瞭望 | 凝练基础研究真问题--专访中国科学院院士徐宗本
时间:2023-06-14 00:00:00来自:新华社(新媒体)字号:T  T

中国科学院院士徐宗本

每一个科学家特别是战略科学家,要将凝练科学问题放在首要位置,提出推动科技进步、推动国家发展的关键科学问题。一个科学家只有具备凝练问题的素质,才可能带领团队朝着正确方向前进,做有价值的科研

凝练重大科学问题需要一种交流机制,需要知识的碰撞,相互印证、相互启发、凝聚共识。从2019年到现在我们依次聚焦的主题包括:数据科学与医疗健康、偏微分方程与油气勘探、最优化方法与人工智能、随机分析与量化金融、图论与复杂网络

搭建产学研融通平台,推动数学家与企业、产业专家深入交流融合,发展领域中的共性关键应用数学理论与数学技术,为解决行业所面临的重大基础问题提供数学方法与数学技术

在西安交通大学(下称西安交大)兴庆校区静谧的校园内,国家天元数学西北中心坐落于一角。在一间推开窗就能看到满树浓荫的办公室中,《瞭望》新闻周刊记者见到了第十六届华罗庚数学奖获得者、中国科学院院士徐宗本。

数学是一种描述科学规律的学科,是所有科学技术的基础。在兴庆校区的这座古朴小楼内,徐宗本展开一次次思维实验,将一个个抽象的问题具象化,推演出解决实际应用需求的数学方法。

徐宗本长期从事数学与信息科技的交叉融合研究,着力推动数学与实际应用相结合,在关于应用数学、稀疏信息处理、机器学习、大数据与人工智能数学基础等领域取得系统性与原创性成果,被广泛应用于雷达感知、CT成像、5G通信等多个领域,解决了多项国家重大急需。

“基础研究处于从理论探索到技术开发、再到生产应用的创新链条起始端,作为一切学科的基础,数学的地基能否打牢,将很大程度上影响科技事业大厦的稳固程度。”徐宗本告诉记者,党中央提出凝练基础研究关键科学问题,科技领军人才要承担起“出题人”身份,在自己的专业领域中详细辨识,把国家需求具化为一个个重大科学任务和科学问题,这是实现高水平科技自立自强的迫切要求,是建设世界科技强国的必由之路。

战略科学家要把凝练问题放在首要位置

《瞭望》:应由谁主要承担凝练关键科学问题的工作?

徐宗本:提出问题是开展科学研究的先决条件,但凝练基础研究科学问题的过程是非常难的,需要靠科学家群体的努力,特别是科技领军人才。

上世纪60年代,我们老一辈科学家研制“两弹一星”的目标明确,现在随着时代进步,科学发展相较于过去几十年已经是枝繁叶茂,一些直接、基础的科研工作已经完成,需要科研人员在更细分、深入的领域做创新突破。凝练科学问题,要求对所要解决的问题有本质的认识,并对它背后的逻辑关系有深刻的思考,因此需要科学家既对国家需求和学科前沿有比较深入的了解,也对解决问题所需知识结构的相互关联性有基本的判断。但当前有的科研人员受利益驱动习惯于做短平快的科研,难以提出真问题。

凝练基础研究科学问题是实现科技自立自强必须要解决的问题。每一个科学家特别是战略科学家,应将凝练科学问题放在首要位置,提出推动科技进步、推动国家发展的关键科学问题。科学家只有具备凝练问题的素质,才可能带领团队朝着正确方向前进,做有价值的科研。

当前需要建立完善激发科学家提炼问题的体制机制。首先,可以通过建立机制或管理规范,将凝练基础研究科学问题作为战略科学家的本职工作;再者,应建立完善激励机制,对凝练出重大科学问题的科学家给予一定形式的认可和奖励,认可科学家的贡献,形成问题凝练的长效机制。

面向国家重大需求凝练问题

《瞭望》:你是如何从应用研究中抽象出理论问题的?

徐宗本:自由探索、目标驱动的基础研究与经济社会发展需要的应用研究并非割裂的,相反,扎实的基础研究会催生出源源不断的应用成果。比如将大数据应用于人工智能,需要对大数据进行研究,其本质就是数学的统计学分支,数学为大数据应用奠定了分析基础。

我刚工作时,研究方向是Banach空间几何,非常抽象,当时看很难应用。上世纪90年代正好掀起第二次人工智能浪潮,人工神经网络出现了。人工神经网络听着很神秘,其实就是用计算机模拟人脑神经结构,把它变成一个系统去解决问题,其底层就是数学问题。当时香港中文大学招募能做人工神经网络的数学专业背景研究者,我应邀做了两年研究,利用数学方法降低了人工神经网络的复杂性,发表了一批IEEE(电气与电子工程师协会)文章,这些工作引起了国内外同行的注意与好评。此后,我在西安交大和香港中文大学之间往返做了七八年研究,不断用数学理论解决人工智能发展中的一些问题。由此可以看到,数学作为基础研究的根本,一样能够推动应用研究领域的变革。而且只有更加深厚的基础研究土壤,才能生长出更多应用成果,二者相辅相成。

这些年来,我凝练的关键科学问题已经有十几个,都成为国家重大计划项目,包括大数据统计学、智能优化、人工智能与智慧医疗等。例如在智慧医疗方面,提出并探索了分布式微剂量CT技术。

CT是基础医检设备,虽已普遍使用,但其辐射剂量危害是其原理性缺陷,读片难是应用痛点。因此,CT的照

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