2月29日“TOP大學來了”在全網第一時間刊發了文章《首批國家應用數學中心統計，除了四川大學外，還有哪些高校獲批？》，在文章中我們率先確認了除了北京和深圳以外的11個國家應用數學中心名單。今天江蘇應用數學中心主任、南京大學數學系主任秦厚榮和上海應用數學中心主任、復旦大學教授李駿跟我們聊聊怎麼建設兩大中心。
從“TOP大學來了”小編的統計來看，數學中心分佈在華北、華東、華南、華中、東北、西北和西南區域，其中華東區域有3所高校牽頭組建國家應用數學中心，華北、華南、華中、西南各有2所高校牽頭建設國家應用數學中心，東北和西北區域均有1所國家應用數學中心。
江蘇應用數學中心：服務地方發展、打造“最強大腦”
這支數學“國家隊”
攻關也跨界（解碼）
作為基礎科學，數學正越來越廣泛地應用於不同行業和領域，影響和改變著我們的生活。
日前，相關高校作為依託單位的首批13個國家應用數學中心公佈，將聚焦發展需求，搭建合作平臺，推進數學與工程應用、產業化的對接融通。各高校和行業人才的合作交流、取長補短，也會激發新的科研方向和應用領域，讓研發、轉化、落地的鏈條更加順暢。日前，科技部公佈首批13個國家應用數學中心名單，相關高校作為依託單位獲准建設。其中，南京大學牽頭、聯合東南大學建設的江蘇應用數學中心榜上有名，將聚焦智能算法領域，進一步搭建校企合作平臺，推動科研成果的轉化。“數學是一門古老的學科，近代數學的發展推動著現代社會的進步，每一次工業革命都是以數學為先導。我國的5G標準，也是因為科學家們將一篇十幾年前的數學論文變成了現實。”江蘇應用數學中心主任、南京大學數學系主任秦厚榮教授介紹，現代社會發展中，許多問題的核心都是數學。
數學與不同專業交叉融合
不斷改變我們生活
日常生活中，我們能通過電視、網絡及時瞭解世界各地的訊息，這是數學方法用於信息的壓縮、傳遞和解碼；我們點開手機，購物平臺根據不同特點，顯示出“千人千面”的推送，背後有著複雜的數學模型；我們經常發現，購買的東西並不是直線抵達所在的城市，這是數學分支中運籌學在生活中的運用……此外，城市建設與社會發展中也存在許多數學問題，比如氣象預測、汙染防治、交通規劃。“這些都是數學與不同專業的交叉融合，展現出這門基礎科學逐漸從幕後走向臺前、不斷影響和改變我們生活的過程。”秦厚榮介紹，這體現了數學為其他學科提供理論支撐、為各種行業提供研究方法、為多元領域給予應用手段。數學是自然科學皇冠上的明珠，也是重大技術創新的基礎。2019年，四部門聯合制定《關於加強數學科學研究工作方案》，提出建設應用數學中心的指導意見，搭建數學科學與數學應用領域的交流平臺，聚焦、提出、凝練和解決一批國家重大科技任務、重大工程、區域及企業發展重大需求中的數學問題，成為航空航天、國防安全、生物醫藥等領域的重要支撐。在秦厚榮看來，江蘇國家應用數學中心的建立宗旨，也在於立足和服務地方經濟發展和社會創新。江蘇的工業總產值約佔全國的1/8。 製造業總量雖然規模大，但面臨發展不均衡的問題。如何順應新一輪科技革命和產業變革、加快實現高質量發展？以工業製造業為例，轉型升級不僅依賴於新材料新技術的運用，工業大數據的核心更在於基於數學建模算法的創新應用。隨著數學在高新科技、重大工程、公共安全特別是人工智能等領域扮演越來越重要的角色，人們對其的認知、瞭解和重視程度也在逐漸改變和加深。“數學學科本身也將在不斷解決新問題、新挑戰中，在不同行業、不同領域的實際應用和檢驗中，迎來向更寬廣、更縱深發展的契機。”秦厚榮說。
結合發展需求和特色學科確定研究課題
首批13個應用數學“國家隊”的研究方向各有側重，但核心目標都是服務於國家重大戰略需求、面向解決制約產業發展的瓶頸問題，促進重大技術創新。
江蘇應用數學中心所聚焦側重的智能算法，是數據科學與新型算法結合的產物，該領域的研究涉及微分方程、幾何拓撲、運籌優化、概率統計等應用數學的各分支及方向。在分析國家社會需求和盤點特色學科的基礎上，中心針對醫療圖像和智能診斷、雷達探測和芯片模擬、信息通信和智能控制、飛行器研究和設計、智慧城市等智能算法的關鍵性應用場景，首批建立了5個研究課題組 。成員來自各共建高校，包括歐洲科學院院士、長江學者、國家級教學名師、傑出青年等各類人才。前不久，該中心的醫學圖像處理數學團隊和一家三甲醫院的“超聲診療醫生團隊”，針對病人的就診B超影像資料，開展了一場乳腺腫瘤的良惡性診斷比賽。醫生團隊由老中青專家醫生組成，根據B超影像結合醫學知識和臨床經驗獨立評判；數學團隊由兩名碩士生組成，利用B超影像設計算法，快速地自動給出評判。根據病理檢查“金標準”的裁決，雙方几乎打成平手。醫生團隊專家認為，基於數學的圖像處理方法，利用特徵提取、大數據分析和快速算法，可以提供客觀、穩定和精準的分析結果，有助於減輕醫生負擔、提高效率及準確率、緩解醫療資源不均，為分級診療和智慧醫療服務。“醫學圖像的精準分析和處理，是精準醫療和智慧診療的關鍵。”南京大學數學系教授楊孝平說，醫學影像的處理還存在著很多挑戰，如目標邊界模糊和缺失的影像分割問題、深度學習的理論問題等，對於這些問題的解決，數學將起關鍵作用。楊孝平介紹，中心建成以後，將從小團隊走向大團隊，進行集中攻關和聯合攻關，更加緊密地對接和解決現實問題，實現產學研全鏈條的學科資源整合優化，有望為我國的高端醫療裝備提供具有自主知識產權的原創技術和支撐做出貢獻。聽起來十分高大上的有限元高頻仿真算法及軟件課題，探索高效求解高波數聲波和電磁波散射問題，可應用於雷達探測、芯片設計與天線研發等工程領域。比如通過高頻電磁仿真，可更精確識別目標飛行器或改進雷達設計。傑出青年基金獲得者、南京大學數學系教授武海軍說，高頻波動問題的數值模擬是數學和工程領域的公認難題。有限元高頻仿真軟件，目前國內還是空白，國際上有一些行業軟件，但往往不適用於求解實際高頻波動問題，這項“卡脖子”工程，有待通過算法研究實現突破。“在這一領域，
校企聯手推進數學應用的
創新、轉化和落地
在這裡，各項科研課題具體如何開展呢？南京大學數學系副主任鄧衛兵教授介紹，關鍵在於“跨界融合”。這從中心的聯合建設單位名單就可見一斑：南京大學、東南大學聯合了蘇州大學、中國礦業大學、南京航空航天大學等多所高校，合作企業涉及醫療衛生、航空航天、信息產業、工業製造等行業，各自都有著優勢領域及王牌方向。聯合多單位進行數學應用的協同創新，不僅可打破校內學科界限，也將突破校外的研究壁壘，促進政產學研融合，打造“超強大腦”，充分而精準地調配資源，開展廣泛交叉的科學研究及應用研究，推進科研成果的落地。五大重點課題中的“管道流的理論分析及智能計算”，瞄準航空工程中的發動機設計開展研究，其基礎是空氣動力學，除了在航空航天領域用於飛行器的製造之外，也廣泛應用於能源材料、交通運輸、建築學等方面。該課題團隊由
南京航空航天大學千人計劃專家領銜。南航數學學科的發展緊密圍繞航空航天特色開展，具有多學科交叉研究的基礎；課題組其他成員分別來自南京大學、南京師範大學等高校，具有基礎理論、流體力學等細分領域的學科優勢，不同成員之間能取長補短。“這樣的強強聯合，不僅能推動航空發動機領域的研究，也會激發出新的科研方向、應用領域，推動學校之間、校企之間、跨區域之間交流制度的形成和完善。”鄧衛兵說，中心建立後還將整合優勢資源開展更深入的應用研究。下一步，這支“國家隊”還有兩大規劃設想。在科研應用上，中心將集聚全省數學科研力量，形成人才集聚效應，建立政產學研成果轉化的長效機制，打通科技創新的最後一公里。目前，依託中心和南京大學數學系，成立了南京市政府備案的新型研發機構——南京南數數據運籌科學研究院，一頭溝通政府、企業需求，一頭連接高校、專家資源。“既避免了科研資源因找不到市場方向而產生浪費，也讓實際需求快速找到對應的技術支持，使科技成果轉化更加便捷、高效。”鄧衛兵說。在人才培養上，也有望改變以往聘請院外、校外兼職教授缺乏機制、資金與渠道的難題，通過數理基礎、技術研發、應用落地3個層面的交叉融合，培養一大批跨專業的複合型人才。上海應用數學中心：高新技術產業發展受制於應用數學研究
高新技術產業發展受制於應用數學研究，
尋求突破迫在眉睫
Q
上海數學中心已經成立了好幾年，但一直少有面向公眾，能否談一談中心在過去幾年中的發展情況？
李駿：上海數學中心是谷超豪先生當年為中國數學事業的全面發展提議而成立的國家級研究中心，2011年依託復旦大學成立。中心的使命是建設一支高水平的創新人才團隊、培養傑出青年數學人才、做出國際一流的科研成果，同時發展數學技術、服務國家和地方的經濟建設需要。
2018年，教育部和上海市有關部門組織專家對上海數學中心籌建工作進行驗收，肯定了在人才引進和培養、科研、體制機制探索等方面卓有成效的進展，認為“已經在南方形成了一個重要的數學研究和人才培養基地”。
近年來，上海多所高校也在數學的應用研究方面取得了比較好的發展。除復旦大學、上海交通大學應用數學團隊，華東師範大學與洋山港的合作，上海財經大學優化平臺的商業開發等，都是上海地區高校數學的應用全面開花結果的體現。
按市科委的佈置，上海國家數學中心將承擔聯合上海地區的應用數學團隊的任務。下一步，上海國家數學中心將專注於推動復旦大學和交通大學兩個應用數學分中心與華東師範大學、同濟大學、上海財經大學的應用數學團隊的合作，推動由上海地區高校應用數學團隊領銜的應用研發，完成科技部要求的“加強數學家與其它領域科學家及企業家的合作與交流，聚焦凝練和解決一批國家重大科技任務、重大工程、區域及企業發展重大需求中的數學問題”，“提升數學支撐創新發展的能力和水平”。
Q
國家目前一次批覆建設13家應用數學中心，是否意味著提升我們的應用數學研究水平已經迫在眉睫？
李駿：今天的應用數學，基於計算機提供的極為強大的計算能力，可以將許多過去只能侷限於理論研究的問題直接用數值求解，極大地開拓了應用數學的功能和研究領域。
近年來，包括人工智能的機器學習算法的飛速發展，即為方面最典型的例子。毋庸置疑，人類這一巨大的科技突破，一方面得益於今天計算機計算能力的提高，另一方面也依賴於過去半個多世紀數學理論的發展。
在今天高科技引領社會經濟發展的背景下，怎樣發展應用數學及數學的應用，已成為世界發達國家的新課題。現在國家在各地建設多家應用數學中心，一方面是對我國應用數學發展的肯定，另一方面也是國家為發揮應用數學在國民經濟建設中的特殊作用所作的前瞻性戰略部署，體現了國家對應用數學的重視和期望。
上海應用數學的發展有自己的歷史淵源
Q
數學研究離大眾本來就比較遙遠，應用數學對大多數人來說，也就是數學在人工智能、金融、航空等領域的應用，上海在應用數學研究領域近年來發展如何，有些什麼優勢？
李駿：數學包括基礎數學、應用數學和數學的應用三個有機組成部分。
基礎數學是研究從自然中抽象提煉出來並在研究過程中自身提出的問題，已成為一個自我驅動的研究方向；應用數學是研究自然界中提出的數學問題，是實際數學問題驅動的研究方向；而數學的應用是用數學的理論和方法來解決國家重大科技任務、重大工程、區域及企業發展重大需求中具體的實際數學問題。
現今引人注目的人工智能（乃至機器學習）就是基於過去幾十年數學及統計發展的理論，結合計算機提供的極為強大的計算能力而取得十分成功的算法。
我國數學界一直十分重視應用數學和數學的應用。一個典型的例子是我國著名數學家華羅庚先生早在六七十年代就組織隊伍，下基層推廣優選法解決生產實際問題。
數學的應用在復旦大學也有長久的傳統。蘇步青先生七十年代將數學方法應用於船體放樣，大大提高了生產的效率；谷超豪先生關於某一型號導彈的定型計算，李大潛先生建立測井數學模型，並據此理論製備測井儀器的工作，都為今天應用數學中心的發展提供了成功的榜樣。近期上海數學團隊非常成功的數學的應用，是華東師範大學呂長虹應用數學團隊與洋山港合作，完成了洋山自動化碼頭管理操作系統的核心關鍵模塊，取得巨大的社會效益和經濟效益，被譽為2018年十大科技創新、重大工程捷報之一。
復旦大學應用數學在航空、集成電路自動設計及類腦智能基礎研究方面也已經取得了令人矚目的進展。70年代，數學系就組織了二十餘名計算數學、力學專業科研人員參加了“運十”大飛機“708”重大工程，與工程技術人員合作完成了機翼選型和定型的計算、尾翼操控穩定性的實驗及飛機其它部件的強度和震動計算，對1980年“運十”大飛機圓滿成功試飛並通過多項性能考核起到關鍵作用。
本世紀初， 數學科學學院蘇仰鋒與專用集成電路國家重點實驗室曾璇領銜的交叉團隊，在集成電路自動化設計領域建立了原創的二次特徵值問題及二階系統模型降階新方法，目前已成為國際上標準算法，基於此算法形成的計算軟件，填補了國內模擬電路分析工具的空白，支撐了我國高端芯片設計，在許多領域得到了廣泛的應用。
近10年以來，上海數學中心首席專家馮建峰團隊在全腦關聯性分析等大數據算法發展以及在重大腦疾病生物影像標識物的精確測定、新型神經網絡架構及其步態識別中取得了國際領先的算法成果及應用示範，並在醫學影像中得以應用，支撐了腦與類腦智能基礎研究與轉化應用上海市級科技重大專項實施。
上海國家應用數學中心的發展之路理應有自己的特色
Q
上海的國家應用數學中心與其它地方的國家應用數學中心有什麼差別？中心最需要做什麼？
李駿：上海國家應用數學中心的發展，依賴於上海數學家和相關學科專家的參與、上海產業界的參與及上海市政府的支持。
我們和其它地方應用數學中心的差別，那就是上海強大的產業科技基礎是上海應用數學中心發展的最大優勢，也是我們數學家為之服務的義不容辭的責任。
經過近兩年的籌備，我們對中心最需要做什麼已經有了初步的瞭解。
2018年夏，在各方支持下，上海數學中心開始與科技部有關部門探討如何加強理論與應用數學科研團隊的建設，與上海市科委探討如何發揮中心在提高上海數學研究整體水平方面的作用。
科技部對上海國家應用數學中心的要求是：聯合上海地區的應用數學團隊，“加強數學家與其它領域科學家及企業家的合作與交流，聚焦凝練和解決一批國家重大科技任務、重大工程、區域及企業發展重大需求中的數學問題為主線，注重打破單位界限和學科壁壘……提升數學支撐創新發展的能力和水平”。
上海應用數學中心架構的設計，是注重發展合作交流，打破單位界限和學科壁壘、提升創新發展的能力和水平，紮實做好數學的應用。今後上海國家應用數學中心的發展，將沿著這一思路進行。
就復旦大學國家應用數學中心分中心而言，加下來將重點推進以下四個科研方向：
第一個方向是推進由數學科學學院與微電子學院的集成電路自動化跨學科交叉科研團隊，組建由應用數學工作者、微電子專業專家和集成電路設計製造企業專家交叉結合的攻關團隊，解決生產設計企業當前面臨的數學困難，從根本上推進我國集成電路自動化技術的發展，為我國在集成電路技術競爭中趕超國際先進水平提供關鍵的原創理論和技術突破。
第二個方向是推進華東師範大學數學科學學院和復旦大學數學科學學院的合作，推進探索下一代人工智能的數學基礎理論，發展智能物流及智能港口建設核心的新一代智能決策技術。
第三個方向是推進數學科學學院與航空航天系的合作，參與航空航天系與我國商業飛機設計和製造的合作，從理論、應用、以及軟件開發多方面著手，支持我國商業飛機自主設計和製造。
第四個方向是推進數學科學學院與管理學院、大數據學院和公共衛生學院的合作，推進建成一個上海地區突發公共衛生事件下的應急管理數學模型和數值模擬中心。通過研究突發的發展規律和基於時空分析的實時預測，研究界時交通幹道人流的仿真建模和人流管理政策評估與優化，研究界時物資生產、調度與分配，研究具體對策對上海市經濟影響的中長期評估，為上海市及長三角地區可行的應對舉措進行實時諮詢。
Q
針對應用數學中心的建設，我們在相關人才培養方面，還需要做些什麼？
李駿：我們和美國的頂尖大學在數學研究人才的培養方面最大的不同在於：美國頂尖大學能得到世界最好的年輕人進入他們的研究生培養計劃。這一方面有歷史原因，另一方面也體現了美國頂尖大學在科研隊伍建設及科研支持方面的優勢。
這幾年，我國一流學校與美國頂尖大學的差距正在逐步縮小。最近，在上海市主要領導的關心下，復旦大學正在起動“應數英才計劃”，致力於培養大批“未來”應用數學研究和數學的應用研發領頭人。我們堅信，努力做好此項工作，幾年後，這個差距的減小將是非常可觀的。
就我個人而言，未來，我會依靠多年在硅谷中心斯坦福大學科研教學的觀察積累，依靠許許多多數學家的協助和支持，依靠市科委、學校各部門及相關產業界的支持，努力做好工作。
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