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突破学界悬而未决难题 北京雁栖湖数学院构建“超网”

2024-10-12 10:29   来源:北京日报

  利用简洁的数学模型解答自然界的复杂现象,11日,北京雁栖湖应用数学研究院举行发布会,介绍该院科研团队最新发表的“超网”理论。这一理论未来有望在解决全球气候变化、疾病、粮食产量等复杂问题上发挥重要作用。
  
  自然界中的任何现象背后,都包含着随机因子的相互作用。这些因子并不是一一对应的线性关系,而是互相关联形成一张复杂的作用网络。“此前没有任何一个模型能够构建起高阶互作网,这是学术界悬而未决的难题。”北京雁栖湖数学院副院长邬荣领说。
  
  以癌症研究为例,当前人们认为,癌症的产生是由5%的基因因素、29%的环境和生活方式因素,以及66%的随机错误共同作用导致的。但目前学术界的研究主要围绕前两个因素展开,对随机错误的研究则无从下手。
  
  “我们常把患癌症归结于运气不好,其实,偶然中包含着必然。构建起一个复杂高阶互作网络模型,就能实现随机复杂系统的解析,解答其背后的必然。”邬荣领说,通过测序、图像等技术,人类将复杂的自然现象逐步转化为数据表达。在这些研究的基础上,该院科研团队融合数学、物理、化学等多个学科知识,利用数学语言织起一张“超网”,借助新模型更好地发现自然的内在运行规律。
  
  该模型的运算结果,已经得到了实验数据验证,在3种不同细菌的联合培养实验中,模型成功模拟了细菌相互作用的繁殖趋势。这两天,邬荣领又收到了一个好消息,“我们合作的科研团队在一种疾病缺陷易感模型中发现,动物实验的结果与‘超网’预测的结果趋势吻合,目前正在进行样本的进一步分析。”他期待这项研究能成为新模型的又一例证。
  
  “超网”模型还有望开辟中国式的人工智能道路。“人工智能的发展,离不开数学的参与。现在人工智能的底层数学理论统计方法还相当基础,如果能将‘超网’整合进入人工智能的底层框架,将大大提升其解释现实世界的能力。”邬荣领说。
  
  作为本市建设的新型研发机构,目前,北京雁栖湖数学院已引进全职科研人员170人,其中有39.4%为外籍人员,来自24个国家。北京雁栖湖数学院院长、清华大学丘成桐数学中心主任丘成桐表示,这次发表的成果,可以与其他系统碰撞出更重要的影响,在人工智能或其他种种重要的应用上,有望发挥越来越大的威力。
 
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