北大副校长张平文：政府和企业要学会给数学家“提问题”

Mon, 12 Oct 2020 00:00:00 +0000

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。

北大副校长张平文：政府和企业要学会给数学家“提问题”

记者 熊筱伟 | 张平文

北大副校长张平文：政府和企业要学会给数学家“提问题”

记者熊筱伟 | 张平文