淺析數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)在大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用

徐恩立

摘 ?要：大數(shù)據(jù)是當(dāng)今時代快速發(fā)展之下的必然產(chǎn)物，而數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)則是著重培養(yǎng)學(xué)生對于數(shù)學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用能力，將數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)應(yīng)用到大數(shù)據(jù)處理中，對于數(shù)學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)揮以及提升數(shù)據(jù)的處理效率都有相當(dāng)不錯的效果。該文從大數(shù)據(jù)著手分析，探討數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)在大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué) ?大數(shù)據(jù) ?應(yīng)用

中圖分類號：TP31 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（c）-0248-02

1 ?大數(shù)據(jù)概述

大數(shù)據(jù)概念：大數(shù)據(jù)指的是不能在一定時間內(nèi)用我們的常規(guī)軟件對其進(jìn)行抓取、管理和處理，在各色各樣的數(shù)據(jù)中，快速地抓取到一些有較多價(jià)值的信息，適用于數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)云計(jì)算等一些常見的存儲系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，對于社會的各個行業(yè)都起到了極大的促進(jìn)作用，更是在多數(shù)行業(yè)中產(chǎn)生了大量的“生產(chǎn)數(shù)據(jù)”，比如在光學(xué)觀測、監(jiān)控技術(shù)、醫(yī)療等方面，更是產(chǎn)生了一個“無限數(shù)據(jù)”的說法。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)領(lǐng)域之中，由于數(shù)據(jù)本身的巨量性以及源源不斷，很大程度上造成了“數(shù)據(jù)災(zāi)害”，于是在這種歷史發(fā)展環(huán)境之下，大數(shù)據(jù)這一概念逐漸被人們所重視。隨著它在各個行業(yè)中的作用不斷凸顯，終于也逐漸出現(xiàn)在人們的視野中，在新時代的大數(shù)據(jù)發(fā)展需求當(dāng)中，建立全新的構(gòu)架勢在必行，以此來滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)的傳輸、儲存和分析。

特征：大數(shù)據(jù)具有4個特征：一是數(shù)據(jù)量巨大;二是數(shù)據(jù)的類型多樣化;三是數(shù)據(jù)處理的速度快;四是它的價(jià)值密度較低。

處理方式：一是采集。大數(shù)據(jù)的采集指的是利用多個不同的數(shù)據(jù)庫來接收從客戶端發(fā)過來的數(shù)據(jù)，用戶可以通過訪問數(shù)據(jù)庫來查詢這些數(shù)據(jù)。比如說電商就可以通過MySQL來將數(shù)據(jù)儲存起來，還有其他的一些數(shù)據(jù)庫如NoSQL等亦可以用于大數(shù)據(jù)的采集。在大數(shù)據(jù)的采集過程中，它的一大特點(diǎn)之一就是并發(fā)數(shù)較高，這是因?yàn)樵谕瑫r可能有很多個用戶對其進(jìn)行訪問，如淘寶購物和火車票的購買等，他們的并發(fā)量有時候甚至能高達(dá)數(shù)百萬，所以這就意味著需要采用更大的數(shù)據(jù)庫才能容納下如此龐大的數(shù)據(jù)。二是數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和預(yù)處理。在采集端本身就已經(jīng)有很多的數(shù)據(jù)，然而要想對如此大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，仍是需要見這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入到一個較為集中的大數(shù)據(jù)庫中，在導(dǎo)入過程中，還可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一些清洗和預(yù)處理等操作。三是分析和統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析就要用到分布式數(shù)據(jù)庫，利用分布式數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行存儲和匯總，只有這樣才能滿足客戶的需求。四是挖掘。挖掘和之前的分析統(tǒng)計(jì)的不同之處就在于在挖掘前就要首先設(shè)計(jì)好主題，主要表現(xiàn)為在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行一定的計(jì)算，進(jìn)而起到一個預(yù)測的效果。較為典型的計(jì)算為Kmenas、SVM等，主要用到的工具有Hapdoop和Mahout等。這一過程的挑戰(zhàn)性比較大且比較復(fù)雜，一般是以單程線為主。

2 ?數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 純數(shù)學(xué)專業(yè)

數(shù)學(xué)是一門理工學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，不管是在過去還是在未來都會受到各類高校的高度重視，如國內(nèi)北大清華等高校都開設(shè)了數(shù)學(xué)研究中心進(jìn)而開展對純數(shù)學(xué)領(lǐng)域的研究。然而隨著時代的不斷進(jìn)步，數(shù)學(xué)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用將會更加豐富，從牛頓的微積分發(fā)展到如今，數(shù)學(xué)專業(yè)的研究方向不斷擴(kuò)展，但是隨著研究領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大以及數(shù)學(xué)專業(yè)的逐漸趨向于成熟，要想高屋建瓴已經(jīng)十分困難。我國近幾十年的發(fā)展十分迅速，但是人均經(jīng)濟(jì)發(fā)展還有極大的發(fā)展空間;由于受到經(jīng)濟(jì)等方面的限制，我國的多數(shù)領(lǐng)域研究方向更加偏向于實(shí)際應(yīng)用，這使得數(shù)學(xué)領(lǐng)域遭到較大的沖擊，純數(shù)學(xué)的應(yīng)用被移向邊緣化。總體而言，數(shù)學(xué)專業(yè)在我國當(dāng)前所有的專業(yè)中，地位并不十分有利。但是隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，對于數(shù)據(jù)的分析以及研究，數(shù)學(xué)專業(yè)能夠提供足夠的理論和方法支持，利用數(shù)學(xué)研究成果滿足大數(shù)據(jù)處理和相應(yīng)的算法優(yōu)化，在未來的應(yīng)用中未必不能實(shí)現(xiàn)，或許還能產(chǎn)生意想不到的效果。

2.2 數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)

數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)已經(jīng)有原來的純數(shù)學(xué)上升到理論和方法的應(yīng)用中，作為由數(shù)學(xué)衍生的學(xué)科，在復(fù)合類學(xué)科成為主流的背景下，發(fā)展更加受到業(yè)內(nèi)人士的重視。比如北京大學(xué)就開設(shè)了信息科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等應(yīng)用數(shù)學(xué)的方向?qū)W科，而這些新的復(fù)合性較強(qiáng)的學(xué)科也不斷受到學(xué)界的追捧。數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)和傳統(tǒng)的純數(shù)學(xué)專業(yè)有所不同，不僅僅只是研究數(shù)學(xué)理論，而是上升到和實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的數(shù)學(xué)以及作為一種解決問題的工具，利用數(shù)學(xué)理論和方法解決理工科或者人文科學(xué)等方面存在的難題，并與其進(jìn)行學(xué)科交叉研究。數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)主要的方向還是在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，而這個領(lǐng)域又包括傳統(tǒng)的信息學(xué)以及新興的大數(shù)據(jù)科學(xué)（大數(shù)據(jù)以及人工智能），隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)需要為這兩類學(xué)科提供基礎(chǔ)的理論知識，還要在大數(shù)據(jù)分析階段提供算法的優(yōu)化支持，這些數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)在大數(shù)據(jù)方面的應(yīng)用都在說明大數(shù)據(jù)已經(jīng)和應(yīng)用數(shù)學(xué)密不可分。另一方面就是金融經(jīng)濟(jì)學(xué)，現(xiàn)代的經(jīng)濟(jì)學(xué)分為兩個分支，理論和實(shí)證研究，當(dāng)經(jīng)濟(jì)學(xué)家完成了相應(yīng)的理論研究或者經(jīng)濟(jì)模型之后，就需要利用到數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證，比如經(jīng)濟(jì)學(xué)中的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)，就是將應(yīng)用數(shù)學(xué)理論知識和經(jīng)濟(jì)學(xué)知識相結(jié)合，以此解決實(shí)際中遇到的問題。隨著計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)不斷地受到重視，數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)將和經(jīng)濟(jì)學(xué)更加難舍難分。

3 ?數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)在大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用

3.1 醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)在大數(shù)據(jù)目前在很多方面都有應(yīng)用，首先是在醫(yī)療大數(shù)據(jù)方面的應(yīng)用。通常而言，醫(yī)院部門可以通過覆蓋全國的患者的病例進(jìn)行分析從而全面掌握病疫情況。在美國，五千多萬的美國人通過數(shù)據(jù)的分析，成功做出了較為準(zhǔn)確的預(yù)測。而且學(xué)術(shù)界將流感情況繪成圖，并以此禽流感的感染區(qū)域，有效地控制了禽流感的繼續(xù)惡化。通過基于人類基因的大數(shù)據(jù)分析，醫(yī)生還可以根據(jù)人體體質(zhì)不同對癥下藥。在醫(yī)藥的研發(fā)方面，利用數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)的邏輯分析方法，對醫(yī)療衛(wèi)生的采集進(jìn)而進(jìn)行專業(yè)的處理，通過對人類情緒的測量，找到更加適合病癥的藥品。醫(yī)藥研發(fā)部門在新藥研發(fā)的階段內(nèi)，通過分析大多數(shù)病人對藥品的需求方向，確定出更加有效的產(chǎn)品，除了大大降低研發(fā)成本以外，還能獲取更好的回報(bào)。在健康危險(xiǎn)因素分析方面，數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的普遍使用中，可以更好地收集哪些是有危險(xiǎn)的因素，比如說環(huán)境因素、人為因素等，通過大數(shù)據(jù)分析對危險(xiǎn)因素的對比，根據(jù)不同區(qū)域，不同人群篩選出相關(guān)的危險(xiǎn)因素從而制作出健康監(jiān)測圖也是可能的，通過數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，全面提升居民的健康水平。

3.2 企業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

在企業(yè)的層面上，大數(shù)據(jù)也受到了廣泛的應(yīng)用，2017年習(xí)近平總書記提出了大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，全面加快在數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施方面的建設(shè)，數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)在大數(shù)據(jù)分析中又有了用武之地，利用數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)的邏輯思維方法以及理論基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合和開發(fā)共享，保障數(shù)據(jù)安全，總結(jié)出企業(yè)大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)企業(yè)更好地發(fā)展。

4 ?結(jié)語

大數(shù)據(jù)時代的到來，對于算法優(yōu)化以及邏輯思維方面的需求不斷增長，數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)將為大數(shù)據(jù)分析帶來更好的算法，而大數(shù)據(jù)將全面帶動數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)的快速發(fā)展。數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)只有做好學(xué)科交叉，將有關(guān)數(shù)學(xué)理論更好地應(yīng)用在數(shù)據(jù)的處理和數(shù)學(xué)模型上，全面發(fā)揮方法論的優(yōu)勢，才能進(jìn)一步提升應(yīng)用數(shù)學(xué)的前景。當(dāng)下數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)在大數(shù)據(jù)中取得了相當(dāng)不錯的應(yīng)用，比如大數(shù)據(jù)的分析、大數(shù)據(jù)的算法優(yōu)化等，在新時代的發(fā)展中，數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)還賦予了大數(shù)據(jù)的管理作用，具有十分巨大的發(fā)展空間，所以，應(yīng)當(dāng)給予數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)足夠的重視，讓其在大數(shù)據(jù)中起到更重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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