應用廣泛的人工智能、酷炫的黑科技,在不久前閉幕的重慶國際智能產(chǎn)業(yè)博覽會上,最新智能科研產(chǎn)品令人眼花繚亂。而重慶師范大學的一個科研團隊,正在這里跟蹤著智能產(chǎn)業(yè)的最新發(fā)展動態(tài),進行著將運籌學和人工智能相融合,開展交叉學科的實踐探索。
隨著大數(shù)據(jù)、人工智能成為新的發(fā)展方向,作為基礎科學領域的學者,重慶師范大學的楊新民教授和他的團隊從一年前開始,就意識到相關的基礎研究必須及時跟上?!皵?shù)學建模、算法,正是運籌學的專長?!睏钚旅裾f,運籌學可以對人工智能解決問題的普適性進行優(yōu)化,也就是說,能夠讓人工智能“學”會舉一反三,從目前的解決具體問題發(fā)展為解決類型化的多種問題。
“重大決策不能憑感覺,必須讓數(shù)據(jù)來說話,一切都清清楚楚。”楊新民向記者表示,運籌學不但能應用于政府決策,也可以在日常生活中發(fā)揮作用。例如兩個地點之間的最短路徑、證券投資的最佳組合,都可以通過數(shù)學建模得到最優(yōu)化的解決方案。換言之,沉默的大數(shù)據(jù)能夠為人工智能插上騰飛的翅膀。
能為生活助一臂之力
2000多年前,西漢史學家司馬遷在《史記·高祖本紀》中寫下了“夫運籌帷幄之中,決勝于千里之外”的名句,贊揚西漢名相張良軍事上雄才大略、指揮得當。
20世紀30年代初,一門名為運籌學的數(shù)學學科興起。它利用統(tǒng)計學、數(shù)學模型和算法等方法,通過大數(shù)據(jù)去尋找復雜問題中的最佳或近似最佳的解答。
楊新民30多年專注于運籌學研究,破解困擾多年的學術難題,也讓中國運籌學在世界范圍內得到更多關注,為當今的大數(shù)據(jù)運用提供了眾多基礎性理論研究。
一般人覺得相當枯燥的大數(shù)據(jù),在楊新民眼里卻極富魅力。他說,運籌學不僅是理論知識,也能解決現(xiàn)實中的復雜問題。無論過去、現(xiàn)在還是將來,都能為人類生活助一臂之力。
楊新民對記者說,運籌學就是將復雜問題抽象為數(shù)學模型,然后用數(shù)學理論去求最優(yōu)解的學科。這意味著,運籌學既有嚴謹、純粹、優(yōu)雅的數(shù)學魅力,又有極具說服力的參考決策功能。也正是這一特點深深地吸引了楊新民,也讓他看到了學以致用的美好前景。
如今,楊新民帶領的重慶師范大學“運籌學與控制論”實驗室,是西南地區(qū)數(shù)學領域唯一的教育部重點實驗室,重慶師范大學的數(shù)學學科建設,也依托運籌學形成“點面結合”之勢,走在全國高校前列。
讓沉默的數(shù)據(jù)“開口說話”
“運籌學誕生于二戰(zhàn)時期,源于盟軍研究如何更高效地調配軍事物資?!睏钚旅裾f,運籌學問世之初,就天然帶有解決復雜問題的功能。它能讓沉默的大量原始數(shù)據(jù)“開口說話”,為重大決策提供清晰的科學依據(jù)。
早在上個世紀80年代末,楊新民教授就開始潛心鉆研,在運籌學領域多個方向開展原創(chuàng)性研究,先后解決了數(shù)個國際運籌學界的難題,包括汪壽陽院士提出的向量標量化方面的公開問題、困擾運籌學界多年的分式多目標優(yōu)化問題中有關分母函數(shù)問題等,其研究成果獲得國內外的廣泛認可,并且被國際相關研究機構的學者們引用。
雖然在理論研究方面成果顯著,但楊新民絕非“兩耳不聞窗外事”。鉆研運籌學理論的同時,他同樣關心基礎理論的實踐應用。上世紀90年代初,楊新民教授與另一位學者合作,共同完成政府部門的“重慶產(chǎn)業(yè)政策研究”課題,探討哪些產(chǎn)業(yè)應當作為重慶的支柱產(chǎn)業(yè)來發(fā)展。而最能客觀反映重慶各類產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況的,就是記錄在紙上的一個個數(shù)據(jù)。
楊教授告訴記者,當時電腦還沒普及,大量原始數(shù)據(jù)記錄在紙質文件上。他就帶著學生,把兩大車紙質原始數(shù)據(jù)手動錄入計算機,進行統(tǒng)計、建模、分析后,得出了應該以汽摩、機械等產(chǎn)業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)的結論,獲得市政府決策認同,極大促進了地方經(jīng)濟發(fā)展。
探索兩者之間的融合發(fā)展
在楊新民看來,運籌學其實和大數(shù)據(jù)智能化有很大的關系,“我們在探索運籌學和人工智能的結合,實際上兩者已經(jīng)有結合,比如我們說統(tǒng)計學是大數(shù)據(jù)的基礎,而運籌學則是技術,可以最優(yōu)化算法”。
此前,谷歌開發(fā)的人工智能“阿爾法狗”大戰(zhàn)圍棋高手,讓楊新民非常感興趣。通過持續(xù)關注,他發(fā)現(xiàn)“阿爾法狗”基于海量棋譜的數(shù)學建模和算法,是它制勝的關鍵。
為此,2017年暑假楊新民和團隊集體“補課”大數(shù)據(jù)、人工智能理論。今年上半年,在他的建議下,重慶師范大學數(shù)學學院遴選出50名學生進行試點,在他們的課程中增加大數(shù)據(jù)、人工智能相關的內容,目標是培養(yǎng)具備大數(shù)據(jù)、人工智能領域實踐能力的應用型數(shù)學人才?!半m然目前還沒有系統(tǒng)的教材,但我們學生學習的是機器學習、深度學習、神經(jīng)網(wǎng)絡等基礎知識,他們的教材就是這些方面的專著?!彼f。
為了彌補國家大數(shù)據(jù)人工智能相關人才的短缺,最近,楊新民就專門針對大數(shù)據(jù)、人工智能領域的人才培養(yǎng)問題提出建議,希望組織專家編寫相關教材,對大學教師進行培訓,為數(shù)學、計算機等專業(yè)的大學生增設大數(shù)據(jù)、人工智能課程。
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