• 四川唯一的国家级应用数学中心在蓉揭牌

    让手机拍照更真实,为啥需要应用数学?

  •     

    主要建设3个平台
    ●“数学与应用”协同平台
    ●“数学为应用”交叉研究平台
    ●“数学到应用”开发融通平台
    5个重点研究方向
    ●智能系统和数学信息技术
    ●信息融合及大数据技术
    ●控制科学数学基础
    ●动态系统分析预测
    ●高性能科学计算及其应用研究
    □本报记者 熊筱伟
      5月14日,四川国家应用数学中心正式在蓉揭牌。
      作为全国首批、四川唯一的国家级应用数学中心,这里研究的是国家和地方经济发展面临的关键性问题。当天下午,四川大学校园内,记者走进在建的中心,看到的实验设备出乎意料:不仅有数控机床、大功率激光器、微电子打印机,还有飞艇、搭载汽油发动机的直升机……这些设备似乎和传统印象中的“数学”没啥关系。
      应用数学究竟研究的是什么?它会给四川经济发展带来什么?

    应用数学究竟“干什么”?
      更多地解决现实存在的问题,通过构建模型等来反映事物间的规律
      记者的第一个疑问,就从眼前这些“跨界”设备开始——应用数学中心为啥会用到它们?
      对此,四川大学数学学院教授、四川国家应用数学中心主任罗懋康给了两个理由:第一,这和应用数学究竟“干什么”有关;第二,和治学方法也有关。
      应用数学究竟“干什么”?它和理论研究有啥区别?
      罗懋康提到,像费马大定理等由数学自身演化出的问题,人们一时半会儿很难看出有啥用,这就是理论研究——传统印象中“一支笔、一叠厚厚稿纸,只顾埋头演算的数学家”,往往就是做理论研究的。
      而应用数学,更多要解决现实存在的问题。“像手机照相怎么才能更清晰、更真实,就是应用数学的课题之一。”
      记者追问,让手机照相更清晰更真实,不该是工程师或物理学家的工作吗?数学家能做什么?
      罗懋康进一步解释:手机照相通常不如相机清楚,一个很大的原因是受制于体积,手机镜头孔径不够大,能照进去的光线也就少,成像质量差。手机厂商的解决办法就是弄多个镜头,“一个镜头孔径不够大?多弄几个,光通量也就大了。”
      但多个镜头同时拍照带来新问题——不同镜头位置不一样,相片会有细小差别。怎么把几张照片拼成一张?这就涉及应用数学家的工作:光线是怎么穿过镜头、路径是怎样的、怎样散射反射……数学家通过数学公式归纳它们的规律。有了公式,技术人员就有了“说明书”,知道怎么编程让几张图片合成一张。公式越精准,最终合成的图片就越清晰、真实。
      四川国家应用数学中心研究人员邓科透露,中心已在和国内知名手机厂商开展合作。
      “应用数学家做的,就是通过‘观察提炼+逻辑推演’来构建模型和公式,反映事物间相互联系和作用的规律。”罗懋康表示,它为“从零到一”的原始创新奠定了基础。
      他也特别提到,相关公式和模型单靠数学家也搞不定,需要和相关行业专家合作,“这就是我们有那么多设备的原因——每涉足一个领域,我们都要专门学习和研究。”

    中心主要研究什么?
      推动太赫兹“照片”成为现实、掌握电磁波在固体材料中传播的规律
      四川国家应用数学中心主要研究什么?根据官方材料,其主要建设3个平台:“数学与应用”协同平台、“数学为应用”交叉研究平台、“数学到应用”开发融通平台,努力建成全省组织高水平应用数学和数学应用研究、培育高端数学应用人才、开展高级别应用交流的重大科技创新基地。
      罗懋康介绍了5个重点研究方向:智能系统和数学信息技术、信息融合及大数据技术、控制科学数学基础、动态系统分析预测、高性能科学计算及其应用研究。
      除了和手机厂商合作,他还透露了两个在做的具体应用场景:
      一个涉及太赫兹在医学检测中的应用。“拍X光对人体有一定影响。相对而言,太赫兹不存在安全性问题,但劣势是照出来的片子和原始图像比有变异。我们就是用数学方法来找到变异规律,为精准还原提供依据。”
      另一个是非均匀介质中的电磁传播。“电磁波生活中很常见,手机信号就是其中一种。在非均匀介质(如某些固体材料)中,电磁波是怎么传播的,是我们要搞清楚的。”
      目前,四川国家应用数学中心约有50人。邓科介绍,中心近3年目标是构建产学研用交叉研究团队,统筹支持数学及交叉科学研究,长远目标是成为国际有影响的应用数学中心。

分享到微信朋友圈