研究领域

物理约束机器学习、数据同化、并行计算、非线性动力系统、电网模拟与控制、环境与可继续发展

个人简介

林海翔，长江学者，2009年获得荷兰皇家骑士勋章，全球前2%顶尖科学家。1978年入清华大学，1979年赴荷兰代尔夫特理工大学并获得数学学士、应用数学硕士（工程师）和博士学位。长期在科学计算与工程交叉学科领域开展研究，包括数据同化、物理信息神经网络、电网模拟和稳定性分析与控制、大气污染和油藏历史拟合等领域,已发表杂志和国际会议论文200余篇。曾获《环境科学与技术》（EST属中科院一区）杂志2024年度政策分析领域最佳论文奖。

主要研究方向

围绕能源转型与城市复杂系统治理中的关键决策问题，重点研究如下科学问题：
例如，电动汽车在风光能源低谷时段充电、高峰时段反向输电（V2G）对未来电网调峰能力的影响；集中式换电模式与分散式家庭充电模式对城市配电网升级需求（涉及数十万亿投资）的差异及其量化评估；气候政策对碳排放与关键资源（如锂、钴相对于氢燃料电池的铂等）供需的全生命周期影响；以及传染病暴发情境下不同干预措施对公共健康与经济系统的综合影响等。
上述问题具有多尺度、多系统耦合与高度不确定性特征，亟需智能化决策支持系统提供科学依据。
本研究致力于构建可扩展、模块化的智能决策支持系统（Intelligent Decision Support System, IDSS），服务于能源系统转型、交通电气化、气候变化应对及城市韧性等复杂系统中的科学决策问题。在大数据与人工智能快速发展的背景下，探索“物理模型 + 机器学习 + 数据同化”的融合框架，通过数据驱动与机理约束的协同，提高复杂系统在预测、优化与评估中的可靠性与可解释性。
IDSS关键技术框架

• 数据层：多源异构数据接入与融合（气象数据、传感器网络、交通数据、经济指标、GIS等）

• 模型层：集成物理模型、机器学习模型与数据同化方法，构建多模型协同的模型库

• 情景层：构建多维情景库（政策路径、投资方案、极端事件等），支持不确定性分析

• 决策层：基于强化学习、博弈论与鲁棒优化的方法，实现多智能体协同决策与优化控制

• 输出层：提供成本-效益分析、风险评估与最优路径规划等决策支持结果

典型应用研究方向
以风光发电与电动汽车充放电的耦合系统为切入点，开展以下研究：

• 构建电网与交通系统的双数字孪生模型

• 发展滚动预测与动态调度方法，保障系统的安全性与经济性

• 从技术层面分析可再生能源间歇性对电网稳定性及储能需求的影响

• 从政策与资源约束角度评估关键材料供给与制度设计对系统演化的影响

长期研究目标
本研究团队的核心目标是构建通用化、模块化的IDSS体系架构，使其具备跨领域迁移能力，能够支撑多类复杂系统问题的分析与决策，包括但不限于：

• 传染病传播建模与防控策略优化

• 区域/国家发展情景与创新政策评估

• 新兴产业与园区发展的潜力与瓶颈分析。

学习经历

1990年6月-1993年10月，博士 荷兰代尔夫特理工大学 应用数学系
1983年9月-1986年6月，硕士（工程师）荷兰代尔夫特理工大学 应用数学系
1979年9月-1983年3月，学士 荷兰代尔夫特理工大学 应用数学系    
1978年9月-1979年2月，清华大学

工作经历

2015 – 2026，莱顿大学理学院 环境科学研究所（系）大数据分析与环境建模 教授 （R. Timman基金会讲席教授)
2011 – 2014，蒂尔堡大学人文学院，电子人文教授（Professor e-Humanities）
1990 – 2026，代尔夫特理工大学电子工程、数学和计算机学院, 助教/副教授/博导
1986 – 1990，荷兰国家应用技术研究院 助理研究员
其他（访问、兼职）
2005 –2026，特聘教授（兼职）, 中国科学院大学 计算机科学与技术学院
2012 –2026，特聘教授（兼职）山东大学 数学学院
2018 – 2020，特聘教授（香江学者， 兼职）浙江理工大学数理学院

重大成果

• 环境科学与技术（EST）杂志2024年度政策分析领域最佳论文奖

• 《大数据挖掘与分析》杂志编委（2020至今）

• 《算法和计算技术》副编辑 （2017至今）

• 荷兰皇家骑士勋章（2009）

• 曾任《模拟实践与理论》的副总编（1993-1999）

• 第五届模式识别应用与方法国际会议最佳论文奖 （ICPRAM 2016)

• 欧洲计算机学会大规模并行计算会议最佳论文奖（1994）

• 曾组担任十余个国际会议大会主席/共同主席，受邀在国际会议做大会主题演讲二十余次。

科研成果

代表性文章

1. M. Pang, J. Jin, H.X. Lin, G. Wang, H. Liao, W. Han, Zeeman: A Deep Learning Regional Atmospheric Chemistry Transport Model, Geophysical Review Letters. 2026

2. Z. Chen, R. Kleijn, C. Zhang, H.X. Lin Fuel Cell and Electric Vehicles: Resource Use and Associated Environmental Impacts, Resources, Conservation & Recycling. 2026

3. S. Wang, G.H. Correia, H.X. Lin  An Agent-Based Simulation for Autonomous Taxi Relocation and Trade-off Evaluations, Transportation Research Interdisciplinary Perspectives. 2026

4. Y. Huan, Q. Wang, H.X. Lin , Sequential Hierarchical Bayesian Model and Particle Filter Estimation with Two-step RJMCMC Resampling, Computational Statistics and Data Analysis. 2025

5. Z. Yuan, G. Fu, B. van Diedenhoven, H.X. Lin, J.W. Erisman, and O.P. Hasekamp, Above Cloud Aerosol Detection and Retrieval from Multi-Angular Polarimetric Satellite Measurements in a Neural Network Ensemble Approach, Atmospheric Measurement Techniques. 2025

6. Kai Li, H. Ward, H.X. Lin, and A. Tukker, Shift to intra-EU-OECD trade enhanced environmental benefits after Basel Convention Plastic Waste Amendements, Resources, Conservation & Recycling. 2025

7. Z. Wang, K. Xi, A. Cheng, H.X. Lin, J.H. van Schuppen, Improving the small-signal stability of a stochastic power system - Algorithms and mathematical analysis, Chaos, Solitons and Fractals, Vol.199. 2025

8. X. Wu, K. Xi, A. Cheng, C. Zhang, H.X. Lin, A Critical Escape Probability Formulation for Enhancing the Transient Stability of Power Systems with System Parameter Design, Automatica. 2025

9. K. Li, H. Ward, H.X. Lin, and A. Tukker, Economic viability requires higher recycling rates for imported plastic waste than expected,  Nature Communications. 2024

10. Y. Huan, and H.X. Lin, Sequential Model Identification with Reversible Jump Ensemble Data Assimilation Method, Statistics and Computing. 2024

11. T. Deng, A. Manders, A.W. Heemink, A. Segers and H.X. Lin, Enhanced Ozone Exceedance Prediction with Machine Learning: A Case Study in Germany, Environmental Modelling & Software, Vol. 181. 2024

12. K. Li, H.Ward, H.X. Lin, and A. Tukker, Traded plastic, traded impacts? Designing counterfactual scenarios to assess environmental benefits and drawbacks in the plastic waste trade, Environmental Science & Technology, 58(20): 8631–8642. 2024

13. Z. Yuan, G. Fu, B. van Diedenhoven, H.X. Lin, J.W. Erisman, and O.P. Hasekamp, Cloud Detection from PARASOL Multi-Angular Satellite Polarimetric Measurements using a Neural Network Ensemble Approach, Atmospheric Measurement Techniques (AMT), Vol. 17(9), 2024

14. J. Verkaik, E.H. Sutanudjaja, G.H.P. Oude Essink, H.X. Lin, and M.F.P. Bierkens, GLOBGM v1.0: a parallel implementation of a 30 arcsec PCR-GLOBWB-MODFLOW global-scale groundwater model, Geoscientific Model Development. 2024

15. L. Fang, J. Jin, A. Segers, H. Liao, K. Li, B. Xu, W. Han, M. Pang, and H.X. Lin, A gridded air quality forecast through fusing site-available machine learning predictions from RFSML v1.0 and chemical transport model results from GEOS-Chem v13.1.0 using the ensemble Kalman filter, Geoscientific Model Development. 2023

16. K. Xi, Z. Wang, A. Cheng, H.X. Lin, J.H. van Schuppen, C. Zhang, Synchronization of Coupled Phase Oscillators with Stochastic Disturbances and the Cycle Space of the Graph,  SIAM Journal on Applied Dynamical Systems. 2023

17. X, Qin, C. Zhong, H.X. Lin, Community-based Influence Maximization Using Network Embedding in Dynamic Heterogeneous Social Networks, ACM Trans. Knowledge Discovery from Data. 2023

18. P.O. Sturm, A. Manders, R. Janssen, A.S. Wexler, H.X. Lin, Advecting Superspecies: Efficiently Modeling Transport of Organic Aerosol with a Mass-Conserving Dimensionality Reduction Method,  Journal of Advances in Modeling Earth Systems. 2023

19. X. Wu, K. Xi, A. Cheng, H.X. Lin, J.H. van Schuppen (2023), Increasing the Synchronization Stability in Complex Networks, Chaos, Solitons and Fractals, Vol.33(4).

20. Z. Wang, K. Xi, A. Cheng, H.X. Lin, A.C. Ran, J.H. van Schuppen, C. Zhang, Synchronization of Power Systems under Stochastic Disturbances, Automatica. Vol. 151. 2023

21. Z. Chen, E.G.M. Kleijn, H.X. Lin, Metal requirements for global electrical grid and transmission in wind power and utility-scale solar PV until 2050, Environmental Science & Technology. 2022

22. T. Deng, A. Manders, J. Jin and H.X. Lin, Clustering-based spatial transfer learning for short-term ozone forecasting, Journal of Hazardous Materials Advances. 2022

23. S. Wang, G.H. Correia, H.X. Lin, Modeling the Competition Between Multiple Automated Mobility on-Demand Operators: An Agent-Based Approach, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 2022

24. X. Wang, M. Verlaan, M.I. Apecech, H.X. Lin, Parameter Estimation for a Global Tide and Surge Model with a Memory-Efficient Order Reduction Approach, Ocean Modelling. 2022

25. C. Xiao, H.X. Lin, O. Leeuwenburgh, A.W. Heemink, Surrogate-assisted inversion for large-scale history matching: comparative study between projection-based reduced-order modelling and deep neural network, Journal of Petroleum Science and Engineering, vol. 208. 2022

26. X. Wang, M.Verlaan, M.I. Apecechea, H.X. Lin, Computation-efficient Parameter Estimation for a High-Resolution Global Tide and Surge Model (GTSM), Journal of Geophysical Research: Oceans. 2021

27. M. Xu, J. Jin, G. Wang, A Segers, T. Deng, H.X. Lin, Machine learning based bias correction for numerical chemical transport models, Atmospheric Environment, 2021

28. K. Xi, H.X. Lin, C. Shen, J. H. van Schuppen, Multi-Level Power-Imbalance Allocation Control for Secondary Frequency Control of Power Systems, IEEE Trans Automatic Control, Vol. 65 (7). 2021

29. C. Xiao, O. Leeuwenburgh, H.X. Lin, A.W. Heemink, Conditioning of Deep-Learning Surrogate Models to Image Data with Application to Reservoir Characterization, Knowledge Based Systems, vol. 220. 2021

30. X. Zhong, S. Deetman, B. Steubing, M. Hu, H.X. Lin, G.A. Hernandez, C. Harpprecht, C. Zhang, A. Tukker and P. Behrens, Global greenhouse gas emissions from residential and commercial building materials and mitigation strategies to 2060,  Nature Communications. 2021