科研人员在中国科学院精密测量科学与技术创新研究院实验室工作。（湖北日报全媒记者 柯皓 摄）
湖北日报全媒记者 文俊 通讯员 丘剑山 杨婷婷
阅读提要
人工智能为什么能完成指令？北斗系统如何精准定位？如何推演突发性传染病发展趋势？……这些重要研究的不少难点涉及数学问题。
数学是自然科学的基础，也是重大技术创新发展的基础之一。2020年2月，湖北国家应用数学中心获批，这是我国首批13个国家应用数学中心之一，由武汉大学牵头，联合中国科学院精密测量科学与技术创新研究院、华中科技大学、华中师范大学、武汉理工大学、湖北大学等单位组建。
“我们致力于实现数学科学与重点产业发展需求对接融通，引导数学家尤其是应用数学家积极服务经济社会发展。”近日，面对前来“探秘”的湖北日报全媒记者，湖北国家应用数学中心主任、武汉大学数学与统计学院院长赵会江教授介绍，该中心聚焦人工智能、精密测量、精准医学、智慧交通与物流、材料科学和信息安全等重点领域方向的交叉研究。
用数学方法攻克“卡脖子”难题
数学、物理、医学……湖北国家应用数学中心，囊括多个学科的科研人员，他们用“数学+”的方式去交叉跨界，用数学方法攻克一个个“卡脖子”难题，为疏通产业瓶颈提供数学支撑。
“数学，特别是应用数学正在社会经济发展中发挥越来越重要的作用。”湖北国家应用数学中心人工智能团队核心成员、武汉大学杨志坚教授介绍，比如，在作为自动驾驶和智慧城市重要基石的数字基础建设中，高精度地图有着不可代替的作用，它是自动驾驶车辆的感官系统，通过道路信息收集，对车辆周边环境做出提前预判。而数学的应用使得高精度地图的制作更加准确。
杨志坚和武汉大学吕锡亮教授团队，与武汉中海庭数据技术有限公司刘奋博士团队已在高精度地图制作上进行4年合作。其中，关于车道线表示、点云纠偏、众包车辆投放策略，质量检验体系等成果均已在产线上使用，相关课题获科技部重点研发计划和上汽科技基金会的支持。记者获悉，作为中国工业与应用数学学会（CSIAM）首批认证的四项成果之一，该成果将于6月在重庆召开的第二届数学促进企业创新发展论坛上正式宣布认证。这是数学应用于产业并落地形成产品的典型示范。
人工智能的基础是数学。大数据的生成、存储、处理方式使得传统计算方法不可行，必须在大数据环境下重建大数据计算的基础算法与分析处理算法。据了解，武汉大学杨志坚、吕锡亮、焦雨领等学者在人工智能的数学理论、基础算法库、高效先进算法等方面已取得丰硕成果，这些也是湖北国家应用数学中心在基础理论研究应用于企业创新的突出体现。
省科技厅相关负责人介绍，湖北数学学科有很好的发展基础，国家应用数学中心的成立，可以将各高校、研究院所的力量集中起来。
千万年只有1秒的误差
时间精度是卫星导航系统的命门，卫星上时钟的精度直接决定了卫星导航系统的定位精度，只有精度达到每天误差不超过三十亿分之一秒，才能保证导航系统一米的定位精度。有“导航卫星心脏”之称的星载原子钟就发挥着提供时间基准的作用。在中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，记者看到金光闪闪、如鞋盒般大小的新一代国产原子钟——北斗三号组网卫星上配置的星载铷原子钟。
中国科学院精密测量科学与技术创新研究院正高级工程师赵峰告诉记者，该院梅刚华团队进行了长达20余年的科技攻关，突破了星载铷原子钟精度、小型化、寿命、可靠性和卫星环境适应性等关键技术，研制出达到世界先进水平的星载铷原子钟，使我国的星载铷原子钟技术实现了从无到有、由有到精的跨越，目前能做到每天误差不超过三百亿分之一秒，也就是相当于千万年只有1秒的误差。
“借助于湖北国家应用数学中心这一平台对海量测试数据进行建模分析，可以帮助原子钟进一步优化设计，从而提高其精度”赵峰说，从嫦娥一号到嫦娥五号，从天眼到天问，再到空间引力波探测，我国在深空探测领域不断迈出新步伐，现在的研究就是我国希望自主研发的原子钟能登上火星、进入宇宙更深处、“国家需要什么，我们就做什么”。
当前我国面临很多“卡脖子”的技术问题，根本原因之一是相关的基础科学如数学的研究参与度和被重视度不够。中国科学院精密测量科学与技术创新研究院数学研究部主任、研究员杨小舟研究员说，“有了湖北国家应用数学中心这一国家级平台，更利于集中湖北在数学领域的科研力量，共同攻克‘卡脖子’难题，在各届领导的支持下，现在目前中青年科研人员的原创性重要新成果越来越多。”
已承担国家和省部级科研项目108项
“我们与北京华大信安、深圳华视等公司合作开展安全芯片项目，参与研发的6款芯片，出货量超过1亿片。”湖北国家应用数学中心密码学与信息安全团队核心成员、湖北大学郑大彬教授介绍，该团队主要研究领域包括密码学与编码学的理论与算法、应用密码学、密码工程、隐私保护、安全协议等。
日常生活中，数学无处不在。面对突发性传染病，可以使用数学模型推演发展趋势，推算最精准的治疗方法。2020年初，湖北国家应用数学中心精准医疗团队核心成员、武汉大学数学与统计学院邹秀芬教授团队与武汉大学人民医院感染科江应安教授团队合作，通过对新冠肺炎康复患者和危重患者的数据对照分析，寻找病例特征和治疗效果的差异性。
“通过应用数学对某片区每个人出行轨迹的大数据做分析，可以设计智能红绿灯。”湖北国家应用数学中心智慧交通与物流团队核心成员、武汉理工大学肖新平教授介绍，目前参与研发的关键技术有智慧交通大数据下的统计预测与安全预警、行为分析与协同控制、风险评估与应急决策、路车智能融合控制与安全保障技术及应用等。
目前，湖北国家应用数学中心承担的国家和省部级科研项目共108项。赵会江介绍，湖北国家应用数学中心主要任务之一是对接国家研究中心、国家重点实验室等科技创新平台、大型国有企业及行业龙头企业技术研发中心，聚焦科技创新中的数学需求，凝练解决共性关键数学问题，推动国家和区域产业技术创新实现重大突破。
