淺談大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用前景

黃尹燦

【摘要】通過(guò)介紹純數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，再結(jié)合大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景，分析在大數(shù)據(jù)時(shí)代，對(duì)數(shù)據(jù)分析的要求不斷提高的同時(shí)，對(duì)數(shù)學(xué)的方法論要求也越來(lái)越高，從而帶動(dòng)了數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用需求增長(zhǎng)。并結(jié)合管理學(xué)上的市場(chǎng)分析方法SWOT法，分析大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用前景。得出在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用前景將大大提高的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù) 數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè) 發(fā)展現(xiàn)狀 應(yīng)用前景

一、數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.純數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)學(xué)作為一門(mén)理學(xué)類(lèi)的基礎(chǔ)學(xué)科，在過(guò)去，其研究往往受到各類(lèi)高校的重視，如北大、清華都紛紛設(shè)立了數(shù)學(xué)科學(xué)研究中心來(lái)對(duì)純數(shù)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行探索。但是隨著時(shí)代的進(jìn)步，數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的研究越來(lái)越豐富，從牛頓和萊布尼茨發(fā)明微積分到現(xiàn)在，幾百年的時(shí)間過(guò)去了，數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)能夠研究的方向已經(jīng)被一一占領(lǐng)，想在數(shù)學(xué)這個(gè)基礎(chǔ)領(lǐng)域有所突破，也越來(lái)越困難。

雖然中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，但是不可否認(rèn)，我們的人均經(jīng)濟(jì)水平還有很大的提高的空間。由于經(jīng)濟(jì)水平所限和應(yīng)用研究的成果收效快，投入相對(duì)于基礎(chǔ)研究也較小，因此在我們國(guó)家的研究中，大部分的研究更加偏向應(yīng)用。這就造成數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科在21世紀(jì)受到了很大的負(fù)面影響，純數(shù)學(xué)的研究在應(yīng)用數(shù)學(xué)的沖擊下，也更趨邊緣化。

總體來(lái)看，數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)在我國(guó)當(dāng)前的專(zhuān)業(yè)建設(shè)中，不處于有利地位。但是在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)分析需要數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)提供更多的方法論支持，過(guò)去的數(shù)學(xué)研究成果漸漸不能滿足數(shù)據(jù)處理和算法優(yōu)化的要求，那么，其應(yīng)用情況會(huì)延續(xù)頹勢(shì)嗎？筆者將在下文中，進(jìn)行分析。

2.應(yīng)用數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

應(yīng)用數(shù)學(xué)作為由數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)衍生的學(xué)科，在復(fù)合學(xué)科漸漸成為主流的情況下，其發(fā)展越來(lái)越受到重視。例如，北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)院就開(kāi)設(shè)了信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、金融數(shù)學(xué)等作為應(yīng)用數(shù)學(xué)的方向，而這些方向也往往受到業(yè)界和學(xué)界的追捧。

應(yīng)用數(shù)學(xué)不同于純數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)，只對(duì)數(shù)學(xué)理論進(jìn)行研究，而是包含著兩個(gè)方面。第一是與應(yīng)用有關(guān)的數(shù)學(xué)，第二則是數(shù)學(xué)的應(yīng)用，即以數(shù)學(xué)為解決問(wèn)題的工具，探討解決工科和人文社會(huì)科學(xué)等方面的問(wèn)題，進(jìn)行學(xué)科交叉研究。究其方向，主要還是應(yīng)用于兩個(gè)領(lǐng)域，第一是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，這包括傳統(tǒng)的信息學(xué)方向和新興的數(shù)據(jù)科學(xué)方向（大數(shù)據(jù)和人工智能），隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速進(jìn)步，除了計(jì)算機(jī)本身的技術(shù)創(chuàng)新需要數(shù)學(xué)這類(lèi)的基礎(chǔ)學(xué)科提供理論基礎(chǔ)外，還需要應(yīng)用數(shù)學(xué)為數(shù)據(jù)科學(xué)在數(shù)據(jù)分析等階段提供算法優(yōu)化支持，這都凸顯了計(jì)算機(jī)學(xué)科已經(jīng)與應(yīng)用數(shù)學(xué)的支持密不可分了。第二是金融經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)研究分為理論和實(shí)證研究，當(dāng)經(jīng)濟(jì)學(xué)家完成了一個(gè)理論研究或者經(jīng)濟(jì)學(xué)模型搭建時(shí)，就需要用數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行實(shí)證，如經(jīng)濟(jì)學(xué)中的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)，就是將傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)學(xué)理論與應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，來(lái)解決實(shí)際的經(jīng)濟(jì)學(xué)問(wèn)題。近年來(lái)，在數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)越來(lái)越受到重視的背景下，經(jīng)濟(jì)學(xué)和數(shù)學(xué)的結(jié)合將更加深入和廣泛，前景無(wú)限。

應(yīng)用數(shù)學(xué)除了在一些復(fù)合學(xué)科的研究領(lǐng)域大放異彩之外，也可以從高校課程的角度來(lái)觀察其應(yīng)用情況。北京大學(xué)匯豐商學(xué)院作為頂尖商界軍校之一，在其金融碩士的招生階段，就專(zhuān)門(mén)為數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的同學(xué)開(kāi)設(shè)數(shù)量金融碩士，區(qū)別于其他金融碩士招生，且競(jìng)爭(zhēng)也最為激烈。另外，據(jù)《每日經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道，在研究生入學(xué)考試中，來(lái)自應(yīng)用數(shù)學(xué)的本科生，在報(bào)考碩士時(shí)選擇方向就有很大的優(yōu)勢(shì)，可以轉(zhuǎn)向大數(shù)據(jù)、金融、計(jì)算機(jī)碩士等偏向應(yīng)用的方向，并且這類(lèi)學(xué)生非常受到各類(lèi)高校的追捧。以上，從一個(gè)側(cè)面反映了應(yīng)用數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用范圍廣泛，前景向好。

二、大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用前景SWOT分析

隨著手機(jī)、智能家居等智能設(shè)備的普及，像阿里、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)可以通過(guò)其app收集到數(shù)以億萬(wàn)計(jì)的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)就可以通過(guò)數(shù)據(jù)處理、分析，將這些看似繁雜的數(shù)據(jù)變成財(cái)富的源泉。當(dāng)廣大消費(fèi)者更加頻繁地使用微信、支付寶時(shí)，阿里和騰訊等巨頭就收集到了各類(lèi)消費(fèi)者的數(shù)據(jù)，從而能夠設(shè)計(jì)出更加符合消費(fèi)者需求的產(chǎn)品。例如消費(fèi)者在淘寶上經(jīng)常購(gòu)買(mǎi)吃的，那么一打開(kāi)淘寶，首先看到也是各類(lèi)食品的廣告宣傳，這可以刺激你的購(gòu)買(mǎi)，同時(shí)也將給阿里帶來(lái)了大量的收益。類(lèi)似淘寶的營(yíng)銷(xiāo)宣傳都是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的結(jié)果，可以讓企業(yè)精準(zhǔn)的覆蓋消費(fèi)者需求。

在企業(yè)層面，大數(shù)據(jù)應(yīng)用得到了廣泛的重視，在國(guó)家層面亦是如此。2017年12月8日，以習(xí)近平總書(shū)記為核心的中共中央政治局就實(shí)施國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略進(jìn)行第二次集體學(xué)習(xí)。習(xí)近平總書(shū)記提出實(shí)施國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，加快完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，推進(jìn)數(shù)據(jù)資源整合和開(kāi)放共享，保障數(shù)據(jù)安全，加快建設(shè)數(shù)字中國(guó)。多處著手，推動(dòng)國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略落地。通過(guò)查閱各類(lèi)新聞報(bào)道可以發(fā)現(xiàn)，在國(guó)家層面制定的大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的五部分中，就有“構(gòu)建以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素的數(shù)字經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能同實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合”。而“大數(shù)據(jù)”、“人工智能”這兩個(gè)最近最為火熱的產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展都離不開(kāi)數(shù)學(xué)的應(yīng)用。

SWOT分析法，是管理學(xué)上的一種分析企業(yè)當(dāng)前所處市場(chǎng)情況的方法，其可以很好地判斷出市場(chǎng)情況，并幫助企業(yè)做出決策，而其應(yīng)用在數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用前景分析上，也是恰到好處。SWOT分析法的S就是strength（優(yōu)勢(shì)），W就是weakness（劣勢(shì)），O就是opportunity（機(jī)會(huì)），T就是threat（威脅），從以上四個(gè)方面可以分析出一個(gè)市場(chǎng)的真實(shí)情況，同時(shí)使用這四個(gè)方面也可以分析大數(shù)據(jù)背景下，數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用前景。

1.優(yōu)勢(shì)

人工智能和大數(shù)據(jù)依靠編程加上算法，共同產(chǎn)生數(shù)據(jù)處理結(jié)果。但是編程就是一門(mén)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，當(dāng)你真正學(xué)會(huì)了一門(mén)語(yǔ)言后，其運(yùn)用難度是不大的，因此人工智能和大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵就在于算法的先進(jìn)的程度，而算法則與數(shù)學(xué)建模緊密結(jié)合在一起。數(shù)學(xué)建模是運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論與方法解決各類(lèi)科學(xué)與工程問(wèn)題，分析和提高計(jì)算的可靠性、有效性和精確性，并解決各類(lèi)數(shù)值問(wèn)題。

人工智能和大數(shù)據(jù)的研究都需要通過(guò)運(yùn)用數(shù)學(xué)建模的方法，以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，在對(duì)模型不斷優(yōu)化的基礎(chǔ)上，不斷推動(dòng)新的優(yōu)化算法產(chǎn)生。在這一過(guò)程中，毋庸置疑，數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的重要性被大大加強(qiáng)，因此，在大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略的情況下，將會(huì)帶動(dòng)數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，也將越來(lái)越凸顯其重要性，并成為數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的重大機(jī)遇和優(yōu)勢(shì)。

2.劣勢(shì)

雖然大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，會(huì)帶動(dòng)數(shù)學(xué)應(yīng)用的需求增長(zhǎng)，但是畢竟數(shù)學(xué)是還是一門(mén)偏向基礎(chǔ)研究的學(xué)科，其與大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用結(jié)合上仍然會(huì)存在許多問(wèn)題。特別是在大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不充分的情況下，其數(shù)據(jù)處理能力的提高更多依賴的是計(jì)算機(jī)處理能力的增強(qiáng)，而較少依靠數(shù)學(xué)理論創(chuàng)新帶動(dòng)的算法優(yōu)化。這就導(dǎo)致，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)只需要使用過(guò)去已經(jīng)較為成熟的數(shù)學(xué)理論，就滿足適應(yīng)當(dāng)前數(shù)據(jù)處理的需求，而不需要數(shù)學(xué)理論上有新的突破。

短時(shí)間內(nèi)，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)迅速增長(zhǎng)，是會(huì)對(duì)數(shù)學(xué)應(yīng)用起到推動(dòng)作用。但是長(zhǎng)期來(lái)看，如果數(shù)學(xué)的理論研究長(zhǎng)期得不到突破，只是應(yīng)用舊的理論來(lái)支撐大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，那么大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將越來(lái)越依靠計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代，而數(shù)學(xué)的應(yīng)用，在大數(shù)據(jù)的成熟期，也將更加被邊緣化。

3.機(jī)會(huì)

目前，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)雖然得到國(guó)家和企業(yè)層面的大力支持，但是不得不承認(rèn)，其還處于成長(zhǎng)期，有較大的發(fā)展空間。因此，數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)就應(yīng)該把握這個(gè)發(fā)展的機(jī)會(huì)，將更多的數(shù)學(xué)理論與大數(shù)據(jù)知識(shí)相結(jié)合，占據(jù)先機(jī)，把握主動(dòng)。特別是人才培養(yǎng)方面，數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)應(yīng)該更加重視復(fù)合人才的培養(yǎng)，使得高端人才能夠既掌握數(shù)學(xué)理論，又掌握計(jì)算機(jī)實(shí)操，把高深的數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)化，這才能真正推動(dòng)數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用前景被真正拓展。

4.挑戰(zhàn)

伴隨著應(yīng)用數(shù)學(xué)的關(guān)注度越來(lái)越高，作為學(xué)科發(fā)展基礎(chǔ)的純數(shù)學(xué)研究卻受冷落，這也將成為數(shù)學(xué)應(yīng)用的挑戰(zhàn)。如果我們過(guò)于強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)的應(yīng)用，急于把數(shù)學(xué)成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，一定程度上，是違反數(shù)學(xué)的發(fā)展規(guī)律的。畢竟數(shù)學(xué)仍然是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，因此其需要長(zhǎng)時(shí)間的扎實(shí)研究，才有可能取得驕人的成果。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)學(xué)應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理緊密結(jié)合，將使得數(shù)學(xué)這個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科更加功利化，這也將給純數(shù)學(xué)的研究蒙上一層陰影。沒(méi)有豐富的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)研究成果作根基，數(shù)學(xué)研究真的可以持續(xù)的強(qiáng)調(diào)應(yīng)用嗎？顯然是不能的。

三、結(jié)論

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，算法優(yōu)化的需求不斷增長(zhǎng)，將帶動(dòng)對(duì)數(shù)學(xué)的應(yīng)用需求迅速增長(zhǎng)。如果數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)能夠做好學(xué)科交叉，將數(shù)學(xué)理論更好的應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，發(fā)揮方法論的作用，那么數(shù)學(xué)的應(yīng)用前景將被廣泛拓展。

同時(shí)，數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)還應(yīng)扎實(shí)做好數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)研究，重新重視如偏微分、概率論等純數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域，不斷產(chǎn)出優(yōu)異的數(shù)學(xué)理論成果，那么數(shù)學(xué)的應(yīng)用前景將持續(xù)向好，獲得可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。

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