深度解析時空數據 推動科學管理決策
——記浙江大學數據科學研究中心研究員高照省

張 聞 謝更好

當今世界，大數據猶如洪水般襲來，對各個行業產生一系列席卷效應。而隨著大數據進入經濟領域，經濟數據也開始呈現海量性、高速性、多樣性和真實性等特征。在這一過程中，如何從大數據中提取有效信息，對具有時變結構的經濟金融系統進行理論建模，并將其應用到宏觀經濟監測與預測、經濟金融風險管理等具體問題中，對于我國經濟金融政策的制定與實施具有重要意義，是值得研究的重要課題。

在金融界，曾流行著這樣一句話：“擁有對數據駕輕就熟的能力就像擁有了超能力。”而浙江大學數據科學研究中心研究員高照省的研究領域就和這項“超能力”息息相關。多年來，他前往國內外多所高校進行科研探索，在金融計量經濟學、大數據統計學及機器學習等交叉學科中，積累了豐富的經驗，并將其應用在經濟金融預測、風險管理和商務管理數據的統計分析等，以更好地服務于國家的經濟建設，探尋金融市場的規律，促進經濟的健康發展。

以數學為馬

著名的數學家、物理學家赫爾曼·外爾曾說過：“數學是無窮的科學。”從小，數學領域的知識就對高照省有著巨大的吸引力。憑借優異的數學成績，高考時高照省順利被四川大學數學基地班錄取。

四川大學數學基地班是國家理科基礎科學研究和教學人才培養基地，旨在為國家培養德智體全面發展的、優秀的基礎科學研究和教學人才。本科4年間，隨著對數學專業領域日漸深入的學習，高照省打下了十分扎實的數學基礎；與此同時，他的心中也萌生出一個巨大的疑問，數學領域的知識，到底能應用到社會的哪些方面？直到大學畢業，高照省仍舊沒有找到內心的答案。為了能夠接觸到更多領域的相關知識，本科畢業后，高照省選擇前往香港科技大學數學系進行深造，以探尋心中的未解之謎。

21世紀以來，隨著科技的進步，統計學、大數據科學在社會經濟發展中所占的比重越來越大，人工智能的春風也逐漸吹到了世界各地。而數學作為基礎學科之一，正是相關領域研究的“奠基人”與“領航員”。這讓高照省感受到了相關領域研究的極大應用潛能。

高照省的導師凌仕卿教授是著名的統計學與計量經濟學教授，主要從事計量經濟學模型的漸近理論和統計推斷的研究，而這些問題均需要良好的數學背景。博士期間，高照省在導師的指導下，順利完成了數篇高質量統計學論文，其成果在實證研究中，分析了W o l f太陽黑子數及美國的失業率數據，發現非連續門檻模型更適合描述這兩類周期變化的數據。相關工作解決了如何從統計意義上區分連續和非連續門檻模型，對經濟學家在機制轉換模型選擇中具有統計指導意義。相關工作得到了世界知名統計學家、英國皇家學會院士戴維·考克斯（David Cox）的贊許與高度評價。憑借出色的專業能力，高照省用不到3年的時間就拿下了數學博士學位，這當時在整個香港科技大學都是極為罕見的。而這些經歷，也更加奠定了他扎根相關領域進行科研創新的決心。

高照省

做緊跟世界腳步的科研人

行萬里路，方知天地之廣闊。在高照省看來，科學研究是沒有界限的，在多年的科研之路上，他一直在積極地向領域的前沿靠近，去汲取更加先進的知識，以服務于社會所需。

“人工智能時代，對知識更新的要求越來越高，然而數學學科中很多基礎的內容都是上百年沒有改變的。”高照省說。為了適應時代的發展與需要，博士畢業后，他選擇前往海外進行科研學習，“我想去領略不同地方做科研的方式、做研究的內容。”高照省說。就這樣，他在理想的驅使下，離開了自己的祖國，這一去就是5年。

在這5年的時間里，高照省先后在英國倫敦政治經濟學院和美國芝加哥大學的布斯商學院進行博士后研究。英國是統計學等自然科學學科的發源地，在英國倫敦政治經濟學院求學期間，高照省在姚琦偉教授的引領下接觸到了高維時間序列數據的計量建模和預測研究。

在信息時代，高維大尺度經濟時間序列的廣泛存在給計量經濟學家和統計學家帶來了前所未有的機遇和挑戰，對于高維經濟時間序列的建模和預測的需求則來源于各種實際問題，因此，高維時間序列的建模給計量經濟學提出了獨特的挑戰。在相關研究經驗的基礎上，高照省與導師姚琦偉教授、北京航空航天大學馬瑩瑩博士、北大光華管理學院王漢生教授合作，將相關研究成功應用在北京市P M2.5數值觀測上。在這一研究中，他們在北京市設立了36個P M2.5觀測點。通常來講，每一個觀測點會每小時記錄周圍的P M2.5數值，因此在同一個時間點上，他們可以同時獲取36個觀測值，形成空間觀測量，然后將這些空間觀測數值按照時間采集，以形成時空數據。在這一過程中，他們通過研究P M2.5數據并準確預測未來的趨勢，為政府部門制定政策來減少空氣污染并保護人類身體的健康作出了良好的科技支撐。相關工作發表于經濟學期刊《計量經濟學雜志》上。

在英國結束博士后研究工作后，高照省本來有可能留在本校繼續參加科研工作。但就在此時，他收到了美國芝加哥大學布斯商學院拋來的橄欖枝。就這樣他于2017年來到了美國繼續他的科研之旅。

美國芝加哥大學商學院是全世界最好的商學院之一，那里匯集了全世界優秀的學者，有著更加多樣的研究方向，并且十分注重科學研究的應用。在芝加哥大學布斯商學院從事科研工作期間，高照省師承蔡瑞胸院士，在之前他所從事的大數據統計學和計量經濟的理論建模基礎上，增加了更多應用研究，在這一過程中高照省領略到了“學以致用，是一個相互交織的過程”。

在這一期間，高照省在蔡瑞胸院士的指導下，對經濟和金融大數據進行了深入的理論和實證研究，開發了一系列大數據降維和降噪的新方法，提出了一系列高維因子建模方法和預測模型。他與蔡瑞胸院士合作，在權威的統計學和經濟學期刊《美國統計學會會刊》和《國際預測學雜志》等著名雜志上發表了多篇有關大數據統計建模和預測的創新性工作。在出色的科研成果下，高照省被美國賓夕法尼亞州理海大學數學系引進，擔任統計學助理教授，在這里度過了兩年的科研時光。

回國繼續研究之旅

游子思歸，科研報國。“實際上在美國的時間久了，我也十分想念在國內的家人。”高照省說。在他的心中，始終認為：雖然科學無國界，但是科學家有自己的祖國。因此，闊別祖國5年后，高照省選擇了回國，并于2021年7月來到了浙江大學數據科學研究中心擔任研究員。“浙江大學是國內的頂尖高校，地理位置優越、人才聚集，來到這一平臺之后，我希望能夠為祖國的經濟大數據建設貢獻自己的一份力量。”他說。

經濟的發展瞬息萬變，在高照省看來，現如今小體量及低維數據已經無法滿足時代的發展需求。在中國當前國家經濟和社會發展的重大需求下，發展大數據計量經濟學的前沿理論和方法，提倡以科學方法對經濟管理和公共政策評估開展量化研究，對于推動國家治理體系和治理能力現代化，分析和預判我國經濟發展和經濟金融風險具有重要意義。

那么，對于高維和大尺度時間序列數據，如何針對此類數據特征修正已有的方法或發展新的計量建模方法？已有的統計理論和計算方法是否依然適用于大尺度時間序列計量經濟學建模？面向這些問題展開研究，回國后高照省得到了國家自然科學基金青年項目和重點項目等的資助。在研究項目的支撐下，他和科研團隊將在深入分析我國大數據資源多樣性和復雜性等基礎上，系統提出基于高維時間序列大數據的降維技術、變量選擇、空間計量和因子學習等計量經濟學建模的原創性理論和智能化分析方法，通過理論和實際的結合，開發新的模型、計量理論和計算方法，實現從數據中學習。

行程萬里，初心不變。身肩科學家創新之使命，長期以來，高照省最大的理想就是通過自己的創新研究更好地推動科學前沿的發展，為我國的經濟、金融系統保駕護航。與此同時，他也希望能通過自己的力量，為相關領域培育出更多的青年人才，以應對未來國家經濟領域的重重挑戰。“目前，我的團隊中有數學、經濟學、管理學等領域出身的學生，未來我希望有不同背景的學生加入我的研究團隊，共同研究大數據的奧秘，促進祖國經濟數字化進程的發展。”高照省說。