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国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 科研进展 复杂系统与网络最新进展 文: 信息技术部 图 1. 线性化 Vicsek 模型 Vicsek 模型同步条件属于多自主体系统理 意初始角度都同步；当交互半径低于临界连通半 论研究的重要问题， 在数学上， 也有公认的难度。 径时，对任意大的速度，系统都渐近以概率 1 目前， 大部分的相关理论研究需要强加一些不太 存在某些初始角度使得最终不同步， 因此在某种 合理的假设，例如闭环邻居关系图的联合连通性 程度上解决了随机框架下 Vicsek 模型同步充分 假设等，而在一个更加自然和合理的理论框架- 条件中交互半径的下限问题。 随机框架下，唐共国、刘志新和郭雷等人有了重 渗流理论是统计物理与概率论交叉的一门 要进展，然而有一个悬而未决的问题是：系统能 学科，也是现代概率论的重要分支。随机几何图 同步的最小交互半径是多少？他们利用渗流理 理论是渗流理论的一个分支，它非常贴近于某些 论对随机几何图所对应平均矩阵的本质谱半径 实际网络如无线传感器网络、生物网络等，越来 给出了一个充分必要条件，得到了线性化 Vicsek 越引起重视和关注。大连通分支性质属于随机几 模型同步条件的一个关于交互半径的临界结果： 何图理论核心研究问题， 它也与无线传感器网络 当个体间的交互半径高于临界连通半径时， 如果 拓扑控制等问题密切相关。课题组证明了随机几 速度满足一定条件， 那么系统渐近以概率 1 对任 何图或离散渗流大连通分支的阶或连通分支数 1 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 目的期望以负指数的速度趋于一个多项式， 并且， 在群体行为和多个体智能系统的研究中， 根据中心极限定理对这些随机变量的渐近大小 邻居是个重要的概念。在现有的大部分模型中， 作了精细刻画。该结果还能扩展到 SIR 模型最 个体的邻居由几何距离决定。但是最近，一些欧 终感染人数等问题。这些结果是对 Kensten、 洲生物学家发现， 鸟群中的邻居关系是由拓扑距 Penrose 等人工作的本质改进。 离而非几何距离决定的，即，个体 i 的邻居是离 i 最近的 k 个个体, 其中 k 是参数。我们将这样 邻居关系（简称―k 个最近邻居规则‖）引入到研 究广泛的 Vicsek 模型中，研究在新的邻域定义 下，―趋同‖的局部信息交互规则是否可以引起宏 观相变。他们证明了在大群体和随机框架下，当 邻居个数 k 和个体的速度 v 满足一定条件时，系 统可以产生同步行为。特别的，当个体的邻居数 目 k 与与群体数目 n 成比例时，对于任意的速度 v，当 n 充分大时，系统都可以同步。 图 2. 随机几何图 电子结构密度泛函理论的数学基础 文: 材料环境部 周 爱 辉 给 出 了 体 系 的 凝聚态物理、计算材料科学、量子化学、量子生 Hohenberg-Kohn 定理严格的数学证明，相关论 物学和许多工业技术部门等得到了成功的应用。 文发表在 Journal of Mathematical Chemistry 上。 其主要创立者 Walter Kohn 因此和 John Pople 获 美国《数学评论》称这一结果―plays a fundamental 得 1998 年 Nobel 化学奖。密度泛函理论及其应 role in the development of density functional 用还在不断地丰富与发展。 Coulomb theory‖。 密 度 泛 函 理 论 基 础 是 1964 年 建 立 的 密度泛函理论有十分广泛的适应性，在计算 Hohenberg-Kohn 定理：体系的基态电子密度分 2 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 布与体系所处外势场有一一对应关系(除可加一 Hohenberg-Kohn 定理的证明均不严格、有关键 个无关紧要的任意常数以外),从而完全确定体 缺陷。周爱辉的工作之前的证明直接或间接地假 系的所有性质。但在周爱辉的工作之前，无论是 设或电子波函数不可能在一正勒贝格测度集上 Lieb (美国科学院和美国艺术与科学院院士)的 为零，或电子密度大于零，或电子密度泛函是 论文、Parr (美国科学院和美国艺术与科学院院 Gâteaux 可微的。 前两个假设未被证明是否成立， 士)的专著， 还是 Le Bris (国际数学家大会四十 而第三个假设是错的。 五分钟邀请报告人)的手册、Kaxiras (美国物理 周爱辉的工作为基于密度泛函理论的电子 学会会士)的教材等典型文献, 所见到的 结构模型与计算的科学完整性填补了数学基础。 “全球价值链与国际贸易利益研究”一期项目通过验收 文: 经济金融部 2013 年 7 月 26 日，经济金融部承担商务部 顺利通过验收。验收专家认为：―该研究在模型 委托的―全球价值链与国际贸易利益研究‖一期 方法上取得了创新性成果‖，―获得了国内外同行 项目―全球价值链与中国贸易增加值核算研究‖ 的高度肯定和好评，在国际上产生广泛的重要影 3 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 响，受到了世界贸易组织（WTO）、经合组织 出了基于贸易伙伴国家/地区投入产出数据的中 （OECD）等国际机构的高度重视。‖、―建议课 国进口增加值和就业拉动作用的核算方法。 （3） 题组继续加强跟踪研究， 为参与全球价值链和贸 在上述模型基础上，利用海关总署货物贸易数据 易增加值核算发挥中国的学术作用。‖ （分国别、分贸易类型） 、国家外汇管理局服务 随着国际产业分工的深入，工业制成品的 贸易数据、 国家统计局和商务部外资司提供的中 生产工序不断细化，生产链条逐渐拉长。中间品 国工业统计年报和外资企业的服务业生产情况 贸易飞速发展， 而现行的以贸易总值为主的国际 数据、国家统计局中国 HS8 位代码商品与投入 贸易统计造成了程度不同的重复计算问题， 歪曲 产出部门对应表和商品流通费用表等大量数据 了双边贸易不平衡状况， 并有可能导致贸易决策 资料并进行相应处理基础上，课题组推算得到了 的误判和宏观经济政策抉择的失误。 在此情境下， 2010 年中国反映加工贸易的非竞争型投入产出 各国在全球贸易中的增加值含量逐渐成为学界、 表和出口矩阵，以及分不同生产方式的就业向量。 政府和国际机构如 WTO、OECD 和世界银行等 基于主要贸易伙伴的投入产出数据和中国海关 关注的焦点。我国处于全球产业链的低端，单位 统计数据中 2010-2011 年度中国从上述六大主 出口获取的经济利益远远低于发达国家。不仅如 要贸易伙伴的进口数据， 编制或推算得到研究需 此，我国出口贸易结构特殊，1995 年以来加工 要的投入产出表和贸易伙伴的就业向量。在此基 贸易出口曾经占据半壁江山， 采用出口总值核算 础上，对中国贸易增加值和就业，以及中国和主 我国的贸易规模更加严重地夸大了我国从国际 要贸易伙伴间以增加值核算的贸易差额的变动 贸易中获取的实际利益。因此，非常有必要对我 情况进行了研究。 国进出口贸易对本国和贸易伙伴的增加值及就 主要结果和相关政策建议简要总结如下： 业的拉动作用进行研究。 （1）中国单位出口中增加值含量很低，加 课题组针对这一重大热点问题，开展了相 工贸易出口对中国增加值的拉动作用远比一般 关研究。主要研究成果归结为三个方面： （1）根 贸易出口为弱。因此，以贸易总量为标准的传统 据中国贸易结构中加工贸易所占比重很高的特 贸易统计严重夸大了出口对中国经济增长的贡 点，提出了利用反映加工贸易的非竞争型投入产 献，同时夸大了中国和美国、欧盟等主要贸易伙 出模型来核算中国出口的增加值和就业的研究 伴的贸易顺差现象。 方法。基于改进的 RAS 方法，初步建立了从基 从核算结果看，加工贸易出口的增加值率偏 准年度更新到目标年度的反映加工贸易的非竞 低，而中国出口中加工贸易出口的高比重是导致 争型投入产出表的一套模型与方法体系； （2）提 出口增加值含量较低的一个重要原因。但需要指 4 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 出的是，加工贸易对我国经济发展发挥的作用是 易顺差、中印贸易顺差均大幅下降，如 2010 年 多个层面的，尽管其国内增加率低于非加工贸易 分别下降 56%、44%和 48%；而中日贸易逆差则 （一般贸易），但它对中国嵌入全球价值链发挥 有所扩大。相比之下，以贸易总值口径统计下的 了并且还将发挥重要的作用。 因此未来外贸政策 中国与东盟之间为贸易逆差，而在以贸易增加值 的着力点之一是如何提高加工贸易出口的增加 核算时，则转变为贸易顺差。以上核算结果表明， 值率， 在促进中国更深入地融入国际市场的同时， 我国和贸易伙伴间产品贸易结构的不同、参与贸 提高出口对中国经济增长的贡献。 易产品的增加值率不同，给双方带来的利益（增 （2）分行业来看，农业、服务业以及纺织 加值）也出现了较大的差异，同时也改变了双边 服装、 家具制造等传统产业单位出口的国内增加 贸易差额。 值含量较高，而机械制造产品等高科技产品以及 这些研究结果给我们如下启示，在制定相关 石油化工产品单位出口的国内增加值含量较低。 贸易政策时，需从产品层面关注不同出口产品的 因此从增加值的角度考虑， 我国在优化商品出口 增加值率的差异， 考察给贸易增加值差额变动影 结构、提高高科技产品出口比重的同时，需要不 响较大的那些贸易品，对不同的进出口产品采取 断提高高科技产品的出口附加值；此外，也要保 有差别化的贸易政策，以追求贸易利益的最大化， 持中国传统出口产业在出口品中所占比重的稳 达到双赢或多赢的效果。 定性，并进一步提高服务业的出口比重。 （5）中国单位出口对中国就业的拉动作用 （3）在双边贸易中，中国对美国、日本、 相对较小，但总出口对促进国内就业作用显著。 韩国单位出口中增加值含量较低，而对印度、欧 出口对于解决中国的就业问题起到了非常重要 盟和东盟单位出口中的增加值含量相对较高，其 的作用，但其重要地位随时间正在不断下降。分 中加工贸易出口比重是造成出口增加值在国家 贸易方式来看，中国单位加工贸易出口带来的就 间差异的一个重要原因。 中国的单位进口给美国、 业仍然远比一般贸易出口为低，一般贸易出口仍 欧盟、 日本和印度这 4 个贸易伙伴带来的增加值 是出口促进就业的主要力量。因此， 为稳定就业， 均远高于中国对这些国家出口给中国本身带来 需要保证一般贸易出口在总出口中的比重， 并稳 的增加值，其中为美国带来的增加值最高，而给 定中国传统出口产业在出口品中所占比重， 进一 欧盟、日本和印度带来的增加值则比较接近，给 步提高服务业的出口比重。 东盟和韩国带来的增加值相对较低。 中国对六大贸易伙伴的出口对中国就业效 （4）和大家熟知的贸易总值统计的贸易顺 应差别较大。具体来说，中国对欧盟单位货物出 差相比，以增加值核算的中美贸易顺差、中欧贸 口带来的就业最高，其他依次为东盟、日本、印 5 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 度、美国和韩国。这与中国对贸易伙伴的出口商 含的就业， 仅与印度的双边贸易中出口隐含的就 品结构和贸易方式密切相关。这也启示我们，在 业小于进口隐含的就业； 其中中国劳动生产率较 制定贸易政策和进行贸易谈判时， 要充分考虑和 低是主要原因。这也表明虽然近些年来，中国的 各个国家贸易的特点，采取有针对性的措施，使 劳动生产率不断提高，但与发达国家相比，仍具 中国的利益得到最大化。此外，中国与发达经济 有较大的差距，中国仍需进一步提高劳动者素质， 体的双边贸易中， 出口隐含的就业均大于进口隐 加强管理水平，从而进一步提高劳动生产率。 6 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 高档数控系统的最优插补取得进展 文: 先进制造部 数控插补算法是高档数控系统的核心算法。 高速高精数控的要求需要考虑机床的基本性能 与加工过程中的数字化控制与动力学性能和几 何变化的情况。数控系统所采用的速度规划算 法, 将直接影响数控系统的运动精度和运行效 率。先进制造部课题组针对G01代码与参数曲线 两种典型的刀具路径，设计了各种约束下的最 优插补算法，实现了五轴数控加工，显著提高 图 2.加加速度有界加工结果 了加工速度与加工质量。 针对求解带有高阶运动学约束的时间最优 课题组设计了加加速有界情况下五轴数控 控制问题，他们借助控制参数化方法，证明加速 机床G01代码加工算法。该算法通过采用加加速 度约束的最优速度规划问题可以参数化为一个 度有界的方式进行速度规划，保证加工过程中 线性规划问题，从而给出了原问题求解的多项式 加速度连续，有效降低机床震动，提高加工表 时间算法。通过引入虚拟加加速约束的概念，将 面质量；同时通过采用拐角多周期过渡的方式， 加加速有界问题划归成了一个具有线性规划的 充分利用机床各轴的加加速度，提高加工速度。 凸优化问题。该算法在清华实验室的数控铣床机 算法整体计算复杂度低，可以满足实时加工的 床上进行实验，得到了很好的效果。 要求，该算法在沈阳计算所的数控机床上进行 了加工验证，达到了预期的效果。 图1.加速度有界加工结果 图 3.数控系统与加工实例图 7 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 题可以划归成一个仅含高阶运动学约束的时间 最优控制问题，引入了双层规划的想法处理高阶 运动学约束，将虚拟跟踪误差约束和 jerk 约束 加强为线性约束。 这样整个问题缩放成一个凸优 化问题，大大提高了算法的效率。他们在 University of British Columbia 的 Fadal 数控铣床 上进行了实验，得到了理论预期的效果。 根据跟踪误差开环控制的思想，还考虑了一 图 4.数控系统与加工实例图 类给定 G 代码情况下加加速约束下的时间最优 课题组首次提出了两类给定路径情形的跟 速度优化问题。在处理动力学约束的时候，构造 踪误差有界控制模型，并给出了相应高效算法。 了 ODE 约束的一个特解，由此给出了通解的表 新模型的建立和相应高效算法的提出，意味着带 达形式。这样，带有 ODE 约束的跟踪误差约束 有高阶动力学和运动学约束的时间最优意义下 可以被一个虚拟的跟踪误差的上界来控制住。至 的速度优化问题的数值解基本被解决，这对 此，整个问题可以完全求解。他们同样在 CNC 过程的全智能开放端口的建设具有重要意 University of British Columbia 的 Fadal 数控铣床 义。 上进行了实验，得到了理论预期的效果。给定 G 课题组考虑了带动力学约束的时间最优轨 代码路径的轨迹规划问题在 robot 领域经常被采 迹规划问题。与以往的工作不同，他们的模型旨 用，因此他们的结果也对机械臂领域的轨迹规划 在通过开环的方法来控制加工过程中的跟踪误 有重要的借鉴意义。下图为以上两项工作的加工 差。新的问题是一个带有高阶 ODE 约束的最优 测试机床。 控制问题。他们建立了相应的约化理论，将原问 8 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） Circle Packing相关研究取得进展 文: 物理工程部 二十多年前，W. Thurston（菲尔兹奖得主）， 复解析函数理论、 计算机图形学中起着越来越重 要的作用。 D. Sullivan（Wolf奖得主）等著名数学家引进了 Circle Packing理论，它是复分析中复解析函数的 另一方面，目前二维拟共形映射是 一种离散表示， 从而可以由计算机具体实现一个 Teichmuller 空间理论的基石，也是计算共形几 具体的解析函数，现在Circle Packing理论是复分 何等研究中一个非常重要的工具。利用拟共形映 析研究中一种非常重要的工具， 在复解析动力系 射，我们可以用计算机实现空间的具体图象、计 统、Kleinian群、双曲几何、计算机图形学等数 算空间图象之间的距离等。作为平面拟共形映射 学分支的研究中扮演着十分重要的角色。这些年 的自然推广，高维拟正则映射在双曲几何， 来该理论的研究一直受到众多国际、 国内数学家 Teichmuller空间等学科分支上有很重要的作用。 的关注。比如以色列数学家O.Schramm因为在 不同于平面拟共形映射， 高维拟共形映射具有一 Circle Packing理论等方面的杰出工作而受邀在 些特有的性质，值得大家研究。另一方面，作为 06年马德里数学家大会上作了一小时报告。 欧氏空间高维拟共形映射的自然推广，一般度量 具体介绍Circle Packing如下: 空间上的拟对称映射引起了大家广泛的关注, 如果平面（或者球面）区域上一族欧氏圆它 如芬兰著名数学家J. Väisälä(高维拟共形映射理 们的内部互不相交，而其中一些圆保持相切，我 论的奠基人)等。 们就称之为一个Circle packing；相应地我们得到 在这两个方面，物理工程部课题组的工作进 一个图，其每一个顶点代表一个圆，两个顶点之 展概述如下： 间相连当且仅当相应的圆相切， 我们有如下经典 1．建立了 Circle Pattern，双曲多面体和 的Koebe-Andreev-Thurston定理: 给定球面的一 Teichmuller 空间之间的深刻联系，以此为出发 个有限三角剖分图G，则球面上存在一个Circle 点证明了平面给定图的一般 Circle Packing 或者 packing P, 它 的 结 构 图 就 是 G ； 在 相 差 一 个 双曲空间的多面体可以由它们的相应 Mobius变换的意义下P是唯一确定的。 Teichmuller 空间乘积来完全刻画,这个结果极大 作为 Circle Packing 的一种自然推广，当两个 地推广了 Thurston 他们的经典结果。 顶点相连时，如果我们容许相应的圆相交一个角 2． 给出了复平面任意一个矩形 Packing 度，则得到 Circle Pattern。目前 Circle Pattern 在 局部有限的充分条件和必要条件, 并证明几何 9 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 条件和组合条件等价, 从而给出了平面上长方 中拟双曲性在拟对称映射下保持不变，如果拟凸 形填充（Rectangle Packing）的一个完全分类。 空间中的拟双曲性在某个映射下保持不变， 则相 3．给出了一族高维拟正则映射是否正规的 关的映射一定是共形映射；作为应用，他们证明 一个判定条件。即它们正规当且仅当它们不取 q 了一般拟凸空间上两个拟对称映射的复合映射 个连续函数的值，其中 q 是 Rickman 常数。 是拟共形映射。 4．证明了在一大类度量空间（拟凸空间） 10 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 综合新闻 交叉中心专题总结评估会议召开 文/图：交叉中心办公室 到：交叉中心是中科院实施―创新 2020‖启动的 第一个 B 类战略性先导科技专项，对研究院的 跨越发展、学术交流和人才培养非常重要，为数 学与其他学科的交叉搭建了一个非常好的平台。 此次邀请各位专家对交叉中心的发展提出宝贵 的指导意见，对下一步如何做好交叉中心的工作 具有十分重要的意义。 2013 年 12 月 28 日，交叉中心专题总结评 中科院前沿科学与教育局数理化学处王永 估汇报会议在思源楼召开。 中科院主管部门领导 祥处长则在随后的讲话中谈到，中心的最初设立 和负责人、交叉中心学术委员会、执行委员会以 有两方面的科学目标：一方面是做在中国有根的 及研究专题负责人等 40 余人出席。会议由交叉 数学，即通过数学与其他学科的交叉，将其他学 中心副主任陈志明研究员和闫桂英研究员主持。 科中提出的问题转换成数学模型，发现一些数学 方向和理论，同时解决其他学科领域和需求中提 出的问题； 另一方面是希望数学本身有更深层次 的发展，针对数学本身的应用以及在其它学科中 的应用，丰富和完善已有的数学理论。通过这个 中心的建立，不仅希望会涌现出一批新的数学理 论，同时也将在复合型、交叉型人才培养方面取 得辉煌的成就。交叉中心的启动曾得到全国各个 研究院执行院长、交叉中心副主任王跃飞研 部门，包括兄弟院校和国外同行的支持。本次会 究员在讲话中首先代表研究院和交叉中心对各 议的目的是邀请各位专家对交叉中心成立以来 位远道而来出席会议的专家表示衷心感谢。 他讲 的工作，从专业角度给予相对合理的评价和并提 11 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 出富有建设性的意见， 以便今后更好地开展中心 的各项工作，并实现预期的目标。 此次会议分为两个部分：一是听取中心 21 个研究专题承担项目以来的工作汇报；二是由评 审委员会成员对汇报项目进行评审。 汇报阶段，交叉中心副主任、研究院副院长 高小山研究员介绍了交叉中心概况和 2013 年的 工作进展。随后，交叉中心 6 个交叉研究部的 究突破，也要在国家战略需求问题上做出重要贡 21 个研究专题分别进行汇报并回答提问，重点 献；要进一步凝炼方向、聚焦问题、优化布局； 介绍了专项承担以来的代表性成果， 以及课题研 对交叉研究工作要有科学的评价方法，要有长期 究目标、学术交流合作等基本情况。最后，合肥 坚持攻关的耐心。 分中心执行主任李嘉禹研究员汇报了合肥分中 最后，交叉中心主任郭雷院士代表交叉中心 心的相关工作。 感谢所有报告人的精心准备和与会人员从不同 最后，中心主任郭雷院士主持了评审委员会 角度对中心发展提出的中肯的、富有建设性的意 的讨论。他首先讲，今天的报告会有三个目的， 见和建议。他首先谈到，交叉科学研究既重要又 一是通过大家交流，达到相互了解，相互学习， 困难，但在国家和中科院的支持下，我们一定要 相互促进的目的； 二是为中国科学院对交叉中心 努力克服困难坚持下去。第二，交叉中心发展要 的中期评估做准备； 三是通过三年的运行、 评估， 高标准、严要求、重特色。交叉中心的基础理论 能使我们交叉中心的布局： 研究方向、研究队伍、 研究与实际问题研究相辅相成、互相促进。事实 研究重点或者重要的研究问题进一步调整完善。 上，要解决挑战性的实际问题，必须进一步加强 接着，与会评委们就交叉中心的总结汇报、 理论研究；而要提出新问题、引领应用数学发展 研究方向、 如何更好地开展交叉研究工作等问题 的新方向，必须与当今科技发展实际相结合。第 展开了热烈的讨论。 大家首先肯定了交叉中心成 三，做好交叉科学研究工作，要遵循科研规律和 立以来，在汇报的专题项目中取得的研究进展， 客观实际，实事求是地开展工作，既要只争朝夕 同时也提出了一些中肯建议。 大家希望交叉中心 地实干，又不能急功近利地要求。他希望今后大 要进一步高标准、严要求，在国际上产生更大影 家对这项既困难又重要的事业，继续一如既往的 响；既要开展数学内部交叉，更要开展与其他学 支持。 科的交叉和融合， 并在促进其他学科发展中发挥 本次总结评估汇报会对进一步调整中心科 积极作用； 既要在数学的基础前沿问题上取得研 研布局，完善和做好中心未来工作具有重要意义。 12 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 交叉中心与香港中文大学合作研讨会召开 文/图：交叉中心办公室 中科院国家数学与交叉科学中心（以下简 合作专案， 共同为国家及地区性的科学发展贡献 称―交叉中心‖）与香港中文大学合作研讨会于 力量。随后，中国科学院数学与系统科学研究院 2013 年 10 月 16－17 日在香港中文大学（以下 副院长、交叉中心副主任高小山 研究员致辞， 简称―中大‖）召开，来自双方的 30 余位专家学 他代表数学院、交叉中心对香港中文大学细致周 者围绕数据科学、控制、金融及经济预测、生物 到的安排表示衷心感谢。 他指出双方合作由来已 医学等若干交叉研究领域进行了广泛深入的学 久，并已取得了一些成果。今年一月，中大校长 术交流。 沈祖尧先生率十余位教授对交叉中心进行了学 在 16 日的开幕式上，中大常务副校长华云 术访问，双方初步商定在生物医学， 传染病控制、 生教授对来访的交叉中心科研人员代表表示欢 经济预测、城市监控、系统控制等大数据时代的 迎。华校长在致辞中说，中大与中科院自八十年 挑战性问题方面开展合作研究，并初步制定了合 代就建立了合作关系， 一直以来都是紧密的合作 作计划。希望通过本次活动，双方进一步加深合 伙伴。在过去的三十多年中，双方曾在不同科研 作研究，开启更多的合作领域，互利共赢，共同 领域中开展合作， 相信未来双方将开拓实质性的 发展。 13 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 此次研讨会根据学术领域分为四部分，分别 教授、机械与自动化工程学系系主任黄捷教授、 是：数据科学、控制理论、生命科学与经济金融 系统工程与工程管理学系系主任蒙美玲教授等 中的数学方法。共有来自交叉中心及中大的 17 先后参与了报告后的讨论。 位专家根据各自不同的研究领域做了学术报告， 在最后的圆桌总结阶段，双方研究人员就各 我方专家包括陈翰馥院士、 崔俊芝院士， 高小山、 自的科研优势领域进行了介绍交流， 并就今后开 巩馥洲、陈志明、张纪峰、杨翠红、李雷研究员， 展合作研究的具体领域进行了深入探讨，初步确 李启寨副研究员等。 来自中大机械与自动化工程 定了未来合作的基本方向和框架。双方参与代表 学系、系统工程与工程管理学系、计算机科学与 均表示希望能够尽快落实本次会议成果，开展长 工程学系、 化学病理学系的多位教授也先后做报 期稳定的实质性合作。 告。中大常务副校长华云生教授、副校长张妙清 合肥分中心图形与几何计算实验室提出 3D 打印优化设计方案 编辑：交叉中心办公室 文章来源：科技日报 （记者吴长锋 通讯员杨保国） 近日，合肥分中心图形与几何计算实验室的 优化设计与验证。 该成果发表在计算机图形学领 研究组成功实现了―经济节约型‖3D 打印的结构 域顶级期刊《美国计算机学会图形学汇刊》上。 14 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 框架结构来支撑打印物体表面和承受各个方向 的物理受力，从而大大减少实际打印体积。 据论文作者杨周旺介绍，该方案能有效降低 打印材料成本，并使打印物体满足所要求的物理 强度、受力稳定性、自平衡性及可打印性。实际 打印实验证明，该方案对于目前普遍使用的粉末 式 3D 打印机和挤压式 3D 打印机同样适用；同 时，该方法比目前 3D 打印所普遍采取的实心打 采用新方法打印出来的物品。新华社记者 刘军喜摄 印节省约 70%的材料，并缩短了打印时间，具 研究组提出的一种―蒙皮—框架‖轻质结构 有更好的成本效益。该研究还针对目前最为流行 的多目标优化方案， 即在内部嵌入尽可能简洁的 和廉价的熔融沉积式桌面型 3D 打印机，给出了 自支撑打印过程优化算法。 经济金融交叉研究部学术委员会第三次会议召开 文/图：经济金融研究部 委员会第三次会议在思源楼召开。经济金融研究 部学术委员会主任严加安院士主持了开幕式。 经济金融研究部主任汪寿阳研究员代表研 究部向学术委员会汇报了 2013 年的工作进展及 未来发展规划。随后，汪寿阳、陈敏、杨翠红研 究员分别汇报了宏观经济监测预警与政策模拟 仿真平台研究、财税风险与金融工程中重大问题 研究和区域粮食产量预测研究课题的工作进展、 2013 年 12 月 14 日上午，数学与经济金融 主要成果以及遇到的困难和挑战。这些成果为政 交叉研究部(以下简称―经济金融研究部‖)学术 15 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 府科学决策提供了重要依据和支持， 同时得到与 如何扩大研究部的社会影响、开辟新的研究领域 会委员的充分肯定。 等问题，都提出了具有前瞻性、战略性和可操作 最后，在经济金融研究部学术委员会副主任 性的建议。 汪同三学部委员的主持下， 与会委员对经济金融 会议研讨气氛热烈，交流深入，对于促进经 研究部的近期工作和未来发展进行了热烈的讨 济金融研究部发展以及加强经济金融研究部与 论。对于交叉中心如何根据交叉科学的特点构建 学术界和工业界的合作将产生深远影响。 科合理的研评价体系、 吸引并留住优秀青年人才， 首届数学与经济金融交叉科学青年论坛召开 文/图：经济金融研究部 2013 年 12 月 21 日，由经济金融部主办， 请了财政部、发改委、人民银行的 3 位青年专家， 中国科学院大学管理学院、 中国科学院管理决策 分别就中国财税体制深化改革的重点和方向、 与信息系统重点实验室、 中国科学院预测科学研 2014 年中国经济发展面临的机遇和挑战、政府 究中心协办的第一届―数学与经济金融交叉科学‖ 资产负债核算与危机防范问题作了精彩报告。论 青年论坛在北京召开。 来自政府机构、金融业界、 坛还邀请了来自中经网、中国人民大学、对外经 高校与科研院所的 70 余人参加了论坛。 贸大学、中山大学、中南大学、湖南师范大学、 交叉中心副主任高小山研究员、经济金融部 国金通用基金、民生银行的 14 位―数学与经济金 主任汪寿阳研究员以及本次论坛主席-中国科学 融交叉研究‖领域的青年科学家分别就经济领域 院大学管理学院董纪昌教授、 经济金融部王珏副 的房地产市场、对外贸易、 宏观经济等热点问题， 研究员分别致辞。 以及金融领域的系统性风险、产品定价、价格波 本次论坛紧密围绕深化改革视角下的中国 动、金融市场建设等相关研究作了报告。最后的 经济与金融发展， 共同交流和探讨经济金融领域 座谈会上，青年学者们进行了热烈的讨论。 科研发展热点和动态，拓宽视野，营造良好学术 此次论坛圆满召开，对推动数学与经济金融 交流氛围，搭建高层次的学术交流平台。论坛邀 交叉科学的理论发展和应用实践具有重要意义。 16 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 2013 年区域粮食产量预测研讨会召开 文：陈全润 2013 年 10 月 26 日，由经济金融部、中国 食生产形势展望‖、―促进我国粮食增产的政策建 科学院预测科学研究中心主办的区域粮食产量 议‖等主题展开了热烈讨论。来自黑龙江、吉林、 预测研讨会在我院召开。 会议邀请到来自农业生 辽宁、内蒙古、河南、山东、安徽等粮食主产省 产、管理、统计等相关部门的多名专家参加。本 份的专家分别对各自省份的粮食生产做了深入 次研讨会旨在加强与我国各地区农业产生一线 详实的报告，并对未来我国粮食及其他相关作物 专家的交流与合作， 进一步提高我院区域及全国 的持续发展提出了相关的政策建议。 课题组成员 粮食产量预测工作的水平。 针对实际预测工作中遇到的问题与各省专家进 会议由杨翠红研究员和陈锡康研究员主持。 行了充分的讨论。 中国科学院数学与系统科学研究院党委书记、预 通过本次会议的交流与讨论，课题组对我国 测科学研究中心兼国家数学与交叉科学中心经 今年粮食生产情况以及明年的粮食生产形势有 济金融部主任汪寿阳研究员到会并致欢迎辞。会 了更清晰的认识； 对我国当前粮食生产中存在的 议围绕―2013 年粮食生产情况回顾‖、―2014 年粮 问题以及未来的发展方向有了更为深入的了解。 周向宇研究员当选中国科学院院士 文：许清 12 月 19 日，2013 年中国科学院院士增选结 式解决了一些困难、著名问题，做出了为国内外 果公布，物理工程部主任周向宇研究员当选中国 认可的工作。 科学院院士。 周向宇解决了长期悬而未决的扩充未来光 周向宇研究的领域多复变是数学的一个重 管猜想--扩充未来光锥管域是全纯域。该猜想由 要领域。他在该领域中长期探索，创立自己的方 Bogolyubov 和 Wightman 学派从研究量子场论 17 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 及 Hilbert 第六问题中提出并在《数学百科全书》 士）、Ohsawa 等研究过并得到一些好的常数估计， 中列为未解决问题。 周向宇的这项工作被俄国科 但未被解决。 学院院士、瑞典皇家科学院院士分别写入《二十 周向宇，在俄罗斯科学院 Steklov 数学所获 世纪的数学大事》、《数学的发展：1950-2000》； 俄国科学博士学位；研究员、博士生导师，长江 被认为是―数学发展的亮点之一‖，被作为例子说 学者、国家杰出青年科学基金获得者。曾任中科 明―数学如何帮助物理获得隐藏在公理中的新知 院数学所所长。曾获国家杰出青年科学基金 识‖。 （1998） 、求是杰出青年学者奖（1998） 、中国科 对轨道连通的一般紧李群不变域，周向宇给 学院自然科学奖一等奖（1999）、第八届陈省身 出了其全纯包为单叶的判别准则， 解决了全纯包 数学奖（中国数学会） （2001）、国家自然科学二 单叶性这一多复变基本问题；证明了关于矩阵 等奖（2004）在国际著名数学中心俄罗斯科学院 Reinhardt 域为全纯域的刻划之猜想，该工作在 Steklov 数学研究所获俄国国家科学博士（1998） ， 美国数学评论中被认为是―关于全纯包单叶性困 并于 2002 年在国际数学家大会上作 45 分钟邀请 难问题的一个主要结果‖。 报告。―Russian Math. Surveys‖在 2003 年发表专 最近周向宇与他人合作解决了 L2 延拓定理 文介绍 2002 年国际数学家大会，其中介绍 45 中的最优常数问题， 作为推论解决了四十年前提 分钟报告时，将周向宇的报告作为挑选的六个之 出的著名的 Suita 猜想。此前该问题由许多数学 一给予评述。他还应邀在挪威今年六月举行的阿 家如萧荫堂（美国科学院院士）、Demailly（法 贝尔会议上做主旨报告，本次会议邀请复几何、 国科学院院士） 、Berndtsson（瑞典皇家科学院院 复分析和复动力系统方向的世界领军专家参会。 18 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 学术动态 量子信息与控制论坛召开 文/图：信息技术研究部 量子信息与控制论坛于 2013 年 11 月 1 日在 了促进了学术交流外，还为今后交叉中心在量子 研究院召开。海内外 140 余专家学者和研究生参 信息与控制领域与国内其他机构开展广泛、 深入 加了该会，其中院外代表有 100 余位。会议由骆 的科研合作以及人才培养创造了新的条件。 ―数学与交叉科学学术论坛‖由中科院国家 顺龙研究员主持，研究院副院长、交叉中心副主 任高小山研究员致欢迎辞。 数学与交叉科学中心（NCMIS）发起主办，分 此次论坛邀请了四位量子信息与控制领域 别由中心 6 个交叉研究部结合自身特色根据不 的著名专家做专题学术报告，分别是：北京计算 同主题承办。论坛旨在面对自然科学、工程技术 科学中心的孙昌璞院士、 中国科技大学的的李传 与社会经济等应用领域对数学的需求，共同探讨 峰教授、北京计算科学中心的的游建强教授和清 实际应用领域重要问题对数学的需要，以期共同 华大学的的刘玉玺教授。 与会者就量子信息与控 推动问题驱动的应用数学与交叉科学的的研究 制及相关领域的若干最新进展及国际前沿课题 与发展，推动实际领域重要问题的解决。 进行了活跃而又高层次的学术交流。 此次会议除 19 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 数学与生命科学前沿论坛召开 文/图：生物/医学研究部 的到来，及其对数学与生物/医学交叉研究带来 的挑战。北京大学的来鲁华教授介绍了从基于结 构到基于系统的现代药物设计的研究发展， 以及 数学在现代药物设计中扮演的关键角色。中国科 学院生物物理研究所蒋太交研究员介绍了其课 题组通过对流感演化模拟进行流感疫苗推荐的 研究工作与进展。 复旦大学冯建峰教授介绍了现 2013 年 9 月 26 日，由生物/医学交叉研究 代计算精神病学研究前沿与热点，并报告了其课 部主办的―数学与生命科学前沿论坛‖在北京召 题组在脑疾病多模态、多尺度生物标志物的挖掘 开。来自国内外高校、科研院所的 50 余位专家、 中取得的成果。中科院-马普学会计算生物学伙 学者及研究生参加了本次论坛。研究院副院长、 伴研究所徐书华研究员介绍了其课题组近年来 生物/医学交叉研究部主任巩馥洲研究员主持了 在遗传混合、重组与人类迁移历史及环境适应等 本次论坛。研究院副院长、交叉中心副主任高小 方面的研究成果。 清华大学的张学工教授介绍新 山研究员出席论坛并讲话。 一代测序对现代生物医学研究的意义，同时介绍 本次论坛以数学与生物/医学交叉应用为主 了其课题组在 RNA 测序定量分析基因选择性剪 题，就生物学大数据、现代药物设计及疫苗开发、 接开展的系统性工作。北京大学 计算精神病学、群体与统计遗传学、复杂生物学 邓明华教授阐述了研究分子遗传相互作用 数据建模与分析等重大热点科学问题开展了深 的意义与挑战，并且介绍其课题组近期在相关问 入交流。来自中国科学院、 北京大学、 清华大学、 题研究中取得的成果。 复旦大学的 7 位专家学者就论坛主题介绍各自 与会者对论坛主题开展了深入的讨论，并就 研究工作的最新进展。 中国科学院上海高等研究 未来可能合作的问题进行了探讨。 院吴家睿研究员强调了新生物学与大数据时代 20 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 聚变模拟中的数学问题研讨会召开 文/图：材料环境研究部 性数学问题，交流数值计算领域的一些高效计算 方法，促进数学与等离子体物理学、磁约束核聚 变工程的学科交叉与合作。 研讨会邀请了四位等离子体物理学科的著 名专家做专题学术报告，分别是：北京大学物理 学院的王晓钢教授、清华大学工程物理系的高喆 教授、中科院等离子体物理研究所的项农教授和 中国科技大学近代物理系的郑坚教授。 2013 年 10 月 28 日，由材料环境研究部举 学术报告都引起了交叉中心和数学研究院 办的―聚变模拟中的数学问题研讨会‖在研究院 师生的很大兴趣和热烈讨论。 召开。 此次会议的目的是探讨聚变模拟中的挑战 经济与金融前沿问题论坛召开 文/图：经济金融研究部 由经济金融部主办的―经济与金融前沿问题 论坛‖于 2013 年 11 月 12 日举行。来自中国人民 银行、中国人民大学、复旦大学、上海交通大学 和中国科学院等单位的专家学者逾 50 人参加了 会议。研究院党委书记汪寿阳主持了会议，研究 院副院长、 交叉中心副主任高小山致辞表示欢迎。 此次论坛的主题是：数学与经济金融交叉研 究。与会学者围绕这一主题进行了深入的研讨。 21 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 本次论坛邀请了经济学界著名专家张中祥教授、 报告并向听众提出了若干值得研究的重大问题。 汪昌云教授和著名计算机专家邓小铁教授。 各位 此次论坛对进一步推动数学与经济金融交叉研 专家学者就中国经济、 金融的热点问题做了主旨 究具有积极的意义。 计算机辅助制造、工程与数控中的数学与算法会议召开 文/图：先进制造研究部 2013 年计算机辅助制造、工程与数控中的 的 Ismail Lazoglu 教 授 ， 华 中 科 技 大 学 的 数学与算法会议于 2013 年 10 月 24-25 日在研究 Chen-Han Lee 教授，法国卡尚高等师范学校自 院召开。会议邀请了土耳其、法国、意大利、加 动 化 生 产 研 究 高 校 实 验 室 （ ENS Cachan – 拿大等国家的大学与科研单位， 以及国内的华中 LURPA）的 Sylvain Lavernhe 副教授，加拿大麦 科技大学、中国科学院沈阳计算技术研究所、中 克马斯特大学（McMaster University）的 Allan 国科学院沈阳自动化研究所、浙江大学、中国科 D.Spence 副教授，意大利帕尔马大学（University 学院大学、北京航空航天大学、南京航空航天大 of Parma）的 Corrado Guarino Lo Bianco 副教授 学等单位的 60 余位老师和研究生参加。 等分别做了各自研究领域的大会报告。此次会议 会议由先进制造研究部主任李洪波研究员 促进了国内外数字化制造领域国内外科研单位 主持并致开幕词。加拿大英属哥伦比亚大学 之间的交流与合作，对数学与先进制造领域学术 （University of British Columbia）的 Hsi-Yung 研究的交叉与融合起到了重要作用。 Feng 教授，土耳其科奇大学（Koc University） 22 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 综合报告三十四： Peter Csermely 教 授 谈 “Determination of overlapping network communities and their implications from marketing to drug design” 文/图：交叉中心办公室 的主要结构特征之一。模块结构探测以及模块网 络的机理研究，是目前复杂网络中最活跃的研究 领域之一。Peter Csermely 教授介绍了他领导的 研究团队开发的复杂网络分析方法和软件， 基于 这些新的工具，他们发现了复杂网络中模块的重 组与网络系统的适应、演化、学习、记忆等机制 有着非常密切的关系，模块间的桥梁节点对于网 2013 年 10 月 21 日上午，匈牙利科学院院 络在危机事件中的适应机制具有重要作用。 他还 士、Semmelweis 大学 Peter Csermely 教授应交叉 介绍了这一发现在市场营销、药物设计等领域的 中心的邀请在思源楼作了题为―Determination of overlapping network communities 应用。 and their Peter Csermely 教授是匈牙利科学院院士、 implications from marketing to drug design‖的综 欧洲科学院院士， 曾担任匈牙利总统顾问委员会 合报告。研究院及附近高校相关科研人员及研究 成员，国际细胞应激学会前任主席，2004 年获 生 50 余人出席了报告会，报告会由生物\医学研 欧盟笛卡尔奖（Descartes Prize）。Peter Csermely 究部主任巩馥洲研究员主持。 教授在生物化学、 系统生物学和复杂网络等研究 复杂网络是由大量真实复杂系统抽象出来 领域都有突出的成就。他在 1985 年首次发现了 的网络，具有很多与规则网络和随机网络不同的 锌在淋巴细胞活化中的重要作用，多年后神经和 特性，如无尺度特性、小世界效应等。复杂网络 免疫细胞中的锌信号通路才被人们普遍接受。他 已经成为研究复杂系统的重要工具， 广泛应用于 还发现了 Hsp90 的一个低亲和力 ATP 结合。他 许多学科。 例如复杂网络与高通量生物数据结合 提出并初步证实了一个理论，即衰老引起的分子 而产生的系统生物学， 从系统层面来研究生命科 伴侣超负荷，导致了蛋白质的错误折叠，是产生 学问题、揭示一般生物规律，已经取得了巨大的 许多文明病的重要原因。 在生物医药公司担任首 成功。模块结构，也称为社团结构，是复杂网络 席科学家的经历使得 Peter Csermely 教授认识到 23 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 在网络水平上研究多靶点药物会更加有效。 于是 应用研究中。2013 年 Peter Csermely 教授入选中 从 2003 年开始，他将越来越多的时间和精力都 国科学院外国专家特聘研究员计划， 被聘为数学 投入到复杂网络及其在生物学与生物化学中的 院生物信息中心特聘研究员。 综合报告三十五： Leon Petrosjan 教授谈动态博弈中合作策略的时间一致性 文/图：交叉中心办公室 弈论是研究合作问题最基本的模型和理论工具， 同时合作问题也是博弈论研究的核心话题之一。 经典博弈论研究的大多是联盟形式下合作收益 的分配问题，对策略形式博弈中合作问题的研究 还远不够充分。Leon Petrosjan 教授在本报告中 介绍了他们在动态策略博弈里的合作问题方面 的最新成果。Leon Petrosjan 首先通过一个简单 2013 年 11 月 22 日上午，俄罗斯圣彼得堡 的例子向大家展示了如果采用经典联盟博弈中 大学 Leon Petrosjan 教授应经济金融研究部和信 的 Shapley 值来分配一个动态策略博弈中的总收 息技术研究部联合邀请在思源楼作了题为 益，那么―时间不一致性‖就会出现，即这种合作 ―Time-consistent 方式不具有自我可执行性，从而很难实现。然后 and Strategically Supported Cooperation in Dynamic Games‖的综合报告。数 他基于 Shapley 值的分解引入了自己的解决方案， 学院及附近高校相关科研人员及研究生 30 余人 提出一个具有时间一致性的解。最后， Leon 出席了报告会。 报告数学与信息技术研究部副主 Petrosjan 教授介绍了这个想法在微分博弈中的 任胡晓东研究员主持。 一般理论结果及在控制论中的应用。 合作是人类社会得以形成和存在的根本原 Leon Petrosjan 教授是俄罗斯圣彼得堡大学 因之一。合作何以达成以及合作达成后的利益分 数学博弈论和统计决策中心主任，国际著名动态 配问题，也得到了博弈论学家、经济学家、社会 博弈论专家。他是 International Game Theory 学家、生物学家甚至政治科学家持续的关注。博 Review 主编，于 2008 年被选为国际动态博弈论 24 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 学会主席。 他一直非常关心和支持中国的博弈论 相关领域的研究和教育也起到了非常积极的作 发展，多次到中国讲学。特别是，他与青岛大学 用。 高红伟教授合著的《动态合作博弈》对推动中国 综合报告三十六： 侯一钊教授谈“三维欧拉奇性” 文/图：交叉中心办公室 挑战性问题之一，这个问题与著名的关于 Navier-Stokes 方程的 Clay 千禧年问题紧密相关。 在报告中侯一钊教授通过发展一系列精细的数 值计算方法，提出了三维不可压 Euler 方程在光 滑初值下将会发生奇性的强烈证据。特别地，他 们的计算结果给出了解在奇异点附近清晰的自 相似结构。 2013 年 12 月 20 日下午，加州理工学院侯 侯一钊是美国加州理工大学讲座教授，美国 一钊教授应交叉中心的邀请作了题为―Recent 艺术与科学院院士。侯一钊教授在科学计算领域 Progress on the Search of 3D Euler Singularity‖的 的多个方面获得杰出成果，曾获得冯康科学计算 综合报告。研究院相关科研人员及研究生 50 余 奖、美国工业与应用数学学会 Wilkinson 数值分 人出席了报告会， 报告会由交叉中心副主任陈志 析与科学计算奖、 美国计算力学会计算与应用科 明研究员主持。 学奖、晨兴应用数学金奖、国际数学家大会 45 三维不可压 Euler 方程在光滑初值下是否会 分钟邀请报告等荣誉和奖项。 在有限时间产生奇性是数学流体力学最重要的 25 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 数学文摘 中科院发布研究报告探寻未来科技大事件 来源于：中国科学报 发布时间：2013-6-24 6 月 20 日，中科院在北京发布了《科技发 研究水平将进入国际第一阵营，煤炭资源清洁高 展新态势与面向 2020 年的战略选择》战略研究 效综合利用将形成新兴产业等等。 报告。 这部 200 多位学者历时一年多时间完成的 ―拿信息科学技术来说，我们认为它正进入 著作， 试图回答中科院院长白春礼提出的三个问 转折期，可能出现重大的技术变革。‖中国工程 题。 院院士李国杰分析称，现在已经出现了一些征兆。 ―世界科技发展态势，在哪些方面有可能产 如集成电路领域中新型材料不断出现，物联网、 生重大突破？中国经济社会发展和国家安全亟 云计算使处理方法和应用模式发生了变革， 大数 须解决的重要科技问题， 在哪些领域可能产生重 据成为科学家和企业界关注的焦点， 人工智能的 大突破？面对新趋势新需求， 中国在哪些方面应 重新兴起等。 加强前瞻布局？‖ 中国的战略选择 ―在若干重要科技领域，外部技术变革和内 重大科技突破在哪里 经研究综合判断，专家们认为，未来 5～10 在矛盾正在推动一些基本科学问题的突破， 而其 年世界可能发生 22 个重大科技事件，如中微子 结果可能会深刻影响人类的生产和生活方式，深 振荡实验有望加快破解―反物质消失之谜‖，量子 刻影响社会发展的进程， 深刻影响国家的国际竞 信息技术将成为下一代信息技术的先导和基础， 争地位。‖白春礼说，―我们必须及时分析科技发 石墨烯将成为―后硅时代‖的新潜力材料，基于干 展的态势，把握新一轮科技革命的战略机遇，大 细胞的新的生命繁衍方式将会出现等等。 幅提升我国科技创新与产业化能力。‖ 而对中国来说，可能发生的重大科技突破则 为此，中国也需要在已有基础上，加强或加 被认为有 19 个，如量子通信将可能率先取得重 快布局一批新的科技战略重点。 大突破，普惠计算将取得重大进展，干细胞整体 对这一点，中科院空间科学与应用研究中心 主任吴季颇为赞同。―我国有着非常光辉的天文 26 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 观测和空间研究历史， 但到了近代， 我们落后了。 2007 年，中科院就曾组织 300 多位高水平 现在中国 GDP 全球第二，我们需要对人类作出 专家，围绕能源、先进材料、人口健康等 18 个 贡献， 中国的创新发展也需要基础研究的重大突 领域，开展了―中国至 2050 年重要领域科技发展 破。其中，空间科技能够发挥重要作用，应将发 路线图的战略研究‖。两年后出版的《创新 2050： 展空间科学系列卫星提到议事日程上来。‖ 科学技术与中国的未来》 在国内外产生了重要影 而能源资源对中国来说，则有着更为紧迫的 响，得到了国家层面的高度重视与认可。 现实意义。 中科院地球化学研究所所长胡瑞忠告 然而时隔寥寥数年，全球科技已发生了许多 诉《中国科学报》记者：―中国矿产资源非常紧 变化。仅就中国而言，2012 年的大亚湾大中微 缺，随着地表矿越来越少，深部矿探测已成为今 子实验和最近量子反常霍尔效应的发现，正接二 后找矿勘察的新方向。 但是找深部矿比找浅部矿 连三地令世界刮目相看； 而十八大提出的创新驱 难度大得多，急需理论和技术方面的创新。‖ 动发展战略，也无疑对科技工作提出了新的要求。 目前，世界上一些矿产大国的勘探开采深度 这也是此次中科院要去啃这块―硬骨头‖的 已达 2500～4000 米，而中国大都小于 500 米。 原因。白春礼等认识到，把握未来 5～10 年的科 为此，中国部署了―地下 4000 米透明计划‖，意 技形势，不仅在时间尺度上更为紧迫，也有利于 在通过各方面的研究， 实现关键技术的突破及核 对近来出现的新态势及时进行聚焦， 以便作出相 心装备的自主研发，让 4000 米的地下变得―透 应战略调整。 ―我们相信这本报告不仅能为中科院及各研 明‖，寻找更多的深部矿产资源。 时不我待的 10 年 究所‗一三五‘规划的实施部署和重点调整提供 对充满不确定性的科学研究和技术发明进 基础，也能为国家有关部门提供支撑和参考。‖ 行预测并不容易， 但对处于转型关键期的中国来 他说，―希望它能够对中国实施创新驱动发展战 说，这又是一件不得不做的事。 略、建设创新型国家产生积极的影响和作用。‖ 作为科技国家队和国家科学思想库，中科院 一直十分重视战略研究， 充分利用其科技智库的 优势，对全球科技发展趋势进行展望。 27 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 美国科学家因“为复杂化学系统创立了多尺度模型” 获得 2013 年诺贝尔化学奖 2013 年诺贝尔化学奖揭晓，美国三位科学 化学反应是瞬间发生的。在不到毫秒的时间 家 Martin Karplus, Michael Levitt 和 Arieh 里，电子从一个原子核跳向另一个原子核。经典 Warshel 获奖。获奖理由是“为复杂化学系统创 化学很难捕捉到这一瞬间；用实验方法来记录化 立了多尺度模型” 。 学过程中的每一步是不可能办到的。 此次获奖的 Martin Karplus，美国和奥地利公民。1930 科学家们所提出的方法能让科研人员通过计算 年出生于奥地利维也纳。1953 年从美国加州理 机来解开化学反应过程的神秘面纱， 比如废气的 工学院获得博士学位。 美国哈佛大学荣誉退休教 催化提纯或者绿叶的光合作用。 授。 Karplus，Levitt 和 Warshel 的研究是突破性 Michael Levitt，美国和英国公民。1947 年 的，因为他们成功地让牛顿经典物理学与截然不 出生于南非比勒陀利亚。1971 年从英国剑桥大 同的量子物理学齐头并进。在此之前，化学家们 学获得博士学位。 目前为美国斯坦福大学医学院 在研究中只能两者之间选其一。经典物理学的优 教授。 势在于计算简便，可适用于大分子模型。而其劣 Arieh Warshel，美国和以色列公民。1940 势则在于，无法模拟化学反应过程。这使得化学 年出生于以色列 Kibbutz Sde-Nahum。1969 年从 家只好选择量子物理学， 但却需要庞大的计算能 以色列魏茨曼科学研究所获得博士学位。目前为 力而最终不得不应用在小分子身上。 美国南加州大学教授。 今年的三位获奖者则取两者之精华，设计出 计算机——原子世界里你的维吉尔（Virgil） 了适用于经典和量子物理学的方法。例如，在模 化学家们曾用塑料的球和棍来搭建分子模 拟药物如何与身体内的目标蛋白耦合时，计算机 型。而到今天，建模这一工作变成了在计算机中 能够对目标蛋白中那些与药物产生作用的原子 进行。上个世纪 70 年代，Martin Karplus，Michael 采用量子物理学计算方法，而对蛋白质中剩下的 Levitt 和 Arieh Warshel 就为研发了解和预测化 部分则可以采用要求不那么高的经典物理学方 学过程的强有力的计算机程序奠定了基础。 对今 法。 天的大部分化学研究进展而言， 反映真实世界的 对于今天的化学家来说，计算机就像试管一 计算机模型起到了极其关键的作用。 样重要。模拟过程是如此的真实以至于传统实验 的结果也能被计算机预测出来。 28 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 2013 年度邵逸夫数学科学奖 2013 年度邵逸夫数学科学奖授予美国斯坦 带噪声的数据中恢复信息的困难，而不损害效率 福大学的 Anne T and Robert M Bass 人文与科学 或可靠性。在他的工作中，展现了小波理论在处 教授、统计学教授 David L Donoho，以表彰他对 理统计中此类问题的威力。Donoho–Johnstone 现代数理统计学， 尤其是噪声存在情况下的最优 软阈值算法已被广泛应用到统计和信号处理之 统计估计算法和大数据的稀疏表示与复原的高 中。 效方法方面做出的深远贡献。 在过去的十五年中，Donoho 以非线性 L1 在过去的半个世纪中，技术产生的引人注目 范数最优化方法为基础， 发展了一套处理信号和 的进步给理论和应用数理统计带来了根本性的 数据集的稀疏和多尺度表示理论。这些理论能够 新挑战。Donoho 在这个领域举足轻重，他发展 和非结构化方法及冗余字典函数很好地结合，提 了全新的数学和统计工具以处理从高维大型数 供了一种降低复杂问题维数的基本方法。他与伊 据到噪声污染数据等问题。 基于严格数学分析之， 曼纽尔·卡迪斯和陶哲轩一起，为―压缩感知‖技 他提出了快速高效，通常是最优的算法。 术的发展做出了奠基性的贡献。在稀疏性和复原 他的工作中引入的一些重要主题已经成为 性方面，这个―一边感知，一边压缩‖的方法在可 当今该领域的标准特征， 其中包括复杂对象稀疏 以使用极少数据点复原正确的数据。 以此为基础 表示的探索，相关自适应非线性阈值方法以及稀 得到复杂信号(比如：图像)的非常有效的，甚至 疏性与某些被最小化的惩罚函数（特别在 L1 范 是最优的压缩与解压算法。鉴于该方法应用广泛， 数下）之间的深刻联系。 相关研究领域依然非常活跃。 他的许多工作源于发展噪声存在情况下的 邵逸夫数学科学奖遴选委员会 统计估计算法。这些算法颇不平凡，它们克服了 （刘刚译） 第一届海德堡数学与计算机大师论坛 2013 年 9 月 22 日至 27 日， 27 位 ACM 图 举行这个论坛不仅汇集了世界计算和计算机科 灵奖的获得者以及 7 位阿贝尔奖与菲尔兹奖获 学最高荣誉 ACM 图灵奖的获得者，而且邀请了 得者聚集在首届海德堡获得者论坛， 与来自世界 数学界两个享有盛誉的奖项：阿贝尔奖和菲尔兹 各地的 200 名年轻的研究人员分享数学与信息 奖的获得者。论坛的目的是在数字时代，创造一 科学的进展。为吸引和激励下一代创新者，德国 29 国家数学与交叉科学中心简讯 2013 年第 3 期 （总第 13 期） 个领袖科学家和青年科研人员面对面交流的平 有如此的机会。本论坛的设立弥补了这一缺憾。 台以支持大量青年学生投身于现代科技中去。 未来，论坛将每年举行一次。 所有学科的研究都需要数学方法和计算工 论坛以德国林道举行的诺贝尔奖得主年度 具，数学相关的研究结果渗透在我们日常生活中。 会议为蓝本，最初由德国基金会 Klaus Tschira 数学和计算科学是我们现实世界不可缺少的基 Stiftung(KTS)发起。KTS 主要支持自然科学，数 础。长久以来图灵奖被认为是计算机科学领域内 学和计算机科学和海德堡理论科学研究所 国际最高科学奖， 菲尔兹奖和阿贝尔奖也是数学 (HITS)。此次论坛由 KTS 联合美国计算机协会 领域内的最高奖项。物理、化学、医药和经济学 (ACM)，国际数学联盟(IMU)，挪威科学与文学 科方向的年轻学者每年都有机会参加 Lindau 诺 院共同组织。 贝尔奖论坛，近距离接触本学科内的诺贝尔奖获 （刘刚整理） 得者， 而数学和计算机科学方向的年轻学者却没 30