南大、复旦教授跟大家聊聊江苏、上海国家应用数学中心该怎么建！

2月29日“TOP大学来了”在全网第一时间刊发了文章《首批国家应用数学中心统计，除了四川大学外，还有哪些高校获批？》（点击阅读），在文章中我们率先确认了除了北京和深圳以外的11个国家应用数学中心名单。今天江苏应用数学中心主任、南京大学数学系主任秦厚荣和上海应用数学中心主任、复旦大学教授李骏跟我们聊聊怎么建设两大中心。

从“TOP大学来了”小编的统计来看，数学中心分布在华北、华东、华南、华中、东北、西北和西南区域，其中华东区域有3所高校牵头组建国家应用数学中心，华北、华南、华中、西南各有2所高校牵头建设国家应用数学中心，东北和西北区域均有1所国家应用数学中心。

江苏应用数学中心：服务地方发展、打造“最强大脑”

这支数学“国家队”

攻关也跨界（解码）

作为基础科学，数学正越来越广泛地应用于不同行业和领域，影响和改变着我们的生活。

日前，相关高校作为依托单位的首批13个国家应用数学中心公布，将聚焦发展需求，搭建合作平台，推进数学与工程应用、产业化的对接融通。各高校和行业人才的合作交流、取长补短，也会激发新的科研方向和应用领域，让研发、转化、落地的链条更加顺畅。

日前，科技部公布首批13个国家应用数学中心名单，相关高校作为依托单位获准建设。其中，南京大学牵头、联合东南大学建设的江苏应用数学中心榜上有名，将聚焦智能算法领域，进一步搭建校企合作平台，推动科研成果的转化。

“数学是一门古老的学科，近代数学的发展推动着现代社会的进步，每一次工业革命都是以数学为先导。我国的5G标准，也是因为科学家们将一篇十几年前的数学论文变成了现实。”江苏应用数学中心主任、南京大学数学系主任秦厚荣教授介绍，现代社会发展中，许多问题的核心都是数学。

数学与不同专业交叉融合

不断改变我们生活

日常生活中，我们能通过电视、网络及时了解世界各地的讯息，这是数学方法用于信息的压缩、传递和解码；我们点开手机，购物平台根据不同特点，显示出“千人千面”的推送，背后有着复杂的数学模型；我们经常发现，购买的东西并不是直线抵达所在的城市，这是数学分支中运筹学在生活中的运用……此外，城市建设与社会发展中也存在许多数学问题，比如气象预测、污染防治、交通规划。

“这些都是数学与不同专业的交叉融合，展现出这门基础科学逐渐从幕后走向台前、不断影响和改变我们生活的过程。”秦厚荣介绍，这体现了数学为其他学科提供理论支撑、为各种行业提供研究方法、为多元领域给予应用手段。

数学是自然科学皇冠上的明珠，也是重大技术创新的基础。2019年，四部门联合制定《关于加强数学科学研究工作方案》，提出建设应用数学中心的指导意见，搭建数学科学与数学应用领域的交流平台，聚焦、提出、凝练和解决一批国家重大科技任务、重大工程、区域及企业发展重大需求中的数学问题，成为航空航天、国防安全、生物医药等领域的重要支撑。

在秦厚荣看来，江苏国家应用数学中心的建立宗旨，也在于立足和服务地方经济发展和社会创新。江苏的工业总产值约占全国的1/8。制造业总量虽然规模大，但面临发展不均衡的问题。如何顺应新一轮科技革命和产业变革、加快实现高质量发展？以工业制造业为例，转型升级不仅依赖于新材料新技术的运用，工业大数据的核心更在于基于数学建模算法的创新应用。

随着数学在高新科技、重大工程、公共安全特别是人工智能等领域扮演越来越重要的角色，人们对其的认知、了解和重视程度也在逐渐改变和加深。“数学学科本身也将在不断解决新问题、新挑战中，在不同行业、不同领域的实际应用和检验中，迎来向更宽广、更纵深发展的契机。”秦厚荣说。

结合发展需求和特色学科确定研究课题

首批13个应用数学“国家队”的研究方向各有侧重，但核心目标都是服务于国家重大战略需求、面向解决制约产业发展的瓶颈问题，促进重大技术创新。

江苏应用数学中心所聚焦侧重的智能算法，是数据科学与新型算法结合的产物，该领域的研究涉及微分方程、几何拓扑、运筹优化、概率统计等应用数学的各分支及方向。

在分析国家社会需求和盘点特色学科的基础上，中心针对医疗图像和智能诊断、雷达探测和芯片模拟、信息通信和智能控制、飞行器研究和设计、智慧城市等智能算法的关键性应用场景，首批建立了5个研究课题组。成员来自各共建高校，包括欧洲科学院院士、长江学者、国家级教学名师、杰出青年等各类人才。

前不久，该中心的医学图像处理数学团队和一家三甲医院的“超声诊疗医生团队”，针对病人的就诊B超影像资料，开展了一场乳腺肿瘤的良恶性诊断比赛。医生团队由老中青专家医生组成，根据B超影像结合医学知识和临床经验独立评判；数学团队由两名硕士生组成，利用B超影像设计算法，快速地自动给出评判。

根据病理检查“金标准”的裁决，双方几乎打成平手。医生团队专家认为，基于数学的图像处理方法，利用特征提取、大数据分析和快速算法，可以提供客观、稳定和精准的分析结果，有助于减轻医生负担、提高效率及准确率、缓解医疗资源不均，为分级诊疗和智慧医疗服务。

“医学图像的精准分析和处理，是精准医疗和智慧诊疗的关键。”南京大学数学系教授杨孝平说，医学影像的处理还存在着很多挑战，如目标边界模糊和缺失的影像分割问题、深度学习的理论问题等，对于这些问题的解决，数学将起关键作用。

杨孝平介绍，中心建成以后，将从小团队走向大团队，进行集中攻关和联合攻关，更加紧密地对接和解决现实问题，实现产学研全链条的学科资源整合优化，有望为我国的高端医疗装备提供具有自主知识产权的原创技术和支撑做出贡献。

听起来十分高大上的有限元高频仿真算法及软件课题，探索高效求解高波数声波和电磁波散射问题，可应用于雷达探测、芯片设计与天线研发等工程领域。比如通过高频电磁仿真，可更精确识别目标飞行器或改进雷达设计。杰出青年基金获得者、南京大学数学系教授武海军说，高频波动问题的数值模拟是数学和工程领域的公认难题。

有限元高频仿真软件，目前国内还是空白，国际上有一些行业软件，但往往不适用于求解实际高频波动问题，这项“卡脖子”工程，有待通过算法研究实现突破。“在这一领域，南京大学数学系在理论研究方面走在全国甚至世界前列，中心成立后将与共建单位在软件研发、实际应用方面合作发展。”武海军说。

校企联手推进数学应用的

创新、转化和落地

在这里，各项科研课题具体如何开展呢？南京大学数学系副主任邓卫兵教授介绍，关键在于“跨界融合”。

这从中心的联合建设单位名单就可见一斑：南京大学、东南大学联合了苏州大学、中国矿业大学、南京航空航天大学等多所高校，合作企业涉及医疗卫生、航空航天、信息产业、工业制造等行业，各自都有着优势领域及王牌方向。

联合多单位进行数学应用的协同创新，不仅可打破校内学科界限，也将突破校外的研究壁垒，促进政产学研融合，打造“超强大脑”，充分而精准地调配资源，开展广泛交叉的科学研究及应用研究，推进科研成果的落地。

五大重点课题中的“管道流的理论分析及智能计算”，瞄准航空工程中的发动机设计开展研究，其基础是空气动力学，除了在航空航天领域用于飞行器的制造之外，也广泛应用于能源材料、交通运输、建筑学等方面。

该课题团队由南京航空航天大学千人计划专家领衔。南航数学学科的发展紧密围绕航空航天特色开展，具有多学科交叉研究的基础；课题组其他成员分别来自南京大学、南京师范大学等高校，具有基础理论、流体力学等细分领域的学科优势，不同成员之间能取长补短。

“这样的强强联合，不仅能推动航空发动机领域的研究，也会激发出新的科研方向、应用领域，推动学校之间、校企之间、跨区域之间交流制度的形成和完善。”邓卫兵说，中心建立后还将整合优势资源开展更深入的应用研究。

下一步，这支“国家队”还有两大规划设想。

在科研应用上，中心将集聚全省数学科研力量，形成人才集聚效应，建立政产学研成果转化的长效机制，打通科技创新的最后一公里。

目前，依托中心和南京大学数学系，成立了南京市政府备案的新型研发机构——南京南数数据运筹科学研究院，一头沟通政府、企业需求，一头连接高校、专家资源。“既避免了科研资源因找不到市场方向而产生浪费，也让实际需求快速找到对应的技术支持，使科技成果转化更加便捷、高效。”邓卫兵说。

在人才培养上，也有望改变以往聘请院外、校外兼职教授缺乏机制、资金与渠道的难题，通过数理基础、技术研发、应用落地3个层面的交叉融合，培养一大批跨专业的复合型人才。

上海应用数学中心：高新技术产业发展受制于应用数学研究

高新技术产业发展受制于应用数学研究，

寻求突破迫在眉睫

Q

上海数学中心已经成立了好几年，但一直少有面向公众，能否谈一谈中心在过去几年中的发展情况？

李骏：上海数学中心是谷超豪先生当年为中国数学事业的全面发展提议而成立的国家级研究中心，2011年依托复旦大学成立。中心的使命是建设一支高水平的创新人才团队、培养杰出青年数学人才、做出国际一流的科研成果，同时发展数学技术、服务国家和地方的经济建设需要。

2018年，教育部和上海市有关部门组织专家对上海数学中心筹建工作进行验收，肯定了在人才引进和培养、科研、体制机制探索等方面卓有成效的进展，认为“已经在南方形成了一个重要的数学研究和人才培养基地”。

近年来，上海多所高校也在数学的应用研究方面取得了比较好的发展。除复旦大学、上海交通大学应用数学团队，华东师范大学与洋山港的合作，上海财经大学优化平台的商业开发等，都是上海地区高校数学的应用全面开花结果的体现。

按市科委的布置，上海国家数学中心将承担联合上海地区的应用数学团队的任务。下一步，上海国家数学中心将专注于推动复旦大学和交通大学两个应用数学分中心与华东师范大学、同济大学、上海财经大学的应用数学团队的合作，推动由上海地区高校应用数学团队领衔的应用研发，完成科技部要求的“加强数学家与其它领域科学家及企业家的合作与交流，聚焦凝练和解决一批国家重大科技任务、重大工程、区域及企业发展重大需求中的数学问题”，“提升数学支撑创新发展的能力和水平”。

Q

国家目前一次批复建设13家应用数学中心，是否意味着提升我们的应用数学研究水平已经迫在眉睫？

李骏：今天的应用数学，基于计算机提供的极为强大的计算能力，可以将许多过去只能局限于理论研究的问题直接用数值求解，极大地开拓了应用数学的功能和研究领域。

近年来，包括人工智能的机器学习算法的飞速发展，即为方面最典型的例子。毋庸置疑，人类这一巨大的科技突破，一方面得益于今天计算机计算能力的提高，另一方面也依赖于过去半个多世纪数学理论的发展。

在今天高科技引领社会经济发展的背景下，怎样发展应用数学及数学的应用，已成为世界发达国家的新课题。现在国家在各地建设多家应用数学中心，一方面是对我国应用数学发展的肯定，另一方面也是国家为发挥应用数学在国民经济建设中的特殊作用所作的前瞻性战略部署，体现了国家对应用数学的重视和期望。

上海应用数学的发展有自己的历史渊源

Q

数学研究离大众本来就比较遥远，应用数学对大多数人来说，也就是数学在人工智能、金融、航空等领域的应用，上海在应用数学研究领域近年来发展如何，有些什么优势？

李骏：数学包括基础数学、应用数学和数学的应用三个有机组成部分。

基础数学是研究从自然中抽象提炼出来并在研究过程中自身提出的问题，已成为一个自我驱动的研究方向；应用数学是研究自然界中提出的数学问题，是实际数学问题驱动的研究方向；而数学的应用是用数学的理论和方法来解决国家重大科技任务、重大工程、区域及企业发展重大需求中具体的实际数学问题。

现今引人注目的人工智能（乃至机器学习）就是基于过去几十年数学及统计发展的理论，结合计算机提供的极为强大的计算能力而取得十分成功的算法。

我国数学界一直十分重视应用数学和数学的应用。一个典型的例子是我国著名数学家华罗庚先生早在六七十年代就组织队伍，下基层推广优选法解决生产实际问题。数学的应用在复旦大学也有长久的传统。苏步青先生七十年代将数学方法应用于船体放样，大大提高了生产的效率；谷超豪先生关于某一型号导弹的定型计算，李大潜先生建立测井数学模型，并据此理论制备测井仪器的工作，都为今天应用数学中心的发展提供了成功的榜样。

近期上海数学团队非常成功的数学的应用，是华东师范大学吕长虹应用数学团队与洋山港合作，完成了洋山自动化码头管理操作系统的核心关键模块，取得巨大的社会效益和经济效益，被誉为2018年十大科技创新、重大工程捷报之一。

复旦大学应用数学在航空、集成电路自动设计及类脑智能基础研究方面也已经取得了令人瞩目的进展。70年代，数学系就组织了二十余名计算数学、力学专业科研人员参加了“运十”大飞机“708”重大工程，与工程技术人员合作完成了机翼选型和定型的计算、尾翼操控稳定性的实验及飞机其它部件的强度和震动计算，对1980年“运十”大飞机圆满成功试飞并通过多项性能考核起到关键作用。

本世纪初，数学科学学院苏仰锋与专用集成电路国家重点实验室曾璇领衔的交叉团队，在集成电路自动化设计领域建立了原创的二次特征值问题及二阶系统模型降阶新方法，目前已成为国际上标准算法，基于此算法形成的计算软件，填补了国内模拟电路分析工具的空白，支撑了我国高端芯片设计，在许多领域得到了广泛的应用。

近10年以来，上海数学中心首席专家冯建峰团队在全脑关联性分析等大数据算法发展以及在重大脑疾病生物影像标识物的精确测定、新型神经网络架构及其步态识别中取得了国际领先的算法成果及应用示范，并在医学影像中得以应用，支撑了脑与类脑智能基础研究与转化应用上海市级科技重大专项实施。

上海国家应用数学中心的发展之路理应有自己的特色

Q

上海的国家应用数学中心与其它地方的国家应用数学中心有什么差别？中心最需要做什么？

李骏：上海国家应用数学中心的发展，依赖于上海数学家和相关学科专家的参与、上海产业界的参与及上海市政府的支持。

我们和其它地方应用数学中心的差别，那就是上海强大的产业科技基础是上海应用数学中心发展的最大优势，也是我们数学家为之服务的义不容辞的责任。

经过近两年的筹备，我们对中心最需要做什么已经有了初步的了解。

2018年夏，在各方支持下，上海数学中心开始与科技部有关部门探讨如何加强理论与应用数学科研团队的建设，与上海市科委探讨如何发挥中心在提高上海数学研究整体水平方面的作用。

科技部对上海国家应用数学中心的要求是：联合上海地区的应用数学团队，“加强数学家与其它领域科学家及企业家的合作与交流，聚焦凝练和解决一批国家重大科技任务、重大工程、区域及企业发展重大需求中的数学问题为主线，注重打破单位界限和学科壁垒……提升数学支撑创新发展的能力和水平”。

上海应用数学中心架构的设计，是注重发展合作交流，打破单位界限和学科壁垒、提升创新发展的能力和水平，扎实做好数学的应用。今后上海国家应用数学中心的发展，将沿着这一思路进行。

就复旦大学国家应用数学中心分中心而言，加下来将重点推进以下四个科研方向：

第一个方向是推进由数学科学学院与微电子学院的集成电路自动化跨学科交叉科研团队，组建由应用数学工作者、微电子专业专家和集成电路设计制造企业专家交叉结合的攻关团队，解决生产设计企业当前面临的数学困难，从根本上推进我国集成电路自动化技术的发展，为我国在集成电路技术竞争中赶超国际先进水平提供关键的原创理论和技术突破。

第二个方向是推进华东师范大学数学科学学院和复旦大学数学科学学院的合作，推进探索下一代人工智能的数学基础理论，发展智能物流及智能港口建设核心的新一代智能决策技术。

第三个方向是推进数学科学学院与航空航天系的合作，参与航空航天系与我国商业飞机设计和制造的合作，从理论、应用、以及软件开发多方面着手，支持我国商业飞机自主设计和制造。

第四个方向是推进数学科学学院与管理学院、大数据学院和公共卫生学院的合作，推进建成一个上海地区突发公共卫生事件下的应急管理数学模型和数值模拟中心。通过研究突发的发展规律和基于时空分析的实时预测，研究界时交通干道人流的仿真建模和人流管理政策评估与优化，研究界时物资生产、调度与分配，研究具体对策对上海市经济影响的中长期评估，为上海市及长三角地区可行的应对举措进行实时咨询。

Q

针对应用数学中心的建设，我们在相关人才培养方面，还需要做些什么？

李骏：我们和美国的顶尖大学在数学研究人才的培养方面最大的不同在于：美国顶尖大学能得到世界最好的年轻人进入他们的研究生培养计划。这一方面有历史原因，另一方面也体现了美国顶尖大学在科研队伍建设及科研支持方面的优势。

这几年，我国一流学校与美国顶尖大学的差距正在逐步缩小。最近，在上海市主要领导的关心下，复旦大学正在起动“应数英才计划”，致力于培养大批“未来”应用数学研究和数学的应用研发领头人。我们坚信，努力做好此项工作，几年后，这个差距的减小将是非常可观的。

就我个人而言，未来，我会依靠多年在硅谷中心斯坦福大学科研教学的观察积累，依靠许许多多数学家的协助和支持，依靠市科委、学校各部门及相关产业界的支持，努力做好工作。

审核、编辑：大可

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