讓沉默的大數(shù)據(jù)為人工智能插上翅膀

應(yīng)用廣泛的人工智能、酷炫的黑科技，在不久前閉幕的重慶國際智能產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上，最新智能科研產(chǎn)品令人眼花繚亂。而重慶師范大學(xué)的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)，正在這裡跟蹤著智能產(chǎn)業(yè)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，進(jìn)行著將運(yùn)籌學(xué)和人工智能相融合，開展交叉學(xué)科的實(shí)踐探索。

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能成為新的發(fā)展方向，作為基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者，重慶師范大學(xué)的楊新民教授和他的團(tuán)隊(duì)從一年前開始，就意識(shí)到相關(guān)的基礎(chǔ)研究必須及時(shí)跟上。“數(shù)學(xué)建模、算法，正是運(yùn)籌學(xué)的專長。”楊新民說，運(yùn)籌學(xué)可以對人工智能解決問題的普適性進(jìn)行優(yōu)化，也就是說，能夠讓人工智能“學(xué)”會(huì)舉一反三，從目前的解決具體問題發(fā)展為解決類型化的多種問題。

“重大決策不能憑感覺，必須讓數(shù)據(jù)來說話，一切都清清楚楚。”楊新民向記者表示，運(yùn)籌學(xué)不但能應(yīng)用於政府決策，也可以在日常生活中發(fā)揮作用。例如兩個(gè)地點(diǎn)之間的最短路徑、証券投資的最佳組合，都可以通過數(shù)學(xué)建模得到最優(yōu)化的解決方案。換言之，沉默的大數(shù)據(jù)能夠?yàn)槿斯ぶ悄懿迳向v飛的翅膀。

能為生活助一臂之力

2000多年前，西漢史學(xué)家司馬遷在《史記·高祖本紀(jì)》中寫下了“夫運(yùn)籌帷幄之中，決勝於千裡之外”的名句，贊揚(yáng)西漢名相張良軍事上雄才大略、指揮得當(dāng)。

20世紀(jì)30年代初，一門名為運(yùn)籌學(xué)的數(shù)學(xué)學(xué)科興起。它利用統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)模型和算法等方法，通過大數(shù)據(jù)去尋找復(fù)雜問題中的最佳或近似最佳的解答。

楊新民30多年專注於運(yùn)籌學(xué)研究，破解困擾多年的學(xué)術(shù)難題，也讓中國運(yùn)籌學(xué)在世界范圍內(nèi)得到更多關(guān)注，為當(dāng)今的大數(shù)據(jù)運(yùn)用提供了眾多基礎(chǔ)性理論研究。

一般人覺得相當(dāng)枯燥的大數(shù)據(jù)，在楊新民眼裡卻極富魅力。他說，運(yùn)籌學(xué)不僅是理論知識(shí)，也能解決現(xiàn)實(shí)中的復(fù)雜問題。無論過去、現(xiàn)在還是將來，都能為人類生活助一臂之力。

楊新民對記者說，運(yùn)籌學(xué)就是將復(fù)雜問題抽象為數(shù)學(xué)模型，然后用數(shù)學(xué)理論去求最優(yōu)解的學(xué)科。這意味著，運(yùn)籌學(xué)既有嚴(yán)謹(jǐn)、純粹、優(yōu)雅的數(shù)學(xué)魅力，又有極具說服力的參考決策功能。也正是這一特點(diǎn)深深地吸引了楊新民，也讓他看到了學(xué)以致用的美好前景。

如今，楊新民帶領(lǐng)的重慶師范大學(xué)“運(yùn)籌學(xué)與控制論”實(shí)驗(yàn)室，是西南地區(qū)數(shù)學(xué)領(lǐng)域唯一的教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶師范大學(xué)的數(shù)學(xué)學(xué)科建設(shè)，也依托運(yùn)籌學(xué)形成“點(diǎn)面結(jié)合”之勢，走在全國高校前列。

讓沉默的數(shù)據(jù)“開口說話”

“運(yùn)籌學(xué)誕生於二戰(zhàn)時(shí)期，源於盟軍研究如何更高效地調(diào)配軍事物資。”楊新民說，運(yùn)籌學(xué)問世之初，就天然帶有解決復(fù)雜問題的功能。它能讓沉默的大量原始數(shù)據(jù)“開口說話”，為重大決策提供清晰的科學(xué)依據(jù)。

早在上個(gè)世紀(jì)80年代末，楊新民教授就開始潛心鑽研，在運(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域多個(gè)方向開展原創(chuàng)性研究，先后解決了數(shù)個(gè)國際運(yùn)籌學(xué)界的難題，包括汪壽陽院士提出的向量標(biāo)量化方面的公開問題、困擾運(yùn)籌學(xué)界多年的分式多目標(biāo)優(yōu)化問題中有關(guān)分母函數(shù)問題等，其研究成果獲得國內(nèi)外的廣泛認(rèn)可，並且被國際相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的學(xué)者們引用。

雖然在理論研究方面成果顯著，但楊新民絕非“兩耳不聞窗外事”。鑽研運(yùn)籌學(xué)理論的同時(shí)，他同樣關(guān)心基礎(chǔ)理論的實(shí)踐應(yīng)用。上世紀(jì)90年代初，楊新民教授與另一位學(xué)者合作，共同完成政府部門的“重慶產(chǎn)業(yè)政策研究”課題，探討哪些產(chǎn)業(yè)應(yīng)當(dāng)作為重慶的支柱產(chǎn)業(yè)來發(fā)展。而最能客觀反映重慶各類產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況的，就是記錄在紙上的一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)。

楊教授告訴記者，當(dāng)時(shí)電腦還沒普及，大量原始數(shù)據(jù)記錄在紙質(zhì)文件上。他就帶著學(xué)生，把兩大車紙質(zhì)原始數(shù)據(jù)手動(dòng)錄入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、建模、分析后，得出了應(yīng)該以汽摩、機(jī)械等產(chǎn)業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)的結(jié)論，獲得市政府決策認(rèn)同，極大促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

探索兩者之間的融合發(fā)展

在楊新民看來，運(yùn)籌學(xué)其實(shí)和大數(shù)據(jù)智能化有很大的關(guān)系，“我們在探索運(yùn)籌學(xué)和人工智能的結(jié)合，實(shí)際上兩者已經(jīng)有結(jié)合，比如我們說統(tǒng)計(jì)學(xué)是大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，而運(yùn)籌學(xué)則是技術(shù)，可以最優(yōu)化算法”。

此前，谷歌開發(fā)的人工智能“阿爾法狗”大戰(zhàn)圍棋高手，讓楊新民非常感興趣。通過持續(xù)關(guān)注，他發(fā)現(xiàn)“阿爾法狗”基於海量棋譜的數(shù)學(xué)建模和算法，是它制勝的關(guān)鍵。

為此，2017年暑假楊新民和團(tuán)隊(duì)集體“補(bǔ)課”大數(shù)據(jù)、人工智能理論。今年上半年，在他的建議下，重慶師范大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院遴選出50名學(xué)生進(jìn)行試點(diǎn)，在他們的課程中增加大數(shù)據(jù)、人工智能相關(guān)的內(nèi)容，目標(biāo)是培養(yǎng)具備大數(shù)據(jù)、人工智能領(lǐng)域?qū)嵺`能力的應(yīng)用型數(shù)學(xué)人才。“雖然目前還沒有系統(tǒng)的教材，但我們學(xué)生學(xué)習(xí)的是機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)知識(shí)，他們的教材就是這些方面的專著。”他說。

為了彌補(bǔ)國家大數(shù)據(jù)人工智能相關(guān)人才的短缺，最近，楊新民就專門針對大數(shù)據(jù)、人工智能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)問題提出建議，希望組織專家編寫相關(guān)教材，對大學(xué)教師進(jìn)行培訓(xùn)，為數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的大學(xué)生增設(shè)大數(shù)據(jù)、人工智能課程。