英才计划：让中学生参与科研

校内的宣讲会上，我第一次了解到英才计划，具体的宣讲内容已记不太清了，但是，英才计划的核心——“中学生科研”的概念却像钉子一样钉在了我的脑海中，这5个字就像绳索一般，一下子就拴住了我的心。

经历了笔试、面试等层层选拔后，我有幸入选英才计划，成为了一名英才学员。我与张铭导师的初次见面是在2021年1月。受新冠疫情影响，我们只能采用线上方式进行沟通。尽管是线上交流，我仍然在短短的1个小时中学习到了许多。张铭老师向我分享了她的科研经历，主要是关于她在推荐系统、文本挖掘方面开展的研究，在这个过程中，我深刻地体会到了张铭老师严谨治学的态度和勇于创新的科研精神。

科学研究的道路是曲折漫长的。在选题初期，我陷入了“两眼一抹黑”的尴尬境地。我坚持与张铭老师保持积极的沟通，最后她建议我从中学生的角度研究问题，回归生活，从实际出发。在留心观察生活，并阅读了计算机相关的文献后，我确定了5个备选课题，在与张铭老师深入沟通交流后，最终确定研究碑帖修复项目。

项目灵感来源于书法。小时候我有一段学习书法的经历，曾欣赏过历朝历代的书法作品。其中，印象最深的是《张猛龙碑》。 《张猛龙碑》距今约有1500年的历史，在漫长岁月中，它历经风吹雨打，传承至今，碑帖上已有多处磨损。每当我欣赏《张猛龙碑》时，总为帖中的残缺感到遗憾，能不能设计一个可以自动修复残缺文字的程序呢？这个问题吸引了我，引发了我的思考。

在研究碑帖修复时，主要遇到了3个方面的困难。

第1个困难是数据集的收集。网上有大量《张猛龙碑》的图片，但是这些图片并没有统一的规范，图片的内容、尺寸和清晰度都有极大的差异，不能直接作为程序的输入源。因此，找到一个可靠的数据来源成为当务之急。经历了漫长的搜寻后，在一个书法网站上，我找到了清晰度较好、内容较全的《张猛龙碑》图片。由于从网站下载不便，我就写了一个下载图片的程序，然而问题并没有得到解决。按照最初的设想，程序需要使用单个汉字作为输入，而我收集的图片，是由十几个汉字组成的图片，这意味着需要一种分割汉字的方法。在多次尝试后，我打消了使用程序进行分割的念头，决定采用人工方式进行单个汉字的提取。

建立好数据集后，我遇到了第2個困难。在阅读了计算机视觉方面的文献后，我尝试从传统的图片修复领域入手进行碑帖修复，结果差强人意，因为计算机字体有着统一的风格，而《张猛龙碑》每个字都有独特的艺术风格，这令我十分沮丧。当我想要放弃时，回忆起与张铭老师初次见面的情景，以及张铭老师对我的支持与鼓励，便又鼓起几分勇气，振奋几分精神，继续钻研下去。最终，我更换了研究角度，从图像风格迁移的角度人手，进行碑帖修复。

第3个困难是关于算法实验的。在进行计算机领域的研究时，科研人员常常需要分析算法，研究它的性能。而在计算机视觉领域，对计算资源的要求非常严苛，需要比较高端的计算机硬件配置。我向张铭老师讲述了项目对于算力的需求，她立即将组里的计算资源分享给我，并安排师兄指导我在服务器上配置开发环境和运行代码。

中学生科研，不仅仅有科研，同样需要过硬的人文素养。在科研过程中，科研人员经常需要分享自己的科研成果，撰写科研论文，参加答辩。作为一名英才学员，我也锻炼到了上述的基本科学素养。

关于论文撰写，在完善初稿后，张铭老师不仅给出了修改意见，还向我分享了组里师兄师姐们写的论文。经过认真研读和学习后，我从中看到了明显的差距，也进一步明白了如何写出一篇优秀的科研论文。

除了撰写论文，英才计划还锻炼了我的答辩能力。从开题报告，到中期答辩，再到结题报告，虽然每次答辩都会紧张，会有不完善的地方，但是，每一次答辩都在进步，是一次次对于自我的挑战与突破。在结题报告的那天，播放完最后一张PPT时，过往一年的经历从我的脑海中穿过，似烟花般灿烂。

回望参与英才计划的1年，我收获了许多，也成长了许多。从最初一个连Pytorch框架是什么都不知道的懵懂少年，到完成一个初步的科研项目，在这个过程中，我接触到了许多新知识，也掌握了科学研究的基本思维模式与方法。祝愿英才计划越办越好，能让更多的中学生参与到科研中来，培养科研精神，提高基础素养，为中国的科研与发展打好基础，注入新鲜血液。

孙工博

2021级英才计划计算机学科学员

就读于北京市十一学校，师从北京大学张铭老师。在英才计划期间，完成“基于端到端生成式对抗神经网络的碑帖修复”课题，并将源代码及其数据集分享到了开源网站github上。21398F34-9AA9-47C7-B76B-62F3C59CFC0A