期困扰科学界的精度和效率无法兼顾的困境。传统上，科学家要么选择精确但计算量巨大的量子力学方法（只能模拟几百个原子），要么采用近似但不够准确的经典方法。林霖团队开创性地将物理模型、人工智能和高性能计算融合，在美国 Summit 超级计算机上实现了惊人的计算效率。

“物理模型+人工智能+高性能计算开启了全新的研究范式，”这项成果不仅推动新算法、新软件的诞生，甚至可能催生新的软硬件协同设计需求。科学计算的崭新范式由此开启。

2021 年，林霖的学术成就达到新高度——入选西蒙斯学者，成为应用数学领域第二位获此殊荣的数学家。基金会特别指出，他开发的几个新方法已在量子化学、量子物理和材料科学领域广泛应用。

04  连接科学与工程的桥梁：让数学走出象牙塔

林霖的独特之处在于，他始终致力于弥合理论数学与实际问题之间的鸿沟。他的工作不是停留在纸面上的优美公式，而是直接服务于物理学家、化学家和材料科学家的研究需求。

西蒙斯基金会的评语揭示了他工作的核心价值：为 Kohn-Sham 密度泛函（量子力学中描述电子结构的关键理论）、局域化、多体微扰和量子嵌入等理论开发了既高精度又可扩展的高效算法。

通俗地说，这些工作帮助科学家们更准确地模拟电子在原子和分子中的行为——这是理解物质性质、设计新材料的基础。而他的几个算法已经被量子化学、量子物理和材料科学领域的软件广泛采用，真正实现了从理论到应用的跨越。



近年来，林霖又将目光投向两个前沿方向：基于机器学习的分子模拟方法和量子算法。前者利用人工智能技术加速科学计算，后者则探索未来量子计算机在解决高维数学问题上的潜力。这种持续开拓新领域的能力，正是他成为 2026 年国际数学家大会报告人的关键原因。

202 3年，在北大数学学科创建 110 周年校友论坛上，林霖作为杰出校友回到母校，在应用数学分论坛分享了他的最新研究。这次论坛汇聚了超过 50 名活跃在数学前沿的杰出青年数学家，包括许晨阳、张伟、朱歆文等，彰显了北大数学的深厚积淀和人才辈出。

05  未完待续的方程

林霖的个人主页上印着一句歌词：“你可以爬上通往太阳的梯子，或者写一首无人唱过的歌，或者做一件从未被做过的事。做一件从未被做过的事。”

这句引自歌词的箴言，恰是林霖学术生涯的完美注脚。从山东少年到北大才子，从普林斯顿博士生到伯克利教授，从戈登贝尔奖到国际数学家大会报告人，他始终在做“从未被做过的事”——用数学之钥开启科学探索的新门径。



十年黄金岁月，林霖走过了从青年学者到国际领军人物的蜕变之路。但他破解世界复杂性的旅程远未结束。在量子计算和人工智能重塑科学研究的时代，这位中国数学家站在浪潮之巅，继续书写着应用数学的辉煌篇章。

当 2026 年国际数学家大会的讲台灯光亮起，林霖将向世界展示的不仅是数学的美妙结构，更是一个应用数学家如何用方程式改变世界的传奇故事。而故事的下一章，可能就写在伯克利实验室闪烁的代码中，或某个学生突然领悟数学真谛的惊喜眼神里——就像二十年前在北大机房的那个瞬间，永远改变了林霖的人生轨迹。

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