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政府和企业要学会给数学家“提问题”

——对话北京大学副校长、数学家张平文

宋扬

2020年10月16日 02:50

俄罗斯数学家的一套原创算法,帮助华为在欧洲打开市场;土耳其数学家发表一篇论文,给5G技术奠定了重要基础……这两年,我们听过太多关于数学推动产业发展的传奇故事,却很少有人能讲清楚:写在数学家演算稿纸上的一行行数字,怎么就成了撬动产业革新的重要杠杆?要让这门学科更好与产业结合,我们还需要做些什么?
    带着问题,记者近日专访了北京大学副校长、中国科学院院士张平文。作为国内知名数学家,张平文在基础和应用数学等领域浸淫多年;同时因负责北大国内合作等工作,他也始终关注数学等基础研究和产业的互动。在他看来,中国经济发展要由大变强,就一定会用到数学。而用好应用数学,四川完全可以在数字经济等领域取得创新突破。
    数学如何作用于产业发展?
    为什么说走原创道路时,数学才会真正有用——因为如果不原创,你买别人现成的技术和解决办法就行了,哪儿需要自己去研究数学?但你光靠买,是买不成强国的。数学是原创的基础,没有数学,原创就是无源之水
    记者:我看您在公开演讲中曾提到,数学的春天来了。
    张平文:这还不是数学家自己在说,至少有3个人表达过类似观点。
    一是李克强总理,他这些年来多次谈到数学的重要性,尤其是考察北京大学数学学院期间,非常关心年轻人是不是还在学数学、能不能坐冷板凳的问题。
    二是任正非先生,他在很多公开场合说过数学特别重要。华为从模仿走向原创,数学就起了极大作用。像上世纪末,华为俄罗斯数学研究所里一位年轻博士,通过算法实现一个基站同时兼容2G、3G等不同网络,这帮助华为在城市空间有限的欧洲一下打开了市场;2008年土耳其数学家发表了一篇论文,华为很快就注意到其中技术可用于5G编码,于是迅速组织几千人和这位数学家合作,把一篇论文变成几千个专利,一举奠定企业在5G方面的优势。这样的例子还有不少。
    三是徐匡迪先生,他多次谈到中国数学家投入人工智能基础研究的重要性。这让人们更清醒地认识到,人工智能的基础主要就是两个学科,一个是认知科学,另一个就是数学。
    我想这三位对全社会了解数学的重要性,起了很大作用。
    记者:数学春天到来的背后,是什么在推动?
    张平文:简单来说,数学可以分为基础数学和应用数学,其中基础数学单纯追求简洁与美,不太强调实用性;应用数学则更关注“用”,追求用数学来解决实际问题。
    数学的春天,主要和应用数学直接相关。从历史上看,应用数学发展最初都是国家需求驱动的。全世界应用数学真正崛起,就是在第二次世界大战期间。战争需求刺激了应用数学的快速发展,例如图灵研究密码、冯诺依曼研究计算机。而中国应用数学发展的起点,也是从上世纪中期研发核武器开始。此后很长一段时间,国内对应用数学的需求都集中在国防建设领域。
    但这些年,情况发生了很大变化:以华为为代表的企业,对应用数学的需求有了非常明显的增长。这是因为中国经济发展逐步走上由大变强的道路。而要变强,就一定要原创。事实上每个行业走向原创的时候,都一定会需要数学特别是应用数学。这是数学春天到来最重要的原因——只有企业走原创道路,数学对它来说才会真正有用。此外,新一代信息技术的发展,也给数学提出了巨大需求。恩格斯有句话说,社会一旦有技术上的需要,这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进,说的就是这意思。
    当然除了市场需要,也还因为政府重视。国务院、四部委先后发文明确要加强数学学科的研究。现在全世界很少有哪个国家像中国这样重视数学的作用。
    记者:应用数学究竟是怎么作用于产业的?为啥说只有走原创道路时,数学才会真正有用?
    张平文:应用数学作用于产业,至少有这么几类——
    一是虚实结合,用算法模拟来减少试验次数。比如说造飞机,一个很重要的步骤是做风洞试验。过去一款新机型正式推出前,得做80次左右的试验,耗费巨大电量不说,工期也拖得特别长。如今飞机制造商开始用一套工具叫“数字风洞”,也就是在数学世界中模拟风洞试验,使得真实世界中的试验次数大大减少,像最近一款新机型就只做了7次。当然不仅造飞机,制药、建设大坝等很多领域都在这样做。
    二是优化。在繁忙的机场,停机位是有限的,每架飞机来了停在什么位置,出了问题后怎么调配,如果想优化流程、提高效率,这里面涉及很多数学问题,这种优化在各行各业也普遍存在。
    三是算法。像抖音、今日头条,每个人喜好不同,看到的短视频、新闻都不一样,这背后其实都是数据判断和处理的问题。当然,数学作用于产业的类型还远远不止这些。
    至于为什么说走原创道路时,数学才会真正有用——因为如果不原创,你买别人现成的技术和解决办法就行了,哪儿需要自己去研究数学?
    但你光靠买,是买不成强国的。为什么国防建设一直需要应用数学?就是因为人家不卖给你(相关科技),所以只有自己研究。像华为这样的企业,现在创新走入“无人区”,没地方去买,自然就对原创有需求了。而数学是原创的基础,没有数学,原创就是无源之水。
    怎样推动应用数学和产业结合?
    四川数字经济发展迅速,政府官员特别重视,这都是四川发展应用数学的优势。把企业遇到的问题转化为数学问题是最难的,地方政府可以做好宣传和引导。企业里得有懂数学的人,让他们浸泡在一线,和不同领域的人去碰撞、去总结
    记者:目前国内应用数学发展水平如何?四川的情况呢?
    张平文:从全世界角度看,基础数学、应用数学领域美国实力都是最强的,其中基础数学方面英法德日和俄罗斯的实力都在我国之上。应用数学情况要更好一些,我国大概能和法国并列全球第二。这一方面是因为中国有实际需求,另一方面也是因为中国在应用数学领域的传承还是不错的,在计算机等研究工具方面也是国际一流。
    至于四川,基础数学方面在国内大概能排进前十,应用数学可能相对弱一点,但发展也很快。不久前科技部批复成立首批13个国家应用数学中心,其中有一个就设在四川大学。
    记者:应用数学好不好,和基础数学有必然关系吗?
    张平文:不能说没关系,但也不能说有必然关系。基础数学好不好,更多靠的是天才、靠的是传承。但应用数学的话,和国家经济发展水平就呈正相关——因为你得有需求,只有国家发展到一定程度,才会有必要去做原创。所以应用数学发展的水平,和当地经济发展水平关系更密切。
    记者:推动应用数学的研究和应用,地方政府可以做什么?
    张平文:应用数学要发展,首先还是要地方经济发展有需求。
    我观察到四川数字经济发展非常迅速。最近我牵头发布了一个数字生态指数,四川在整个西部排名第一,我还挺吃惊的。今年8月我去了三次成都,发现当地政府对数字经济发展特别重视,这些都是四川发展应用数学的优势。用好应用数学,四川完全可以在这方面取得创新突破。
    具体到怎么做,我想一是要培养应用数学的人才,四川这方面现在可能还处在一个相对短缺的状态;同时还要应用场景,换句话说要能够给数学家提出问题。
    不要小看“提出问题”,这是最难的。不少政府和企业有需求,但不能把它转化为一个科学问题、一个数学问题,数学家也就帮不上忙。其实很多时候只要转化为数学问题,立马就解决了——因为现有数学知识就能解决它,关键还是你得能提出问题。这方面地方政府可以做好宣传和引导。
    记者:把现实问题转化为数学问题,华为为什么就做得好?它有什么经验?
    张平文:华为也是一个逐步发展的过程。上世纪90年代,那时候数学家特别不好找工作,但华为就在大批招聘数学家。任正非自己说,当时只觉得公司有钱,数学家又都是聪明人,招进来不会错。
    那时华为其实还没到原创阶段,也还没成立数学研究所,于是就把数学家充实到不同部门里去,成天和工程师们在一起工作。不同领域的人思考问题角度不一样,他们成天讨论,逐渐就把问题提出来了。
    记者:简单说,是让数学家“泡”在产业一线?
    张平文:对,企业里得有懂数学的人,让他们浸泡在一线,和不同领域的人去碰撞、去讨论,不断梳理总结就能提炼出问题。
    记者:提到华为,有一种观点认为其实国内没必要自己费力发展应用数学,像华为那样到全世界去找资源、找数学家来用就行。
    张平文:我个人觉得这种观点有待商榷。因为应用数学最重要的有两方面应用,一是国防,二是企业原创科技,而这两件事都有高度的保密性。所以我觉得应用数学是“有国别”的,在全世界利用应用数学资源还是受到限制的。我们当然要继续加强全球合作,但也不能因此放松对国内应用数学能力的建设。
    如何推动基础研究和成果转化?
    不能拿“修桥”的思维、拿搞应用的思维来要求基础研究,要有相应的容错机制,让科学家敢于失败。基础研究人才不是培养出来的,而是保护出来的。“失败”的人如果得不到社会基本的尊重、维持不了一个体面的生活,那谁还敢来?
    记者:数学是基础研究的重要组成部分。四川是基础研究大省,但和东部发达省份相比仍然存在差距。做好基础研究,能否给四川一些建议?
    张平文:这其中很重要的一点是“急不得”。基础研究失败率是很高的,做100项(研究)有一个成功就不错了。而像应用研究,修个隧道修座桥,当然得要求100%成功率。所以地方政府在支持基础研究时,不能拿“修桥”的思维、搞应用的思维来要求基础研究。你要营造一个好的环境和氛围,有相应的容错机制,让科学家敢于失败。
    记者:除了“急不得”,还需要什么?
    张平文:还需要知识产权保护、自由的交流环境,等等。北大的学术文化氛围非常自由,鼓励跳跃性思维、鼓励新的想法,更加尊重个人的选择,更加鼓励自由探索。这对于做基础研究就非常重要。
    另外政府应该加大基础研究投入。地方政府对于一般性的基础研究可能缺乏投入动力,客观上这也不是它的主要责任。但在目标导向的基础研究方面,比如围绕某个新材料、某款航空发动机技术涉及的基础研究,四川等地方政府完全可以加大投入力度,推动相关产业打破技术瓶颈。
    记者:我看您有个提法:北大数学人才不是培养出来的,而是保护出来的。
    张平文:对,特别是像数学和物理这样的基础学科,很重要的一点是找到有天赋、有情怀的人,因为天赋是培养不出来的。
    找到这些人后,还不能让他们跑去做金融等行业赚钱。这就要保护他们的情怀,要对他们非常宽容——即便是有天赋的人,做基础研究能有百分之一的成功就不错了,其他“失败”的人如果得不到社会基本的尊重、维持不了一个体面的生活,那谁还敢来?这些人出去挣点钱还不容易?
    记者:关于成果转化,我注意到北京大学将在成都建设北京大学西部研究院,为什么落户成都?
    张平文:从全世界来看,大学怎么参与到企业创新中去、怎么培养创新人才、怎么让科研成果得到应用,都是一个非常重要的课题。在这个大背景下,北京大学近年来和地方政府合作建了一些研究院,主要围绕地方需求从事应用开发和成果转化,推动科研成果从实验室走进生产车间。
    之前北大的相关研究院主要布局在京津冀、长三角、珠三角,如今开始重点在成渝地区布局。因为我们非常关注成渝地区双城经济圈建设,觉得这里是最有可能成为中国“第四极”的区域。未来制造业肯定会是研究院关注的一个重要领域。
    当然我们也愿意在四川更多地方落地,这取决于当地产业发展需求、政府意愿以及和北大相关能力的匹配度,等等。
    记者:推动高校科研院所与地方合作,四川也有不少尝试。要推动这类合作的效益最大化,您对四川有什么建议?
    张平文:根据此前和长三角等区域的合作经验,除了地方政府要有契约精神、管理到位以外,还有很重要的一点是不能当“甩手掌柜”,不能把高校、科研院所引进当地就不管了,让企业和高校院所自己去对接。因为科学家不太了解地方情况,不知道哪些企业有真实需求,我们费很大劲去找,有可能还是找不到需求足够强烈的企业。
建议地方政府在帮助梳理应用场景、对接供需双方等方面下功夫,比如成渝地区某项产业发展面临什么问题,政府帮助找到有迫切需求的企业,进而帮助梳理和提出问题,这样的合作容易取得事半功倍的效果。


把脉
    “小地方”靠什么留住科研人才?
    省内多个县市负责人通过四川日报全媒体记者向北京大学副校长、中国科学院院士张平文请教:对省内除了成都、绵阳等城市之外的“小地方”而言,怎么才能留住宝贵的科研人才,让他们在当地安心发展?
    听完发问,张平文感慨这是一个“太困难的问题”。“像北京为什么留人容易?无论教育还是医疗条件,都是非常好的才行。这些方面成都还行,但四川其他一些地方可能就相对比较困难了。”
    考虑再三,张平文还是提了两点建议:一个是感情留人,一个是事业留人。“感情留人,就是尽可能留住和四川有联系的人才,包括四川人、四川女婿和儿媳、在四川读过书的人。”至于事业留人,张平文表示,虽然要所有行业都留人很难,但“小地方”总还是在一些细分行业有比较优势,做得很不错,就集中力量在这些方面拿出合适的位置来,给人才足够施展拳脚的平台和空间。
    同时,张平文建议类似县市可以考虑人才“柔性引进”方式。所谓柔性引进,即“不求所有、但求所用”,突破地域、户籍、身份、档案、人事关系等限制,不改变人才与原单位关系,将人才吸引到本地工作或创业的一种方式。但他也提醒,不是所有人才都适合柔性引进,只有“学术领导”,也就是给科研把方向、带队伍的人才,才适合柔性引进。“当然‘学术领导’的作用很大,毕竟不同人的格局和看问题的深度不一样,科研队伍的方向错了,怎么可能搞得好。”

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新发展格局,是历史的必然