111上世紀80年代初，一位意氣風(fēng)發(fā)的年輕人騎著自行車往來于清華大學(xué)和北京大學(xué)之間，奔赴一個個教室。

2010年夏季，郁郁蔥蔥的清華大學(xué)和北京大學(xué)校園里，一位中年男子騎自行車匆匆而過，去聽散落在校園各處的講座。

他們是同一個人，美國哈佛大學(xué)統(tǒng)計系和生物統(tǒng)計系終身教授劉軍，世界生物統(tǒng)計和生物信息學(xué)領(lǐng)域的著名專家。2010年12月17日，劉軍獲得被譽為“華人菲爾茨獎”的晨興數(shù)學(xué)獎應(yīng)用數(shù)學(xué)金獎。

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父母為他抄書

從12歲起，劉軍就對數(shù)學(xué)著迷。但在“文革”期間，要發(fā)展這樣的興趣是異常困難的。不要說電腦或計算器，就連數(shù)學(xué)書也難得一見。

劉軍家里的學(xué)習(xí)氛圍很好，父母在大學(xué)任教，對劉軍讀書很支持。那時，教科書和參考書都少得可憐，父母就竭盡所能四處為兒子挖書，包括向老教授借來那些已經(jīng)被藏起來的書。父母還利用休息時間幫他抄書，父親甚至抄寫過一整本書。當時的劉軍分辨不出哪些是高中的內(nèi)容，哪些是大學(xué)的，所以就都看了。他說：“做數(shù)學(xué)就像玩一個游戲，你所需要的只是一張紙和一支筆。”那時，每到星期天，劉軍就喜歡騎一個小時的自行車到朋友家或數(shù)學(xué)小組里去做題。

劉軍在北京大學(xué)讀書時，雖然很愛玩牌，喜好旅行郊游，但也沒有落下功課。畢業(yè)時劉軍仍是數(shù)學(xué)系最優(yōu)秀的畢業(yè)生之一，因此獲得數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會的資助，于1986年赴美留學(xué)。至今，劉軍十分懷念在北大的日子，那些和同學(xué)一起打橋牌、拱豬，一起出去窮快活的日子。

從1986年的北京直接飛抵世界金融經(jīng)濟中心紐約，劉軍感覺就像進入電影里面一樣，很不真實。由于各種語言文化、風(fēng)俗習(xí)慣和思想方式的極大差異，初到美國的劉軍經(jīng)歷了一次文化沖突。語言成為劉軍的最大障礙。因為他可以看懂公式和方程式，不必聽懂老師說什么就可以明白。再加上平常又不注意和外國學(xué)生、老師交流，所以到美國一年后，他的英語比初來時還差了些。

1988年，劉軍從新澤西Rutgers大學(xué)轉(zhuǎn)學(xué)到芝加哥大學(xué)。導(dǎo)師王永雄的關(guān)心成為劉軍研究生涯的一個重要轉(zhuǎn)折點。通過認真的思索，劉軍決定投身統(tǒng)計學(xué)研究。“我不想僅僅去解決那些歷史上沒有人能解決的難題。我想要和現(xiàn)實生活發(fā)生關(guān)系，雖然當時我還不太清楚統(tǒng)計學(xué)到底是什么。”他坦言除了比較喜歡數(shù)學(xué)，還很喜愛科學(xué)，熱愛生活。所以，他開始很用功地學(xué)習(xí)，吸收各種知識。

同時被聘為兩所世界名校終身教授

在王永雄眼中，劉軍“富有創(chuàng)造性，能力過人，計算技巧更令人驚異”，不僅如此，“他頭腦清晰，很善于和別人溝通；同時他又是一個和善、熱情、樂于助人的人”。

僅用了3年，劉軍就讀完了博士。1989年，劉軍的第一個項目主要是以統(tǒng)計計算為主，是和兩個老師一起合作。他們發(fā)明了一個新穎的又具有一般性的重點抽樣方法。此方法在其后的十幾年中又得到了很大的推廣和發(fā)展。劉軍和合作者陳嶸在1998年發(fā)表的關(guān)于此方法方向的綜述性文章發(fā)揮了很大影響，被引用了1400多次，是現(xiàn)在非常流行的“粒子濾波法”的前身和推廣。

之后，劉軍又作出了一系列關(guān)于吉布斯抽樣法的理論問題的結(jié)果。把算法中的一些重要的邏輯線條理清了，成為現(xiàn)在人們研究吉布斯抽樣法和其他MCMC 算法的重要工具。業(yè)內(nèi)的人很重視和推崇劉軍他們的研究成果，發(fā)表的論文被引用了400多次。

由于劉軍的杰出工作，2000年，他同時拿到斯坦福大學(xué)和哈佛大學(xué)終身教授的聘書。經(jīng)過仔細思量，他慎重地選擇了哈佛。一個重要原因是Bauer基因組學(xué)研究中心像一塊磁石那樣強烈地吸引著他。在那個研究中心，生物學(xué)家、數(shù)學(xué)家和化學(xué)家共同探索潛藏在生命內(nèi)部的奧秘。

目前，劉軍的主要工作是探索基因如何開啟和關(guān)閉，如何參與和控制生命活動。通過各種統(tǒng)計手段和計算機技術(shù)，他著重研究那些基因組中間的重復(fù)序列片段。這些片段常常包含了調(diào)控基因表達的信息，而這些信息與一個由基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)最終會構(gòu)成大腦或大拇指的一部分密切相關(guān)。通過長時間的復(fù)雜的基因復(fù)制與突變的實驗，就可以發(fā)現(xiàn)這種開關(guān)機制。如果在距離某個基因很近的地方發(fā)生突變并導(dǎo)致相應(yīng)的蛋白質(zhì)中止生成，那么這個區(qū)域就應(yīng)該是一個基因開關(guān)的所在。劉軍相信可以通過對出現(xiàn)在實際基因間的遺傳序列的統(tǒng)計學(xué)分析定位這些開關(guān)。

這些工作的起源是1992年一次會議上的偶然機會。當時劉軍碰到紐約州立衛(wèi)生部一個研究室的Charles Lawrence，一個很有創(chuàng)造力的人。他們一起聊天，相見恨晚。之后他們就一起作研究，合作持續(xù)了近20年。1993年，他們合作的第一篇文章就是關(guān)于如何有效用現(xiàn)代統(tǒng)計模型和計算方法尋找基因調(diào)控位點。此文在《科學(xué)》雜志上發(fā)表，至今已被引用了1600多次。用此方法，他們還預(yù)測了大腸桿菌中的大約2000個開關(guān)。而這些開關(guān)中的80%被后來的實驗證明是正確的。

除此之外，劉軍還做了遺傳學(xué)統(tǒng)計技術(shù)的發(fā)展，DNA的排序，全基因組上找變異位等。如糖尿病的所有基因編號，有時達到成千上萬。

劉軍說：“這個領(lǐng)域的好處是，總會有一個最后的審判日——因為你是在對大自然作預(yù)測，所以你總會知道你究竟是對還是錯。”

統(tǒng)計學(xué)教授唐納德·魯賓評價道：“不管是作為教師還是同事，劉軍先生都是哈佛大學(xué)的一筆財富。哈佛的計算生物學(xué)需要他的力量。另外，他還是個十分熱情的人，談吐溫和，卻又有著驚人的幽默感。”

破譯生命語言密碼

統(tǒng)計學(xué)是應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個分支，主要通過利用概率論建立數(shù)學(xué)模型，收集所觀察系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進行量化的分析、總結(jié)，并進而進行推斷和預(yù)測，為相關(guān)決策提供依據(jù)和參考。它被廣泛應(yīng)用在各門學(xué)科中，從物理和社會科學(xué)到人文科學(xué)，甚至被用在工商業(yè)及政府的情報決策。在2000多年的發(fā)展過程中，統(tǒng)計學(xué)至少經(jīng)歷了“城邦政情”、“政治算數(shù)”和“統(tǒng)計分析科學(xué)”三個發(fā)展階段。

在現(xiàn)在這個數(shù)據(jù)的時代，找出數(shù)據(jù)的規(guī)律就是用統(tǒng)計的方法。數(shù)學(xué)是嚴格的推理，統(tǒng)計是推斷，有點像偵探在尋找一個事情的原由。推理是統(tǒng)計很重要的手段，但不是其精髓。統(tǒng)計和生活比較近，可以直接指導(dǎo)決策。現(xiàn)在人們對于數(shù)據(jù)的重要性認識得越來越深刻。

最近，劉軍和哈佛專門研究我國歷史的包弼德教授合作，發(fā)展統(tǒng)計模型來研究我國的宋史30卷。比如，研究者想知道誰是王安石的老師和學(xué)生朋友等等，用官名和地名就可以把其中的關(guān)系找出來。這個方法還可以應(yīng)用于研究中醫(yī)藥方中各味藥之間的關(guān)系，把病狀和藥方統(tǒng)計出來，到了用藥的時候，可以從里面找到相應(yīng)的藥方。用統(tǒng)計方法來研究《紅樓夢》已經(jīng)不是新聞了，但他們的新方法可以幫助找到哪些詞、哪些人或哪些地方之間有關(guān)系。

憑著興趣愛好，劉軍在生物信息學(xué)領(lǐng)域還處于冷門期時，就敲開了這個破譯生命語言密碼的大門。在統(tǒng)計學(xué)方法還只應(yīng)用在臨床及醫(yī)療數(shù)據(jù)處理時期時，他已經(jīng)開始盤算著用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法去開啟生命的奧秘。他開始從大量的DNA 和蛋白質(zhì)序列中研究規(guī)律，并結(jié)合生物芯片數(shù)據(jù)來研究生物學(xué)中的核心問題之一：基因調(diào)控模式。

這之后的多年，劉軍的實驗室一直通過生物信息學(xué)和計算生物學(xué)，利用基因序列信息和mRNA表達的基因芯片數(shù)據(jù)，長期研究基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、統(tǒng)計遺傳學(xué)、蛋白結(jié)構(gòu)和功能分析、基因組序列分析等課題。

他們的實驗室是轉(zhuǎn)錄因子-DNA序列結(jié)合位點預(yù)測課題的先驅(qū)。用計算機方法和統(tǒng)計學(xué)方法預(yù)測的這些位點經(jīng)過實驗室驗證屬實的有：大腸桿菌（E. Coli）、Basillus Subtilis、酵母和人類轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點。此外，他們預(yù)測的部分蛋白結(jié)構(gòu)也已經(jīng)獲得實驗室證實。

學(xué)好數(shù)學(xué)憑興趣

劉軍現(xiàn)在已有19個博士生畢業(yè)，17 個博士后出站。微軟、谷歌和華爾街上的公司都很歡迎他的學(xué)生。但他的大多數(shù)學(xué)生還是選擇了走學(xué)術(shù)道路。

“我很感激我的學(xué)生，和年輕人交流會有很大的成就感。我希望學(xué)生能多提問題，從而大家都可以從中得到新的靈感和發(fā)展。我也很快就意識到了這種方式的重要性。也會花很多時間在他們身上，希望他們成長起來。我曾經(jīng)忍痛開除了幾個學(xué)生，不是因為他們不聰明，而是他們不夠?qū)Ｐ?#xff0c;不是做學(xué)問的料。”劉軍說。

隨著社會的不斷發(fā)展，如今外在環(huán)境對孩子的吸引不可小覷，網(wǎng)絡(luò)游戲在學(xué)生中的風(fēng)靡使他們不能安心投入學(xué)習(xí)。劉軍認為，游戲影響學(xué)習(xí)，這只是片面的看法，其實有些游戲是可以幫助學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的，比如一些數(shù)字推理游戲便可以在游戲的同時練習(xí)邏輯思維能力。

劉軍自認一向都是一個很自信和很會放松的樂天派。科學(xué)研究對他是一種樂趣，所以他沒有感到什么研究的壓力。他最大的壓力來自對學(xué)生的擔(dān)憂，總在思考怎么讓學(xué)生獲得更好的未來。他大部分的經(jīng)費都用于培養(yǎng)博士生和博士后，所以申請經(jīng)費的時候很大程度會考慮學(xué)生的需求。

劉軍是一個熱愛科學(xué)的人，也是個熱愛生活的人。劉軍愛好廣泛：足球、籃球、游泳和滑雪。劉軍另一個愛好就是收集古董鋼筆，擺弄它們，修理它們成為他最好的放松方式。現(xiàn)在他已經(jīng)收藏了幾百支Parker、Waterman、Sheaffer、Wahl-Eversharp、Mont Blanc等品牌鋼筆。在他的實驗室主頁上，可以看到這些收藏的照片。在采訪結(jié)束的時候，他拿出珍藏的派克鋼筆，在記者的采訪本上寫下“時間很重要”幾個字。

學(xué)者名片

劉軍，北京大學(xué)數(shù)學(xué)系畢業(yè)，1991年在美國芝加哥大學(xué)獲統(tǒng)計學(xué)博士學(xué)位。2000年，任哈佛大學(xué)統(tǒng)計系和生物統(tǒng)計系終身教授。2001年劉軍完成了自己的英文著作《科學(xué)計算中的蒙特卡羅策略》。此書現(xiàn)已成為哈佛大學(xué)、斯坦福大學(xué)及其他高等學(xué)府的教科書。2002年獲得北美五個統(tǒng)計學(xué)會聯(lián)合設(shè)立的統(tǒng)計學(xué)最高獎——考普斯“總統(tǒng)獎”，2002~2003年與學(xué)生及合作者提出尋找DNA中相似度高的功能片段的吉布斯抽樣算法。2004年被選為數(shù)理統(tǒng)計學(xué)會會士（IMS Fellow），2005年被美國統(tǒng)計協(xié)會選為會士（ASA FELLOW）。現(xiàn)任清華大學(xué)統(tǒng)計學(xué)研究中心主任。

在統(tǒng)計理論方面，劉軍創(chuàng)立了序貫蒙特卡羅方法；對馬爾可夫鏈蒙特卡羅（MCMC）方法和設(shè)計構(gòu)建了重要理論框架。由劉軍提出的“Gibbs保守串抽樣和指針”是到目前為止生物學(xué)者尋找DNA和蛋白序列中精巧模式的兩種重要方法之一。

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來源：中國科學(xué)報，編輯：nhyilin

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總結(jié)

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