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2019-4: Prof. Tao Tang presents a Nanshan Academician's Colloquium Talk
Views:391 Published By:editor
Speaker(s): Tao Tang
Time: Apr 13,2019 - Apr 13,2019
Venue: SHENZHEN TALENT PARK

4月13日上午,汤涛院士在深圳人才公园求贤阁分享了《数学推动现代科技——从华为重视数学谈起》主题演讲。从信息科技、科学计算以及金融数学的发展展示了现代数学的魅力和影响。

深圳人才公园的院士讲堂至今已累计开展十四期,邀请到诸多领域的院士为广大市民带来前沿讲座。院士讲堂借助院士们的学术魅力滋养着深圳市民的精神家园,使深圳人才公园成为深圳人的文化新地标。


演讲者简介


汤涛,理学博士,中国科学院院士,美国工业与应用数学学会会士( SIAM Fellow),美国数学学会会士(AMS Fellow)。汤涛教授1984年取得北京大学数学学士学位;1989年获英国利兹大学数学博士学位;1990年至1998年执教于加拿大西门菲莎大学,取得终身教职;1998年加入香港浸会大学,2003年升任数学讲座教授。汤涛教授曾任香港浸会大学研究生院院长、理学院院长,香港数学会理事长。2015年5月被聘为南方科技大学副校长数学系讲席教授。

汤涛教授长期从事计算数学研究,在偏微分方程自适应算法、高精度算法及其理论研究方面做出了重要贡献。曾获聘教育部长江讲座教授、国家特聘专家。他曾获冯康计算数学奖、国家自然科学二等奖等多项奖励和荣誉。

精彩总结

讲座开始,汤涛院士从华为创始人任正非强调数学的重要性谈起。接着,汤涛院士向市民科普了数学研究的对象,并着重介绍美国数学家香农。香农是信息论的创始人,他提出信息熵的概念,为信息论和数字通信奠定了基础。1949年,香农出版著名的《通信的数学理论》,同时提出了香农定理,其原始论文被引用7万多次,之后的通信研究都是围绕着香农三定理进行的。

汤涛院士表示,2G到3G再到4G甚至一直到5G的通信变革,基本都延续了香农定理的思路:提高信噪比和提高信道宽。



(汤涛院士介绍数学家香农)

随后,汤涛院士分享了华为奖励国际数学家土耳其数学家艾达尔•阿利坎(Erdal Arikan)的故事。华为的5G技术几乎是基于这位数学家的贡献,为此华为专门把他请来深圳,给予最高的接待并颁奖。任正非之所以重视数学,是因为在华为前进的路上,俄国、法国、土耳其数学家能够用的最好的理论都被华为用了,所以华为的技术很厉害。 2016年一宣布完成5G第一阶段的理论认证,华为便成为全球5G最领先的企业。

(汤涛院士现场分享)

汤涛院士表示,谁占领数学最高地,谁就能占领技术的最高地。数学在现代技术进步中,扮演着越来越重要的角色。统计学作为应用数学的一个分支,在400年前出现。任正非讲的人工智能,从某种意义上就是统计,统计在人工智能、大数据的应用中都起到了关键作用。

(现场嘉宾满座)

演讲详情

2019 年 04 月 13 日

09:55

汤院士登上讲台,正式开启本期的演讲。他从华为创始人任正非强调数学的重要性谈起,引起大家对数学的关注。

09:57

数学家奠定了计算机科学,本次演讲汤院士向市民科普数学到底是研究什么。

09:59

香农是美国数学家、信息论创始人,他提出了信息熵的概念,为信息论和数字通信奠定了基础。

10:11

汤院士表示,当今 2G-3G-4G 甚至到 5G 的通信变更,基本都是延续了香农定理的思路:提高信噪比和提高信道宽。

10:12

长久以来,法国诞生了无数世界一流的数学家,笛卡尔、帕斯卡、伽罗瓦、傅里叶等等,如果没有傅里叶变换,可能就没有现代通信的发展。

10:16

今天,这个传统依然被法国学者们传承下来,菲尔茨奖得主多达 12 位,仅次于美国。数学的研究正在为 ICT 产业带来创新的突破。

10:18

为什么法国的数学理论家会诞生这么多?汤院士表示,这有历史原因。1797 年,年仅 28 岁的拿破仑竞选成为法兰西科学院数学部院士,他对自己能当选数学院士非常自豪,总是把这个头衔签在他的命令和文告的最前面。

10:38

汤院士分享了一个华为奖励国际数学家的故事。

土耳其数学家艾达尔 • 阿利坎(Erdal Arikan),获得华为最高接待。华为做的 5G 技术基本是基于这个数学家的贡献,为此华为专门把他请到深圳来,给他最高接待并发奖。

10:39

阿利坎做了一个替换,极化码构造的核心是当码长持续增加时,部分信道将趋向于客量近于 1 的完美信道。另一部分信道趋向于容量接近于 0 的纯噪声信道,香农最早想做的极限理论在某种意义上首次被土耳其数学家证明了。

10:41

为什么任正非很重视数学?因为在华为前进的路上,俄国、法国、土耳其数学家,能够用的最好的理论都被他们用了,所以他们技术很厉害。

2016 年华为宣布完成 5G 第一阶段理论认证,极化码就是华为 5G 技术最重要的方面。这也是为什么大家看到任正非专门把阿利坎请到深圳发奖的原因,他这篇论文确实对现代技术产生了伟大的作用,有这个理论才有技术。

10:52

任正非在很多场合强调了数学的重要性,数学在华为的发展中起到了非常重要的作用。

华为在俄国、法国分别设立数学研究所,最主要的一点就是俄国、法国数学家待遇较低,开数学研究所可以节省成本。同时世界数学发展俄国和法国起到了非常重要的作用,现在数学除了美国是超级大国,数学第二号强国就是法国。

10:58

俄罗斯在 2G 和 3G 算法层面带来了革命性发展,为华为作出了突出贡献。打通算法后华为产品有了竞争力。

任正飞讲了一句话:华为现在的水平尚停留在工程教学、物理算法等工程科学的创新层面,尚未真正进入基础理论研究。随着逐步逼近香农理论、摩尔定律的极限,大流量、低时延的技术还未创造出来。华为感到没有技术突破、没有技术积累是不可能产品爆发性创新的。

11:00

汤院士表示,谁占领数学最高地,谁就可以占领技术的最高地。数学在现代技术进步中,扮演着越来越重要的角色。

11:02

汤院士讲述了另外一位数学天才,计算机的发明第一个贡献的人是冯诺伊曼,他是一个天才数学家,在现代计算机、博弈论、核武器等领域内均有杰出建树,他去世的时候美国三军总司令都在他的病房里,包括美国国防部长,因为他是造核武器重要贡献者之一。

11:04

现在人们说的计算机之父就是两个人,其中一个就是冯·诺伊曼。

《美丽心灵》这个电影就是讲纳什发展了冯诺伊曼理论。他当过美国数学学会会长,还做了冯诺伊曼数学代数、搞计算机,每个都干得时间不长,但是都是这个行业重要的人物。计算机技术发生了巨大变化,但计算机结构仍然使用冯诺伊曼的。

11:14

汤院士分享了另外一位数学家的故事。图灵是英国最著名的数学家,在破译密码方面非常有造诣。

在他短暂的生涯中在代数、数理方面都有深入的研究。计算机逻辑奠基人是图灵,从某种意义上冯诺伊曼是计算机硬件构造的奠基人,图灵某种意义上是另一种计算机之父。


11:15

计算机界的诺贝尔奖叫图灵奖,就是美国计算机协会在 1966 年设立的,当时图灵已经去世十几年了,专门奖励对计算机作出重要贡献的科学家。

11:21

谈起基础数学,汤院士表示牛顿写的是微积分的思想,但是真正出书的理论学家是莱普利斯,而真正把微积分带向青少年的是欧拉。

欧拉是瑞士人,他跑到俄国去帮他们发展数学,每个国家的发展都有一个领路人,俄国的数学领路人是欧拉,帮助俄国建立非常强大的数学体系。欧拉是一个传奇的人物,到现在看来,他有几十本著作,上千篇论文。他 60 岁以后眼睛看不见了,盲人在那个时代写这么多书也是不可思议的,拓扑学创始人是他。牛顿和莱普利斯是微积分的创始人,真正对微积分有贡献的是欧拉,他把微积分带向有活力的青少年时期。



11:32

汤院士表示,应用数学涉及多个领域,比如运筹学、博弈论、控制理论、组合数学、信息论等。各种数学模型,也不断的与时俱进,服务不同的应用问题。

11:36

汤院士举例,图像识别就离不开数学。将凸凹不平的指纹线纹通过具有一定夹角的光源和光学传感器,反射回去的光线就会明暗不一,投射到数学半导体器面上面,转换成字符串形式的数字信号,只用很少的位数,就能够准确的记录全人类的指纹库。

11:46

谈起计算数学的应用,汤院士表示计算数学是自己研究的领域。

英国路易斯 · 理查森出版了一本书《用数学预测天气》,有了计算机以后,这件事情完全迎刃而解。刚开始他写这本书的时候英国人觉得不可思议,现在这是计算数学的奠基性工作。以前的人出海非常危险,现在船可以出海岸线 100 公里、1000 公里以外,这是因为把数学方程做好以后可以计算远海天气。

11:49

汤院士表示,金融数学是最年轻的一门学科,也是每个大学里面学得最多的一个。金融数学综合很多数学分支,尤其概率分支、计算数学的分支,要推测股票的变化、推测金融市场变化、期货市场变化,还有学心理学科、金融学科。北京大学数学系每年都会招 150 人,70 人以上都是金融数学。基础数学是有 20、30 个人。很多家长感兴趣的专业是金融数学。

11:53

汤院士分享了一个数学家变成亿万富豪的故事。詹姆斯 · 西蒙斯 40 岁以前担任牛学大学数学系系主任,40 岁以后到华尔街淘金,靠数学模型推算巨额基金。巴菲特是靠经验,他完全是靠推算。公司几乎不雇用华尔街人士或商学院毕业生,大部分员工都是专注研究和编程,近一半是数学、物理学、统计学领域的科学家。他现在有上千亿的资产,华尔街的金融巨头,身价 210 亿美元,从 40 岁转到金融,成为一个非常成功的商人。

12:03

拉普拉斯说:生活中最重要的问题,其中绝大多数在实质上只是概率的问题。汤院士表示应用数学还有一个重要的分支就是概率统计。

费马与帕斯卡关于分赌注问题的讨论被认为是概率论诞生的标志,香农理论也是从概率论开始的,金融理论更是有很多不确定性,概率论是一个最重要的工具。“百分之百成功” 其实也是概率事件。

12:05

统计学在 400 年前出现,涉及人口统计等。南丁格尔早期做了一张统计图,把士兵死亡率降低 40%。南丁格尔是著名统计学家,美国统计学会会长,她写过统计类的文章。目前决策论、时间序列、多元分析、临床试验,很多都需要用到统计学。任正非讲到的人工智能,从某种意义上讲的就是统计,统计在人工智能、大数据情况下都是起到非常重要的作用。

12:20

汤院士的精彩分享赢得了听众的热烈掌声,在互动环节,多位市民纷纷争取提问机会,解答相关疑惑。

本文综合自微信公众号“深圳人才公园和南方+的内容。



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