上海国家应用数学中心创新算法破技术难题

本报记者 孙中钦 摄

飞机高空飞行，机翼常产生结冰，对安全、效率、能耗都会带来影响，如何计算不确定性的流动空气、环境条件、飞行状态下最优的设计方案？不仅在航空领域，诸多领域面临数据大、变量多、影响因素复杂等困境时，都亟需找到能够创新科学体系、实现能级突破的创新解决方案，而应用数学将是破题关键。

集结数支优秀团队，作为首批国家应用数学中心之一，由复旦大学和上海交通大学联合组建上海国家应用数学中心将针对大规模集成电路、民用航空、新一代信息技术与人工智能、金融及生物医药大数据等上海优势产业的发展需求，以基础研究突破开启技术难题的“总机关”。

用数学解决实际问题

“无数科学家在基础研究领域的创新与突破，推动了两百多年来的工业化进程，而数学基础则为科技实力提升拓实根基。”中心联席主任、上海交大自然科学研究院院长金石教授提到，在人工智能和量子计算引领技术革命的时代，数学基础科学重要性日益显现，例如被誉为数学皇冠的数论研究对编码学、密码学发展影响巨大，带来了区块链等技术的发展和应用空间；视频软件背后也基于数学小波理论算法高效压缩数据，才为原本极占内存的图像高效传播带来可能；搜索引擎背后的网页排序算法也是数学算法产品。

基础研究是整个科学体系的源头，但一段时间以来，基础研究仍更多深处“象牙塔”，而随着基础研究与应用研究日趋一体化的发展趋势，无论学界还是业界，加强基础研究的呼声越来越高。去年4月，科技部、教育部等6部委下发《新形势下加强基础研究若干重点举措》，其中就提到应以应用研究带动基础研究，加强重大科学目标导向、应用目标导向的基础研究项目部署，重点解决产业发展和生产实践中的共性基础问题，为国家重大技术创新提供支撑。

上海交通大学因此建设自然科学研究院，这一基础学科和交叉学科融合的高水平学术平台促进了应用数学和交叉科学的发展。实验科学家、理论科学家和计算科学家紧密合作，发展出新的流体力学计算及其数学理论、现代统计与数据科学、科学计算等新的数学和计算方法，在神经元及其群体网络动力学特性、蛋白质的功能型运动、膜活性肽及膜蛋白的结构等新领域取得令人瞩目的成果，许多论文在自然科学和应用数学顶尖杂志发表，获得国际同行广泛关注。

让基础科学落地应用

传统和经验将成为上海国家应用数学中心工作的基础。金石教授认为，直面大规模集成电路、民用航空、新一代信息技术与人工智能、金融及生物医药大数据等上海优势产业，让基础科学真正落地应用，“数学家将不仅与其他学科沟通，还要走出去，与企业、产业沟通，寻找技术瓶颈中的共性问题。”

上海国家应用数学中心成立3个多月来，已有企业主动上门寻求合作机会，数学家们也开始将目光锁定产业寻找问题。“我们已经与相关工业部门研发团队召开多次联席会议，讨论确定了5个研究目标，新成立人工智能数学基础中心，从全球引进相关研究团队，开展人工智能算法研究和其他相关前沿问题研究。”在上海交大分中心，已在大数据、金融、生物医药、航空工程、智能制造、海洋工程等方面开展交叉合作研究，围绕航空工程数学、计算生物学、人工智能与图像处理及分子动力学攻关突破，确定将“航空制造中的数学应用”、“新一代人工智能的数学基础理论”和“分子动力学与药物设计“列为近期重点建设方向。

本报记者 易蓉