國防、軍事領域渴求應用數學人才

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，實現前瞻性基礎研究、引領性原創成果的重大突破。這就必須重視數學的作用。

應用數學作為數學的一個分支，具有強調“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濟社會不同領域，利用應用數學解決實際問題將會帶來顯著效益。

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

什么在驅動應用數學

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

應用數學也是數學，所以它非常關注簡潔與美，這是我稱之為“理論”的部分；應用數學也很關心科學意義，就是我們要運用數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，應用數學還有一個重要價值觀是“落地”，即經濟與社會價值。

數學是科研的一種工具，很多數學思想對科學發現產生了深刻影響。

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

驅動應用數學發展的因素主要有三個：

一是國防建設。第二次世界大戰時，戰爭需要促使應用數學進入飛速發展階段。在研制原子彈、設計高性能飛機、破譯敵方密碼及調配軍用物資等過程中，應用數學成為極為關鍵的手段，計算、運籌、優化等諸多應用數學分支由此蓬勃發展起來。隨著現代戰爭朝著數字化、智能化方向發展，利用算法來攻擊敵方的交通、電力、網絡等重要基礎設施，將變得越發有效和重要。未來算法的效率、精度、穩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相融合，成為戰前預演、戰時感知與決策、戰后評估的關鍵。應用數學作為算法的基礎，自然受到極大重視，并迎來發展新契機。

二是科學研究。數學是科研的一種工具，很多數學思想諸如模型化、極限思想、對偶方法等，對科學發現產生了深刻影響。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推動應用數學的發展和進步。

三是企業創新。數學能夠為企業提供解決關鍵核心問題所需的思想理論。近年來，很多企業利用以數學算法為基礎構建的工業軟件，開展設計、生產和管理等核心業務。

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學家原創的。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學家埃達爾·阿勒坎的研究：2008年，阿勒坎發表了主要用于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，所以任正非對于數學非常重視。

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

由上可見，國防建設、科學研究及企業創新都是應用數學發展的重要推動力。

在應用數學領域“揭榜掛帥”

應用數學在我國的發展，主要是從1956年制定的《十二年科學規劃》開始的。這一規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、計算數學和概率統計等。此后，應用數學得到長足發展。例如在1965年前后，我國計算數學領域的著名專家馮康先生，就獨立于西方發明了有限元方法，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，我國應用數學迎來了發展的大好時代，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，得到國際應用數學界的高度評價。就應用數學的研究水平而言，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。但在應用數學的成果落地方面，我們還有很大的發展空間。

當前，加強應用數學學科建設已成為國家戰略的重要組成部分。科技部已設立13個國家應用數學中心。國家近兩年也相繼出臺加強基礎研究，特別是數學研究工作的相關文件。后續可進一步通過創新體制機制、強化獎勵扶持政策等途徑，推動應用數學的落地。

應用數學發展的根本，首先取決于產業界，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。

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

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”，與外單位聯合成立實驗室或研究中心，運用自身技術基礎解決企業、國防領域重大問題。

三是推進新型研發機構建設。成立具有獨立法人資格的新型研發機構，也是進一步促進數學界與企業界合作的有效方式。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，近年來國內有若干較為成功的嘗試。如面向大數據和人工智能等前沿創新領域成立的北京大數據研究院、瀟湘大數據研究院等。

四是設置“旋轉門”，鼓勵企業、新型研發機構、高校院所等各方的應用數學家自由流動。我國做應用數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。需要號召應用數學工作者進一步重視研究工作與企業需求的深度結合，讓應用數學家更加接近企業實際問題，幫助解決企業創新發展中的關鍵難題、產業變革中的“卡脖子”問題。

人員自由流動的前提在于形成一套相對統一的價值標準，可以準確評估不同行業、不同崗位專家所做工作的經濟和社會效益。中國工業與應用數學學會等行業學術團體可以在制訂類似標準方面發揮重要作用。

五是堅持問題導向，在應用數學領域實行“揭榜掛帥”，讓更多人的目光聚焦到當前國家、社會及產業發展最緊迫的問題上來，引導更多的應用數學工作者，特別是年青一輩銳意創新、刻苦攻關，為解決“卡脖子”問題貢獻力量。

應用數學人才總體仍將供不應求

作為研究基礎數學的數學家，在推動應用數學發展方面應該發揮更多的作用。

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

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

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

目前北京大學應用數學方向的學生數約占數學專業總學生數的80%，其他學校可能更高。但隨著國家經濟發展和企業數字化轉型的需要，應用數學人才總體仍將供不應求。

應用數學人才培養一是要加大力度。各高等院校應擴大應用數學本科、研究生的招生數量，校內資源也可適當向應用數學方向傾斜；校內應用數學師資力量不足的，可通過制定各種人才政策，在國內外廣泛招攬高水平專家和優秀青年學者。

二是優化應用數學人才培養方式。基礎數學的培養體系，經過兩三百年的發展，已經非常系統、完善，培養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，應用數學發展到現在只有七八十年時間，還缺乏系統培養模式，在培養目標和教材方面都有差距。

應用數學主要包括統計、計算、優化、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，可根據實際就業崗位的技能需要，或者大數據、人工智能等新興學科的基礎需要，將較為分散的應用數學課程進行與時俱進的重組、更新，為學生畢業后快速適應工作需要打下基礎。培養期間，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。

三是引導應用數學人才的畢業去向。很多應用數學方向的畢業生扎堆進入金融、互聯網等高薪行業，而國防、軍事等領域對應用數學人才同樣非常渴求，這些領域的應用數學人才相對缺乏。高等院校需進一步涵養學生家國情懷，引導學生投身國防、軍事等雖然短期收益較低，但國家戰略意義重大的事業。對于那些有志于進入產業界的學生，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，運用數學知識提高我國工業企業的數字化水平，為產出更多“大國重器”貢獻力量。