多行業(yè)以數(shù)學(xué)“求解”產(chǎn)業(yè)卡脖子難題

數(shù)學(xué)“破圈”運(yùn)籌帷幄　產(chǎn)業(yè)升級(jí)心中有“數(shù)”

多行業(yè)以數(shù)學(xué)“求解”產(chǎn)業(yè)卡脖子難題

　　近日，《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》記者在第十屆世界華人數(shù)學(xué)家大會(huì)上采訪了解到，在助力產(chǎn)業(yè)破解“卡脖子”問(wèn)題上，數(shù)學(xué)發(fā)揮著越發(fā)重要的作用。人工智能、工業(yè)軟件、航天控制、醫(yī)療軟件、能源模擬等行業(yè)的專(zhuān)家表示，數(shù)學(xué)能力是戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)力，很多產(chǎn)業(yè)問(wèn)題亟待以數(shù)學(xué)方法破解。著名數(shù)學(xué)家、世界華人數(shù)學(xué)家大會(huì)主席丘成桐表示，希望數(shù)學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界打破隔膜、增進(jìn)了解，走出一條自己的路子來(lái)。

　　架起數(shù)學(xué)與產(chǎn)業(yè)融通之橋

　　“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕”，這是起源于20世紀(jì)80年代并流傳至今的一句口號(hào)。數(shù)學(xué)因其硬核的智力要求，被視為就業(yè)“硬通貨”，但當(dāng)時(shí)少有人愿意當(dāng)全職數(shù)學(xué)家。如今，丘成桐認(rèn)為，中國(guó)的數(shù)學(xué)正在崛起，已經(jīng)站在世界前沿水平?！跋嘈盼磥?lái)5到10年，中國(guó)能成為一個(gè)數(shù)學(xué)強(qiáng)國(guó)?！?/p>

　　第十屆世界華人數(shù)學(xué)家大會(huì)吸引了全球30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的2000余名數(shù)學(xué)家、學(xué)者及青年學(xué)子參加，累計(jì)舉辦314場(chǎng)數(shù)學(xué)主題演講。不少演講主題領(lǐng)域都與產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)密切，比如，科學(xué)計(jì)算、偏微分方程、數(shù)值分析、概率論與隨機(jī)分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)、AI科學(xué)與機(jī)器學(xué)習(xí)等主題演講數(shù)達(dá)86場(chǎng)，占比超過(guò)四分之一。

　　世界華人數(shù)學(xué)家大會(huì)還設(shè)置了“人工智能與數(shù)學(xué)夜話”和“數(shù)學(xué)+工業(yè)”論壇，讓數(shù)學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界實(shí)現(xiàn)深度交流。東南大學(xué)數(shù)學(xué)系教授李鐵香表示，上一屆世界華人數(shù)學(xué)家大會(huì)首次納入“數(shù)學(xué)+工業(yè)”議題，當(dāng)時(shí)還是跨界探索，如今已邁入深度融合發(fā)展階段，數(shù)學(xué)成為驅(qū)動(dòng)工業(yè)創(chuàng)新突破、支持國(guó)家戰(zhàn)略落地的核心引擎。

　　對(duì)此，丘成桐表示，數(shù)學(xué)、人工智能和工業(yè)的合作很重要，很多“卡脖子”問(wèn)題就是沒(méi)有從數(shù)學(xué)上搞清楚運(yùn)作邏輯。數(shù)學(xué)家們要跨學(xué)科去了解不同應(yīng)用科學(xué)，從數(shù)學(xué)百寶箱里去尋找應(yīng)用科學(xué)家和工程師們沒(méi)有考慮過(guò)的方法。

　　數(shù)學(xué)助力破解“卡脖子”難題

　　多位與會(huì)專(zhuān)家表示，自2018年開(kāi)始，中國(guó)對(duì)數(shù)學(xué)的重視程度明顯上升，這與中國(guó)著力破解技術(shù)“卡脖子”問(wèn)題密不可分。

　　風(fēng)頭正盛的人工智能就亟需數(shù)學(xué)賦能破局。阿里Qwen預(yù)訓(xùn)練負(fù)責(zé)人劉大一恒告訴記者，數(shù)學(xué)能力越強(qiáng)的大模型，它的代碼生成、解答物理化學(xué)問(wèn)題、寫(xiě)作能力也會(huì)更強(qiáng)。人工智能也有很多問(wèn)題需要數(shù)學(xué)來(lái)解答，比如，如何優(yōu)化模型參數(shù)，讓它更好地收斂、降低目標(biāo)函數(shù)的損失以減少幻覺(jué)。大模型訓(xùn)練成本非常高，因此需要數(shù)學(xué)找到更好的方法來(lái)擬合和預(yù)測(cè)它的能力。結(jié)合特定芯片的大模型結(jié)構(gòu)，還需要數(shù)學(xué)來(lái)優(yōu)化運(yùn)算精度和穩(wěn)定性?，F(xiàn)在大模型參數(shù)量很大，也需要數(shù)學(xué)來(lái)優(yōu)化參數(shù)以減少模型訓(xùn)練成本。

　　不止人工智能，數(shù)學(xué)對(duì)于其他行業(yè)同樣重要。巨霖科技致力于國(guó)產(chǎn)EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）工具替代，公司董事長(zhǎng)孫家鑫表示，EDA軟件作為集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)皇冠上的“明珠”，其最底層的核心算法處處體現(xiàn)出與計(jì)算數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)的深度融合。要解決“卡脖子”問(wèn)題就必須從數(shù)學(xué)底層入手，公司圍繞網(wǎng)格（mesh）和矩陣求解兩個(gè)底層技術(shù)，全部采用自主研發(fā)模式。

　　西安交通大學(xué)教授曾薇表示，幾何引擎是我國(guó)“卡脖子”技術(shù)之一，也是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）等工業(yè)軟件的核心基礎(chǔ)組件。幾何引擎的主要內(nèi)容都與數(shù)學(xué)相關(guān)。

　　南京大學(xué)附屬鼓樓醫(yī)院張冰教授團(tuán)隊(duì)成員朱正陽(yáng)博士表示，數(shù)學(xué)新方法對(duì)于腦腫瘤影像學(xué)新技術(shù)具有比較好的意義，可以標(biāo)準(zhǔn)化腦影像預(yù)處理和病灶分割，提升模型的穩(wěn)定性和泛化能力，最終推動(dòng)多模態(tài)影像融合和復(fù)雜信息整合，為深度學(xué)習(xí)模型提供可解釋的代數(shù)信息。記者了解到，上述數(shù)學(xué)賦能醫(yī)學(xué)的研究成果不僅發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上，而且可以幫助患者減少檢查費(fèi)用，醫(yī)生通過(guò)較便宜的影像學(xué)手段就能較準(zhǔn)確地了解腫瘤的基因特征，而不必借助更昂貴的基因檢測(cè)。

　　南京航空航天大學(xué)教授吳云華表示，在軌運(yùn)行衛(wèi)星數(shù)量越來(lái)越多，由此組成的星座的管控難度大，對(duì)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的效率要求高，但衛(wèi)星的計(jì)算能力還不如普通智能手機(jī)，傳輸能力也非常寶貴?？蒲袌F(tuán)隊(duì)借助數(shù)學(xué)方法優(yōu)化技術(shù)路徑：一是通過(guò)拓?fù)浞椒?，將巨型星座劃分為多個(gè)分布規(guī)律、運(yùn)行穩(wěn)定的管理域；二是將復(fù)雜的動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題，分解為空間域的靜態(tài)規(guī)劃問(wèn)題和時(shí)間域的資源匹配問(wèn)題；三是通過(guò)分級(jí)路由規(guī)劃，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞和實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，優(yōu)化全網(wǎng)的傳輸能力。

　　中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員張晨松表示，在油氣藏開(kāi)發(fā)的一個(gè)數(shù)值模擬工作中，通過(guò)計(jì)算數(shù)學(xué)的方法，原來(lái)需要二十多個(gè)小時(shí)才能完成的計(jì)算工作，現(xiàn)在47秒內(nèi)就能完成，極大地提升了工業(yè)效率。

　　數(shù)學(xué)能力夯實(shí)戰(zhàn)略資源根基

　　多位專(zhuān)家告訴《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》記者，華人工程師在人工智能界的全面崛起，和華人優(yōu)秀的數(shù)學(xué)素養(yǎng)密不可分。

　　丘成桐認(rèn)為，支持?jǐn)?shù)學(xué)發(fā)展的成本相對(duì)較低，不需要投入很多錢(qián)。但是，真正培育出適宜數(shù)學(xué)發(fā)展的土壤，培養(yǎng)出敢于提出新問(wèn)題、開(kāi)辟新方向的創(chuàng)造性人才，還需要教育的革新、認(rèn)知的提升，以及整個(gè)社會(huì)對(duì)“無(wú)用之用”的信任與耐心。

　　“對(duì)數(shù)學(xué)不宜太功利，直接向數(shù)學(xué)家要效益就是過(guò)于功利?！鄙虾Ｊ腥斯ぶ悄苄袠I(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)鐘俊浩告訴記者，應(yīng)該充分保障數(shù)學(xué)家的研究經(jīng)費(fèi)，讓他們?nèi)プ銮把氐氖?，去關(guān)注最新的猜想、論文和理論成果等。可以將人工智能作為中間體，打通數(shù)學(xué)和產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)聯(lián)，讓數(shù)學(xué)更好地賦能人工智能，讓人工智能更好地賦能千行百業(yè)。

　　紐約大學(xué)博士劉子冉告訴記者，對(duì)于數(shù)學(xué)學(xué)者而言，來(lái)自產(chǎn)業(yè)的機(jī)會(huì)很多，他在紐約大學(xué)辦公室的同學(xué)有一半去了華爾街或硅谷。有近一半的人因?yàn)榕d趣與愛(ài)好，畢業(yè)后留在學(xué)校繼續(xù)研究數(shù)學(xué)。

　　丘成桐也表示，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，中國(guó)提供的薪資待遇甚至“比歐洲、美國(guó)都要好”。

　　對(duì)此，多位專(zhuān)家表示，應(yīng)將數(shù)學(xué)能力視為戰(zhàn)略資源。只要條件得當(dāng)，數(shù)學(xué)的魅力總會(huì)吸引人才沉浸其中。除了關(guān)注少數(shù)數(shù)學(xué)天才，更應(yīng)關(guān)注全民數(shù)學(xué)素養(yǎng)。面向中學(xué)生，可傳遞更多基礎(chǔ)而有用的數(shù)學(xué)知識(shí)。成年人也能借助通俗讀物培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維，特別是統(tǒng)計(jì)學(xué)與概率論、運(yùn)籌學(xué)等，對(duì)于日常生活、工作和投資都有不小的幫助。（記者 葉?。?/p>

　　轉(zhuǎn)自：經(jīng)濟(jì)參考報(bào)

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