國防、軍事領域渴求應用數(shù)學人才

文 張平文

把核心技術牢牢掌握在自己手中，必須瞄準世界科技前沿，實現(xiàn)前瞻性基礎研究、引領性原創(chuàng)成果的重大突破。這就必須重視數(shù)學的作用。

應用數(shù)學作為數(shù)學的一個分支，具有強調(diào)“應用”的特點。它的研究方向與很多科研、工程、管理問題相關，而這些問題又普遍存在于經(jīng)濟社會不同領域，利用應用數(shù)學解決實際問題將會帶來顯著效益。

當我們走自主創(chuàng)新道路、追求原創(chuàng)成果時，會對應用數(shù)學研究產(chǎn)生極大的需求。但當前我國應用數(shù)學在成果落地方面，與國家期望還有較大差距。應用數(shù)學在服務企業(yè)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革方面，還有很大提升空間。

什么在驅(qū)動應用數(shù)學

應用數(shù)學的價值觀多元，可分為理論、交叉和落地三個不同層面，我稱之為簡潔與美、科學意義和經(jīng)濟社會價值。

應用數(shù)學也是數(shù)學，所以它非常關注簡潔與美，這是我稱之為“理論”的部分；應用數(shù)學也很關心科學意義，就是我們要運用數(shù)學去解決其他學科的問題，比如材料學、生命科學的問題，即“交叉”，這時，它的價值觀就跟這些學科的價值觀一致，我稱之為科學意義；此外，應用數(shù)學還有一個重要價值觀是“落地”，即經(jīng)濟與社會價值。

數(shù)學是科研的一種工具，很多數(shù)學思想對科學發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了深刻影響。

總的來說，應用數(shù)學著重于利用數(shù)學知識及計算機等工具去解決經(jīng)濟社會各領域的實際問題，并對解決問題中出現(xiàn)的關鍵數(shù)學問題進行歸納總結和分析研究。

驅(qū)動應用數(shù)學發(fā)展的因素主要有三個：

一是國防建設。第二次世界大戰(zhàn)時，戰(zhàn)爭需要促使應用數(shù)學進入飛速發(fā)展階段。在研制原子彈、設計高性能飛機、破譯敵方密碼及調(diào)配軍用物資等過程中，應用數(shù)學成為極為關鍵的手段，計算、運籌、優(yōu)化等諸多應用數(shù)學分支由此蓬勃發(fā)展起來。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭朝著數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，利用算法來攻擊敵方的交通、電力、網(wǎng)絡等重要基礎設施，將變得越發(fā)有效和重要。未來算法的效率、精度、穩(wěn)定性和可靠性還將提升，并與兵棋推演、人工智能和指揮控制系統(tǒng)相融合，成為戰(zhàn)前預演、戰(zhàn)時感知與決策、戰(zhàn)后評估的關鍵。應用數(shù)學作為算法的基礎，自然受到極大重視，并迎來發(fā)展新契機。

二是科學研究。數(shù)學是科研的一種工具，很多數(shù)學思想諸如模型化、極限思想、對偶方法等，對科學發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了深刻影響。例如黎曼幾何就在廣義相對論研究中起到了重要作用。因此，科研工作的需求將持續(xù)推動應用數(shù)學的發(fā)展和進步。

三是企業(yè)創(chuàng)新。數(shù)學能夠為企業(yè)提供解決關鍵核心問題所需的思想理論。近年來，很多企業(yè)利用以數(shù)學算法為基礎構建的工業(yè)軟件，開展設計、生產(chǎn)和管理等核心業(yè)務。

我舉華為的兩個例子：第一個是SingleRAN。華為此前部署的2G、3G和4G基站是各不相同的，在部署新基站時，怎么把4G、3G甚至2G的基站整合起來以節(jié)省開支？華為構建了一套叫作SingleRAN的解決方案，其中的核心算法是一個俄羅斯數(shù)學家原創(chuàng)的。利用這套算法，華為部署基站時既能省錢，又能保證世界領先標準；目前華為的5G基站也能夠利用相關算法實現(xiàn)與原有基站的融合。另一個是華為的5G技術標準，該標準主要來自土耳其數(shù)學家埃達爾·阿勒坎的研究：2008年，阿勒坎發(fā)表了主要用于5G通信編碼的極化碼技術方案，華為用10年時間將這一數(shù)學論文變成了技術和標準。這兩件事對華為極其重要，所以任正非對于數(shù)學非常重視。

當前，我國倡導的數(shù)字化轉型，就是要利用數(shù)學理論及數(shù)字技術，促進各行各業(yè)朝著智慧化方向轉型升級，構建全新生態(tài)和組織形式，這將為應用數(shù)學的發(fā)展帶來長久活力。

由上可見，國防建設、科學研究及企業(yè)創(chuàng)新都是應用數(shù)學發(fā)展的重要推動力。

在應用數(shù)學領域“揭榜掛帥”

應用數(shù)學在我國的發(fā)展，主要是從1956年制定的《十二年科學規(guī)劃》開始的。這一規(guī)劃提出要解決自然科學中若干重要的基本理論問題，包括偏微分方程、計算數(shù)學和概率統(tǒng)計等。此后，應用數(shù)學得到長足發(fā)展。例如在1965年前后，我國計算數(shù)學領域的著名專家馮康先生，就獨立于西方發(fā)明了有限元方法，這是一種解決復雜工程分析計算問題的有效途徑，在機械制造、材料加工、航空航天、國防軍工、石化能源等多個領域具有重大應用價值。

近年來，我國應用數(shù)學迎來了發(fā)展的大好時代，取得了一系列高水平科研成果。特別是在高精度算法、多尺度建模等方面，得到國際應用數(shù)學界的高度評價。就應用數(shù)學的研究水平而言，目前美國和歐盟的總體實力比我們強不少，但對于法國、英國、德國等單個國家來說，我們與其不相上下，并且我們在亞洲是領先的。但在應用數(shù)學的成果落地方面，我們還有很大的發(fā)展空間。

當前，加強應用數(shù)學學科建設已成為國家戰(zhàn)略的重要組成部分?？萍疾恳言O立13個國家應用數(shù)學中心。國家近兩年也相繼出臺加強基礎研究，特別是數(shù)學研究工作的相關文件。后續(xù)可進一步通過創(chuàng)新體制機制、強化獎勵扶持政策等途徑，推動應用數(shù)學的落地。

應用數(shù)學發(fā)展的根本，首先取決于產(chǎn)業(yè)界，他們要有能力提出真正的好問題；然后需要學界“給力”，解決好這些問題。

一是鼓勵大型企業(yè)成立數(shù)學研究所。大型企業(yè)往往實力雄厚，且其發(fā)展已進入行業(yè)頭部，因此有能力也有必要成立數(shù)學研究所，將企業(yè)的需求凝練、總結、歸納成數(shù)學問題。

二是鼓勵高校和科研機構拓展外延、開放辦學。建議通過政策引導、資源傾斜、評價體系改革等方式，鼓勵高校、科研機構“向外走”，與外單位聯(lián)合成立實驗室或研究中心，運用自身技術基礎解決企業(yè)、國防領域重大問題。

三是推進新型研發(fā)機構建設。成立具有獨立法人資格的新型研發(fā)機構，也是進一步促進數(shù)學界與企業(yè)界合作的有效方式。此類機構的最大特點就是機制靈活、成果轉化快捷、激勵手段豐富。在這方面，近年來國內(nèi)有若干較為成功的嘗試。如面向大數(shù)據(jù)和人工智能等前沿創(chuàng)新領域成立的北京大數(shù)據(jù)研究院、瀟湘大數(shù)據(jù)研究院等。

四是設置“旋轉門”，鼓勵企業(yè)、新型研發(fā)機構、高校院所等各方的應用數(shù)學家自由流動。我國做應用數(shù)學理論研究的學者偏多，最近十幾年做交叉研究的學者也多了起來，但做落地研究的人相對較少。需要號召應用數(shù)學工作者進一步重視研究工作與企業(yè)需求的深度結合，讓應用數(shù)學家更加接近企業(yè)實際問題，幫助解決企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展中的關鍵難題、產(chǎn)業(yè)變革中的“卡脖子”問題。

人員自由流動的前提在于形成一套相對統(tǒng)一的價值標準，可以準確評估不同行業(yè)、不同崗位專家所做工作的經(jīng)濟和社會效益。中國工業(yè)與應用數(shù)學學會等行業(yè)學術團體可以在制訂類似標準方面發(fā)揮重要作用。

五是堅持問題導向，在應用數(shù)學領域?qū)嵭小敖野駫鞄洝?，讓更多人的目光聚焦到當前國家、社會及產(chǎn)業(yè)發(fā)展最緊迫的問題上來，引導更多的應用數(shù)學工作者，特別是年青一輩銳意創(chuàng)新、刻苦攻關，為解決“卡脖子”問題貢獻力量。

應用數(shù)學人才總體仍將供不應求

作為研究基礎數(shù)學的數(shù)學家，在推動應用數(shù)學發(fā)展方面應該發(fā)揮更多的作用。

首先，從數(shù)學的發(fā)展史來看，很多基礎數(shù)學的前瞻性成果往往在一段時間之后才能被用于應用數(shù)學的某個場景，因此，基礎數(shù)學的研究必不可少且必須領先開展。要倡導數(shù)學家堅守數(shù)學情懷，眼光放得更遠，能夠以甘坐“冷板凳”的精神來開展基礎數(shù)學研究。

其次，鼓勵數(shù)學家積極投身數(shù)學人才的培養(yǎng)。未來，應用數(shù)學的應用范圍將變得越來越廣，缺乏足夠多合格的數(shù)學人才可能是隨之而來的一個大問題?；A數(shù)學家在培養(yǎng)人才的數(shù)學思維、打牢其數(shù)學基礎、提高其數(shù)學能力等方面，可充分發(fā)揮作用。

最后，引導數(shù)學家參與應用數(shù)學的一些工作。數(shù)學家可以在合適的時機與應用數(shù)學工作者合作，將基礎數(shù)學的理論、思想、工具等與應用數(shù)學進行碰撞，或許就能產(chǎn)生極具價值的火花。

目前北京大學應用數(shù)學方向的學生數(shù)約占數(shù)學專業(yè)總學生數(shù)的80%，其他學?？赡芨摺５S著國家經(jīng)濟發(fā)展和企業(yè)數(shù)字化轉型的需要，應用數(shù)學人才總體仍將供不應求。

應用數(shù)學人才培養(yǎng)一是要加大力度。各高等院校應擴大應用數(shù)學本科、研究生的招生數(shù)量，校內(nèi)資源也可適當向應用數(shù)學方向傾斜；校內(nèi)應用數(shù)學師資力量不足的，可通過制定各種人才政策，在國內(nèi)外廣泛招攬高水平專家和優(yōu)秀青年學者。

二是優(yōu)化應用數(shù)學人才培養(yǎng)方式?；A數(shù)學的培養(yǎng)體系，經(jīng)過兩三百年的發(fā)展，已經(jīng)非常系統(tǒng)、完善，培養(yǎng)方案涵蓋本科生到研究生，乃至學術前沿的各個階段。相比之下，應用數(shù)學發(fā)展到現(xiàn)在只有七八十年時間，還缺乏系統(tǒng)培養(yǎng)模式，在培養(yǎng)目標和教材方面都有差距。

應用數(shù)學主要包括統(tǒng)計、計算、優(yōu)化、組合、圖論、偏微分方程等分支，研究方向相對分散。教學過程中，可根據(jù)實際就業(yè)崗位的技能需要，或者大數(shù)據(jù)、人工智能等新興學科的基礎需要，將較為分散的應用數(shù)學課程進行與時俱進的重組、更新，為學生畢業(yè)后快速適應工作需要打下基礎。培養(yǎng)期間，應提高學生的計算機水平，并鼓勵學生適當參加一些實踐課題，以提高學生動手能力，將理論與實踐有機結合。

三是引導應用數(shù)學人才的畢業(yè)去向。很多應用數(shù)學方向的畢業(yè)生扎堆進入金融、互聯(lián)網(wǎng)等高薪行業(yè)，而國防、軍事等領域?qū)脭?shù)學人才同樣非?？是?，這些領域的應用數(shù)學人才相對缺乏。高等院校需進一步涵養(yǎng)學生家國情懷，引導學生投身國防、軍事等雖然短期收益較低，但國家戰(zhàn)略意義重大的事業(yè)。對于那些有志于進入產(chǎn)業(yè)界的學生，也可鼓勵他們進入先進制造、智能交通等關乎國計民生的重要行業(yè)，運用數(shù)學知識提高我國工業(yè)企業(yè)的數(shù)字化水平，為產(chǎn)出更多“大國重器”貢獻力量。