應用數學對促進信息化發展的探討

何雨蔚

[摘要]現代進入到信息化的社會，互聯網、大數據滲透到各個領域，應用數學體現出現代信息化發展中不可替代的作用和意義，要全面分析應用數學在信息化中的表現，明晰應用數學對于推動信息化應用的重大意義和作用，充分利用應用數學分析和解決不斷變化的信息化新問題，推動信息化向更高的層次發展和邁進。

[關鍵詞]應用數學;信息化;發展

[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918（2019）01-0160-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2019.01.071 [本刊網址]http：//www.hbxb.net

應用數學是相對抽象的數學理論和方法，涵蓋微分方程、復變分析、數值方法、數學模型等不同內容，在信息化不同領域可以看到應用數學的具體表現，并對不斷變化的信息化問題進行分析、處理和解決，使數學理論能夠為實際工作提供應用指導，成為信息化工程領域中解決問題的工具，另一方面也使應用數學拓展出新的研究方向。

一、應用數學與信息化概述

應用數學是將數學理論與實踐應用相結合的一種研究方法，它以數學相關理論為依托，對社會現象和事物進行科學合理、深刻的分析和研究，運用微積分方程、向量分析、矩陣、復變分析、數學模型等工具發現和分析生活領域中的各種問題，對其加以科學合理的解決。

信息化的快速發展離不開應用數學理論和方法的支撐，它是通過智能信息化工具進行信息采集、處理、傳輸、存儲、分析和利用，涵蓋數據安全和系統安全等信息安全內容，可以充分利用應用數學這一數據處理媒介，實現對相關信息化數據問題的分析和處理，推動應用數學與信息安全的有效鏈接，確保了信息來源、方向和內容的真實準確性和完整性，避免了信息在使用過程中的泄露和擴散。

二、應用數學在信息化領域中的具體表現分析

應用數學廣泛地應用于信息化各個領域，尤其是在當前網絡數據流量激增的態勢下，應用數學的應用范圍、領域正在不斷延伸和深化，并在信息傳播媒介不斷創新和復雜化的趨勢下，引入應用數學相關模型，可以為信息化發展提供全新的思路和方向。例如：新型無線傳感器網絡的開發使用必須充分運用應用數學的相關數學理論和方法，對拓撲算法中的問題進行數學解析和處理，計算出各個網絡節點的具體位置、能量等信息，更好地優化拓撲結構，解決網絡在傳輸速度、傳輸方法的缺陷和問題。

（一）應用數學在網絡科技中的應用。網絡科技是基于一定的程序語言，生成虛擬圖片、圖像及動畫，實現網絡共享、服務和利用，它是通過物理鏈路連接各個孤立的工作站或主機，組成數據鏈路，通過網絡協議、信息互換、網絡操作系統等實現網絡資源共享，使社會生活向信息化、網絡化的方向發展。在當前網絡結構日益復雜的發展趨勢下，網絡技術必須引入更加先進的科技手段，將應用數學的理論和方法應用于復雜網絡體系之中，創建新型的問題結構模型，成為網絡科技的有力支撐。如：可以將應用數學的幾何原理應用于新型無線傳感系統網絡之中，以合理的假設分析和解決網絡傳輸及方程式方面的問題，更好地推進科技進步和創造。

（二）應用數學在模式識別和圖像處理中的應用。網絡世界蘊含大量的文字、圖像、聲音等信息，要對這些信息進行有效的模式識別和圖像處理必須依賴于科學識別系統，要充分運用應用數學的函數理論和方法，鑒別和歸納各種網絡信息，并運用數學統計理論和方法分析處理非數學化的信息，較好地實現高匹配率的數字化處理和鑒別。同時，在模式識別和圖像處理中的各種關鍵性問題也要引入應用數學的相關理論和方法，如：基于脈沖噪聲檢測的圖像濾波方法、彩色圖像區域分割應用、基于不變矩方法的圖像特征提取等，在模式識別和圖像處理的關鍵性問題之中都要運用應用數學的理論和方法加以分析，如：模糊識別、統計識別、人工神經網絡識別、句法結構識別等，并將模式識別方法應用于指紋識別、醫學圖像識別、工業檢測等領域，有效地提升信息處理速度和價值。

（三）應用數學在網絡安全中的應用。應用數學還可以廣泛應用于網絡安全領域，如：身份認證和數據加密等，數據加密是通過計算機程序對特定信息進行機密處理，使之成為無法直接讀取的數據代碼，必須經由解密的方式才能破譯，較好地保障網絡信息安全。數據加密主要采用私用密鑰加密技術和公開密鑰加密技術，尋求基于密鑰的新算法，實現一次非線性變換，體現出高加密強度、快速的特點。尤其是在金融交易領域之中，網絡安全的意義更加突顯，必須運用身份認證和數據加密技術，實現對金融用戶數據的安全保護，要不斷運用應用數學理論和方法，創新支付信息、賬戶信息等安全機密手段和技術，利用矩母函數、特征函數、概率母函數、算法函數為數據加密提供強大的技術支撐，更好地保障用戶交易安全。

（四）應用數學在數據挖掘中的應用。網絡信息數據挖掘是在龐大的網絡數據庫中找尋關鍵性的信息并加以合理利用，在數據挖掘活動中要進行數據簡化、數據轉化、數據清理，這就需要運用應用數學理論和方法，可以將應用數學應用于數據挖掘之中，具體包括有：（1）探索數據分析。利用簡易統計參數以及圖形演示觀察和分析數據集，了解和把握數據模式和變化趨勢;（2）描述模型。可以運用密度估算、從屬模型、聚類分析及算法，實現對數據模型的描述;（3）預測模型。可以運用分類和復原的數學方法進行預測，建構可以通過其他變量價值推斷一個變量價值的模型;（4）發現模式和規則。在交易數據庫之中通常會應用到關聯規則，它是基于數據控制軟件產品算法支持下的一種規則，包括有順序、關聯、連接分析等，例如：在超市中的消費者可能會在購買牛奶的同時，也會同時購買橙汁、果酸等飲品。另外，還有一些統計分析、聚類分析、決策樹等應用數學方法，也可以較好地應用于數據挖掘和二次利用之中，不斷推進數據挖掘的深化與創新。

（五）應用數學在信息管理中的應用。應用數學也可以較好地應用于信息管理之中，重點解決半結構化的問題，基于一定的數學模型提升信息管理效能，使信息管理決策更加科學化、合理化。如：可以建構企業物料需求預測模型，定量、準確地分析訂單數量、交貨日期、歷史銷售數據，據此進行企業經營數據管理決策，降低庫存成本，提升采購速率。其應用途徑可以采用建構經濟模型資源平臺的方式，采集經濟信息管理中的各種數據，提升數學應用的有效性，規避模型變量不可預測性的缺陷。另外，還可以通過對SPSS、SAS、JAVA等知識的熟練掌握，才能更好地促進經濟模型信息化的實現。

三、應用數學對信息化發展的促進作用分析

（一）擴大了信息化范疇

應用數學在信息化發展和擴張的過程中起到了不可小覷的作用，使各行各業進入到信息化建設的“快車道”，為不同領域提供了科學先進的理論方法支撐和全新的研究思路。例如：在企業信息化建設過程中，可以引入應用模糊集合論和主成分分析方法，綜合評判企業信息化建設水平，量化企業信息化建設的各指標權重，建構企業信息化指標體系，包括有信息資源與裝備類指標、信息技術普及及發展類指標、信息技術利用率指標等，使之覆蓋企業信息化的界定范圍，實現各類評價指標數據的無量綱化，較好地實現企業信息化指標的定量化數值及評價，用于企業縱橫向的比較和分析，使之成為企業信息化建設的發展方向和決策依據。又如：在圖書館信息化建設進程中，也可以充分運用應用數學的相關理論和方法，將多層次模糊數學模型應用于圖書館服務質量評價，建構以LibQUAL+為主流的服務質量評價模式，運用模糊數學中的模糊綜合評判法，建構數學相關模型并進行因素權重分析，科學準確地獲悉圖書館服務質量評價結果。同時，在高校圖書館信息化建設過程中，還可以采用層次分析法建構評價模型，計算各個評價指標的權重系數，科學評判高校圖書館信息化建設水平。

（二）優化信息化價值

隨著互聯網、大數據技術的不斷發展，衍生出容量日益增多的各種結構性、半結構性、非結構性數據，顯示出信息化系統數據內容復雜、無序的一種狀態，對此必須引入應用數學相關理論和方法，對信息化系統進行優化，可以采用信息挖掘技術，提取信息數據庫的有價值信息，減少信息混亂、冗長的無序現象，使用戶能夠快速有效地獲取自己所需的有價值信息，為社會發展和進步提供強勁的信息支撐，充分突顯信息化的現實應用價值和效能。例如：可以運用數據挖掘技術，挖掘網站日志信息，獲取并分析網站的目錄、頁面抓取信息，全面準確地分析網站的狀態碼信息，從而較好地幫助網站的優化與完善。又如：可以將數據挖掘技術應用于信息化系統架構之中，利用可視化分析和表達方式，為用戶呈現出文字、圖表、專題地圖、OLAP報表等，較好地促進信息化決策的準確性和科學性。

（三）實現應用數學與信息化的協同進步和發展

在應用數學不斷促進信息化發展和優化的過程中，同時也在不斷對應用數學進行反復推敲、實驗和測試，通過信息化實踐發現應用數學理論體系中存在的缺陷和不足，更好地推動應用數學學科的發展。例如：數據加密算法就在信息化應用實踐中不斷優化和創新，原有的數據加密算法主要有公開秘鑰密碼、DES算法等，而多步加密算法是一種嶄新的加密算法，它是基于信息化發展實踐中而生成的，運用一系列的數字產生可重復性、偽隨機化的數字序列，可以較好地保證信息安全和使用。另外，信息化技術還極大地推動了數學思維模式和數學研究方法的創新，在云計算技術快速發展的背景下，分布式計算是更優于集中式計算的一種方法，它可以將需要進行大量計算的項目數據進行小塊分割，由多臺計算機分別計算，最后統一歸總運算結果，獲取最終的數據結論，可以較好地節約整體計算時間，提升計算效率。

綜上所述，應用數學可以應用于信息化網絡的各個領域，成為信息化系統不斷優化創新的技術支撐，同時，應用數學也借由信息化平臺和載體快速發展，獲取更多的思維模式和研究方法，體現出兩者相得益彰的效果。