艾伦·图灵、冯·诺伊曼……上海张江数学研究院一楼的报告厅内挂着闻名于世的15位科学家的画像,其中大多数是数学家。
“我们不仅是上海第一家数学新型研发机构,也是全国第一家以数学命名的新型研发机构。”上海张江数学研究院(以下简称研究院)院长尹俊平,在接受解放日报·上观新闻记者独家专访时,快人快语。
国内与数学有关的新型研发机构已有数家,多以人工智能或算法来命名,上海张江数学研究院不仅名称里有数学,其目标也是主要以数学来解决上海乃至国家的重点产业问题。研究院于2022年4月注册成立,不久前正式揭牌,这家新型研发机构究竟“新”在哪?
【软件是“神经中枢”,算法是软件“灵魂”】
在信息化向智能化过渡的当下,不少重大科研领域和航天、船舶等产业发展中的重要科学问题,究其本质可以转化为数学问题,但求解这些数学问题并不容易。
研究院的标识是一个形如桥梁的“M”和一个“+”,“M”是英文单词“数学”的第一个字母,“+”既表示数学+,将理论与实践通过数学这座桥梁联系起来,意在解决与数学交叉的各种实际问题,也表示重点服务张江的“生物医药”,以创新策源功能,支撑上海重点产业创造更大价值。
“如果说硬件相当于人的躯体,软件就是神经中枢,而算法(数学)则是软件的灵魂。”尹俊平介绍,不同于偏理论研究的基础数学,研究院以应用数学研究为主,自主可控的软件和模型是其输出的主要“产品”。
在尹俊平看来,应用数学研究目前存在两个瓶颈问题,一是与产业发展的现实需求“两张皮”,二是很多研究成果充其量是代码片段,与产品距离遥远,很难直接服务于产业。
为此,研究院专门成立智能超算实验室,致力于把数学核心模型与算法与产业对接,完成工程化。实验室还发布了一站式科研计算云平台,助力科研院所和高校快速搭建计算作业环境、加快分析计算的迭代效率。
除了智能超算实验室,研究院下设的其他实验室也各有亮点。
数值仿真实验室,致力于成为国内领先的极端条件数值仿真模拟模型算法与软件平台提供商。其围绕精准预测航天器回程落点的研究,成功应用在天宫一号、天宫二号等返回任务,将位置预测的偏差降低到米量级,提前锁定解体残骸碎片落区散布范围。
数据聚变实验室,致力于推进弱人工智能走向强人工智能,助力数据要素转化为数据生产力。为何叫“聚变”?“数据会产生惊人的爆发力,未来可用于金融决策、社会治理等多个领域。”尹俊平说。
生物医药实验室,聚焦“数学+生物医药”,致力于开展药物研发、医学辅助诊疗算法及医疗器械研发的关键技术攻关。眼下,正与国内知名医院开展重大疾病早期筛查等合作。
【应用数学需“大兵团作战”和“有组织科研”】
极端天气预报,是近年来国际上的一个研究热点,同时也是难点。国内外已有不少相关大模型,但其面向全球范围,分辨率还不够高。研究院近日推出“应龙气象大模型”,面向方圆几十公里到几百公里的区域进行极端天气预报,预报频次增加了,实现了对未来48小时多气象变量的逐小时滚动预报。分辨率提高1个数量级;预报准确率提升了,以近地十米风速为例,对于未来11小时的台风预报,反常关联系数(一项衡量天气预报精度的指标)达到82.3%,而当前普遍采用的数值模式预报只有79.0%;未来,应龙气象大模型还会研究更多变量的预报,比如以往不常见的切向风、海水盐度等,这些变量在一些典型应用场景中非常重要。
“你好,我是数字人艾琳。我们的愿景是让人类少一点孤独。”为助力解决心理健康问题,研究院推出了全国首款多模态交互式情感语言应用模型“Chat AI星上语心理健康应用模型”,在30多个国家语料库基础上,通过聊天,不仅能在文字语音中识别情感,还可借助摄像头捕捉头部动作、面部表情、眼动情况,快速识别语义与情绪变化,对心情状态进行深度判断,并出具分析报告。据悉,这一模型已在一些中小学心理健康筛查服务中试点应用,这一技术衍生的聊天机器人还在持续“孵化”中。
不管是体检还是就医,B超检查往往是医院排队等候时间最长的项目。由于人类的视觉敏锐度和图像解读速度受到经验的限制,往往需要5年以上时间才能熟练掌握超声检查。而判断是否发生肿瘤骨转移,更是依靠医生读片的水平,是临床上的一个难点。研究院正和上海市第六人民医院合作,拟用数学方法整理复杂的超声图像数据并提取关键特征,来预测是否会发生骨转移,从而降低漏检率。
“应用数学研究需要‘大兵团作战’,我们将以需求为导向和牵引,加强‘有组织科研’。”尹俊平说。
【“四不像”的新型研发机构】
“有组织科研”的背后,有哪些创新机制做支撑呢?
“我们是一家‘四不像’的新型研发机构,不是传统事业单位,没有固定财政拨款;也不同于企业,虽然是事业型编制的机构,但人员没有固定编制。”尹俊平介绍。
研究院有着灵活的用人机制,第一类在研究院全职工作,签订劳动合同;第二类与国内多所高校合作“双聘”,人员编制在高校,其教学任务在高校完成,科研任务则在研究院完成。
与灵活的用人机制相匹配,研究院采用全新的管理考评机制。不同于高校的项目负责人制,主打“大兵团作战”的研究院强调以实验室为主体,就算以个人名义拿到科研项目,仍以集体(实验室)为责任主体,这也包括了绩效考评。
东北师范大学博士生甄磊,作为联合培养生从2022年暑假就来到研究院学习,他告诉解放日报·上观新闻记者:“这里的数学研究与产业结合紧密,我期待未来自己能从事这样的应用数学研究工作。”
据了解,除了聚焦“数学+”赋能产业,研究院还与复旦大学、上海交通大学、华东师范大学、同济大学、上海大学、东北师范大学等多所高校共同培养“数学+”复合型人才。“接下来,我们将发挥各高校优势强项,结合产业需求,集中攻关一些数学问题。”