多行业以数学“求解”产业卡脖子难题

近日，《经济参考报》记者在第十届世界华人数学家大会上采访了解到，在助力产业破解“卡脖子”问题上，数学发挥着越发重要的作用。人工智能、工业软件、航天控制、医疗软件、能源模拟等行业的专家表示，数学能力是战略竞争力，很多产业问题亟待以数学方法破解。著名数学家、世界华人数学家大会主席丘成桐表示，希望数学界和产业界打破隔膜、增进了解，走出一条自己的路子来。

架起数学与产业融通之桥

“学好数理化，走遍天下都不怕”，这是起源于20世纪80年代并流传至今的一句口号。数学因其硬核的智力要求，被视为就业“硬通货”，但当时少有人愿意当全职数学家。如今，丘成桐认为，中国的数学正在崛起，已经站在世界前沿水平。“相信未来5到10年，中国能成为一个数学强国。”

第十届世界华人数学家大会吸引了全球30多个国家和地区的2000余名数学家、学者及青年学子参加，累计举办314场数学主题演讲。不少演讲主题领域都与产业关联密切，比如，科学计算、偏微分方程、数值分析、概率论与随机分析、统计学、AI科学与机器学习等主题演讲数达86场，占比超过四分之一。

世界华人数学家大会还设置了“人工智能与数学夜话”和“数学+工业”论坛，让数学家和产业界实现深度交流。东南大学数学系教授李铁香表示，上一届世界华人数学家大会首次纳入“数学+工业”议题，当时还是跨界探索，如今已迈入深度融合发展阶段，数学成为驱动工业创新突破、支持国家战略落地的核心引擎。

对此，丘成桐表示，数学、人工智能和工业的合作很重要，很多“卡脖子”问题就是没有从数学上搞清楚运作逻辑。数学家们要跨学科去了解不同应用科学，从数学百宝箱里去寻找应用科学家和工程师们没有考虑过的方法。

数学助力破解“卡脖子”难题

多位与会专家表示，自2018年开始，中国对数学的重视程度明显上升，这与中国着力破解技术“卡脖子”问题密不可分。

风头正盛的人工智能就亟需数学赋能破局。阿里Qwen预训练负责人刘大一恒告诉记者，数学能力越强的大模型，它的代码生成、解答物理化学问题、写作能力也会更强。人工智能也有很多问题需要数学来解答，比如，如何优化模型参数，让它更好地收敛、降低目标函数的损失以减少幻觉。大模型训练成本非常高，因此需要数学找到更好的方法来拟合和预测它的能力。结合特定芯片的大模型结构，还需要数学来优化运算精度和稳定性。现在大模型参数量很大，也需要数学来优化参数以减少模型训练成本。

不止人工智能，数学对于其他行业同样重要。巨霖科技致力于国产EDA（电子设计自动化）工具替代，公司董事长孙家鑫表示，EDA软件作为集成电路行业产业皇冠上的“明珠”，其最底层的核心算法处处体现出与计算数学、应用数学的深度融合。要解决“卡脖子”问题就必须从数学底层入手，公司围绕网格（mesh）和矩阵求解两个底层技术，全部采用自主研发模式。

西安交通大学教授曾薇表示，几何引擎是我国“卡脖子”技术之一，也是计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）等工业软件的核心基础组件。几何引擎的主要内容都与数学相关。

南京大学附属鼓楼医院张冰教授团队成员朱正阳博士表示，数学新方法对于脑肿瘤影像学新技术具有比较好的意义，可以标准化脑影像预处理和病灶分割，提升模型的稳定性和泛化能力，最终推动多模态影像融合和复杂信息整合，为深度学习模型提供可解释的代数信息。记者了解到，上述数学赋能医学的研究成果不仅发表在国际顶级学术期刊上，而且可以帮助患者减少检查费用，医生通过较便宜的影像学手段就能较准确地了解肿瘤的基因特征，而不必借助更昂贵的基因检测。

南京航空航天大学教授吴云华表示，在轨运行卫星数量越来越多，由此组成的星座的管控难度大，对动态规划的效率要求高，但卫星的计算能力还不如普通智能手机，传输能力也非常宝贵。科研团队借助数学方法优化技术路径：一是通过拓扑方法，将巨型星座划分为多个分布规律、运行稳定的管理域；二是将复杂的动态规划问题，分解为空间域的静态规划问题和时间域的资源匹配问题；三是通过分级路由规划，避免网络拥塞和实现负载均衡，优化全网的传输能力。

中国科学院数学与系统科学研究院研究员张晨松表示，在油气藏开发的一个数值模拟工作中，通过计算数学的方法，原来需要二十多个小时才能完成的计算工作，现在47秒内就能完成，极大地提升了工业效率。

数学能力夯实战略资源根基

多位专家告诉《经济参考报》记者，华人工程师在人工智能界的全面崛起，和华人优秀的数学素养密不可分。

丘成桐认为，支持数学发展的成本相对较低，不需要投入很多钱。但是，真正培育出适宜数学发展的土壤，培养出敢于提出新问题、开辟新方向的创造性人才，还需要教育的革新、认知的提升，以及整个社会对“无用之用”的信任与耐心。

“对数学不宜太功利，直接向数学家要效益就是过于功利。”上海市人工智能行业协会秘书长钟俊浩告诉记者，应该充分保障数学家的研究经费，让他们去做前沿的事，去关注最新的猜想、论文和理论成果等。可以将人工智能作为中间体，打通数学和产业之间的关联，让数学更好地赋能人工智能，让人工智能更好地赋能千行百业。

纽约大学博士刘子冉告诉记者，对于数学学者而言，来自产业的机会很多，他在纽约大学办公室的同学有一半去了华尔街或硅谷。有近一半的人因为兴趣与爱好，毕业后留在学校继续研究数学。

丘成桐也表示，随着经济发展，中国提供的薪资待遇甚至“比欧洲、美国都要好”。

对此，多位专家表示，应将数学能力视为战略资源。只要条件得当，数学的魅力总会吸引人才沉浸其中。除了关注少数数学天才，更应关注全民数学素养。面向中学生，可传递更多基础而有用的数学知识。成年人也能借助通俗读物培养数学思维，特别是统计学与概率论、运筹学等，对于日常生活、工作和投资都有不小的帮助。