淺談大數(shù)據(jù)時代數(shù)學專業(yè)的應(yīng)用前景

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(杭州十四中學鳳起校區(qū))

一、數(shù)學專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.純數(shù)學專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)學作為一門理學類的基礎(chǔ)學科，在過去，其研究往往受到各類高校的重視，如北大、清華都紛紛設(shè)立了數(shù)學科學研究中心來對純數(shù)學領(lǐng)域進行探索。但是隨著時代的進步，數(shù)學專業(yè)的研究越來越豐富，從牛頓和萊布尼茨發(fā)明微積分到現(xiàn)在，幾百年的時間過去了，數(shù)學專業(yè)能夠研究的方向已經(jīng)被一一占領(lǐng)，想在數(shù)學這個基礎(chǔ)領(lǐng)域有所突破，也越來越困難。

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

總體來看，數(shù)學專業(yè)在我國當前的專業(yè)建設(shè)中，不處于有利地位。但是在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)分析需要數(shù)學專業(yè)提供更多的方法論支持，過去的數(shù)學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)用情況會延續(xù)頹勢嗎？筆者將在下文中，進行分析。

2.應(yīng)用數(shù)學專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

應(yīng)用數(shù)學作為由數(shù)學專業(yè)衍生的學科，在復(fù)合學科漸漸成為主流的情況下，其發(fā)展越來越受到重視。例如，北京大學數(shù)學科學院就開設(shè)了信息科學、計算機科學、統(tǒng)計學、金融數(shù)學等作為應(yīng)用數(shù)學的方向，而這些方向也往往受到業(yè)界和學界的追捧。

應(yīng)用數(shù)學不同于純數(shù)學專業(yè)，只對數(shù)學理論進行研究，而是包含著兩個方面。第一是與應(yīng)用有關(guān)的數(shù)學，第二則是數(shù)學的應(yīng)用，即以數(shù)學為解決問題的工具，探討解決工科和人文社會科學等方面的問題，進行學科交叉研究。究其方向，主要還是應(yīng)用于兩個領(lǐng)域，第一是計算機領(lǐng)域，這包括傳統(tǒng)的信息學方向和新興的數(shù)據(jù)科學方向(大數(shù)據(jù)和人工智能)，隨著計算機技術(shù)的迅速進步，除了計算機本身的技術(shù)創(chuàng)新需要數(shù)學這類的基礎(chǔ)學科提供理論基礎(chǔ)外，還需要應(yīng)用數(shù)學為數(shù)據(jù)科學在數(shù)據(jù)分析等階段提供算法優(yōu)化支持，這都凸顯了計算機學科已經(jīng)與應(yīng)用數(shù)學的支持密不可分了。第二是金融經(jīng)濟學領(lǐng)域，現(xiàn)代經(jīng)濟學研究分為理論和實證研究，當經(jīng)濟學家完成了一個理論研究或者經(jīng)濟學模型搭建時，就需要用數(shù)據(jù)來進行實證，如經(jīng)濟學中的計量經(jīng)濟學，就是將傳統(tǒng)的經(jīng)濟學理論與應(yīng)用數(shù)學知識相結(jié)合的基礎(chǔ)上，來解決實際的經(jīng)濟學問題。近年來，在數(shù)量經(jīng)濟學越來越受到重視的背景下，經(jīng)濟學和數(shù)學的結(jié)合將更加深入和廣泛，前景無限。

應(yīng)用數(shù)學除了在一些復(fù)合學科的研究領(lǐng)域大放異彩之外，也可以從高校課程的角度來觀察其應(yīng)用情況。北京大學匯豐商學院作為頂尖商界軍校之一，在其金融碩士的招生階段，就專門為數(shù)學專業(yè)的同學開設(shè)數(shù)量金融碩士，區(qū)別于其他金融碩士招生，且競爭也最為激烈。另外，據(jù)《每日經(jīng)濟新聞》報道，在研究生入學考試中，來自應(yīng)用數(shù)學的本科生，在報考碩士時選擇方向就有很大的優(yōu)勢，可以轉(zhuǎn)向大數(shù)據(jù)、金融、計算機碩士等偏向應(yīng)用的方向，并且這類學生非常受到各類高校的追捧。以上，從一個側(cè)面反映了應(yīng)用數(shù)學專業(yè)的應(yīng)用范圍廣泛，前景向好。

二、大數(shù)據(jù)時代數(shù)學專業(yè)的應(yīng)用前景SWOT分析

隨著手機、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)可以通過其app收集到數(shù)以億萬計的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)就可以通過數(shù)據(jù)處理、分析，將這些看似繁雜的數(shù)據(jù)變成財富的源泉。當廣大消費者更加頻繁地使用微信、支付寶時，阿里和騰訊等巨頭就收集到了各類消費者的數(shù)據(jù)，從而能夠設(shè)計出更加符合消費者需求的產(chǎn)品。例如消費者在淘寶上經(jīng)常購買吃的，那么一打開淘寶，首先看到也是各類食品的廣告宣傳，這可以刺激你的購買，同時也將給阿里帶來了大量的收益。類似淘寶的營銷宣傳都是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的結(jié)果，可以讓企業(yè)精準的覆蓋消費者需求。

在企業(yè)層面，大數(shù)據(jù)應(yīng)用得到了廣泛的重視，在國家層面亦是如此。2017年12月8日，以習近平總書記為核心的中共中央政治局就實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略進行第二次集體學習。習近平總書記提出實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，加快完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，推進數(shù)據(jù)資源整合和開放共享，保障數(shù)據(jù)安全，加快建設(shè)數(shù)字中國。多處著手，推動國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略落地。通過查閱各類新聞報道可以發(fā)現(xiàn)，在國家層面制定的大數(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，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能同實體經(jīng)濟深度融合”。而“大數(shù)據(jù)”、“人工智能”這兩個最近最為火熱的產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展都離不開數(shù)學的應(yīng)用。

SWOT分析法，是管理學上的一種分析企業(yè)當前所處市場情況的方法，其可以很好地判斷出市場情況，并幫助企業(yè)做出決策，而其應(yīng)用在數(shù)學專業(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)，W就是weakness(劣勢)，O就是opportunity(機會)，T就是threat(威脅)，從以上四個方面可以分析出一個市場的真實情況，同時使用這四個方面也可以分析大數(shù)據(jù)背景下，數(shù)學專業(yè)的應(yīng)用前景。

1.優(yōu)勢

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。但是編程就是一門計算機語言，當你真正學會了一門語言后，其運用難度是不大的，因此人工智能和大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)競爭的關(guān)鍵就在于算法的先進的程度，而算法則與數(shù)學建模緊密結(jié)合在一起。數(shù)學建模是運用現(xiàn)代數(shù)學理論與方法解決各類科學與工程問題，分析和提高計算的可靠性、有效性和精確性，并解決各類數(shù)值問題。

人工智能和大數(shù)據(jù)的研究都需要通過運用數(shù)學建模的方法，以數(shù)學理論為基礎(chǔ)，在對模型不斷優(yōu)化的基礎(chǔ)上，不斷推動新的優(yōu)化算法產(chǎn)生。在這一過程中，毋庸置疑，數(shù)學專業(yè)的重要性被大大加強，因此，在大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略的情況下，將會帶動數(shù)學專業(yè)的應(yīng)用范圍擴大，也將越來越凸顯其重要性，并成為數(shù)學專業(yè)應(yīng)用的重大機遇和優(yōu)勢。

2.劣勢

雖然大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，會帶動數(shù)學應(yīng)用的需求增長，但是畢竟數(shù)學是還是一門偏向基礎(chǔ)研究的學科，其與大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用結(jié)合上仍然會存在許多問題。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算機處理能力的增強，而較少依靠數(shù)學理論創(chuàng)新帶動的算法優(yōu)化。這就導(dǎo)致，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)只需要使用過去已經(jīng)較為成熟的數(shù)學理論，就滿足適應(yīng)當前數(shù)據(jù)處理的需求，而不需要數(shù)學理論上有新的突破。

短時間內(nèi)，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)迅速增長，是會對數(shù)學應(yīng)用起到推動作用。但是長期來看，如果數(shù)學的理論研究長期得不到突破，只是應(yīng)用舊的理論來支撐大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，那么大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將越來越依靠計算機的更新?lián)Q代，而數(shù)學的應(yīng)用，在大數(shù)據(jù)的成熟期，也將更加被邊緣化。

3.機會

目前，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)雖然得到國家和企業(yè)層面的大力支持，但是不得不承認，其還處于成長期，有較大的發(fā)展空間。因此，數(shù)學專業(yè)就應(yīng)該把握這個發(fā)展的機會，將更多的數(shù)學理論與大數(shù)據(jù)知識相結(jié)合，占據(jù)先機，把握主動。特別是人才培養(yǎng)方面，數(shù)學專業(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)學理論，又掌握計算機實操，把高深的數(shù)學理論應(yīng)用于大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的升級轉(zhuǎn)化，這才能真正推動數(shù)學專業(yè)的應(yīng)用前景被真正拓展。

4.挑戰(zhàn)

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

三、結(jié)論

在大數(shù)據(jù)時代，算法優(yōu)化的需求不斷增長，將帶動對數(shù)學的應(yīng)用需求迅速增長。如果數(shù)學專業(yè)能夠做好學科交叉，將數(shù)學理論更好的應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理相關(guān)的數(shù)學模型，發(fā)揮方法論的作用，那么數(shù)學的應(yīng)用前景將被廣泛拓展。

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

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