唠唠资讯2025年12月22日 13:56消息，重庆师范大学数学学科团队将数学公式转化为服务社会的实用工具。
节假日的重庆，高峰车流像一条条被拉紧的弦。
2025年国庆、中秋假期期间，一套“应急车道智慧动态管控系统”在凤中立交至华岩立交、赖家桥立交至G93收费站等易堵路段开始试运行，日均引导车辆借道快速通行超过3万辆次。原本最为拥堵的高峰时段，随着红绿灯节奏的自动调整，车辆实现了有序分流。
在这份顺畅的背后，有一群长期与公式、模型和算法打交道的数学工作者，他们凭借智慧与努力，深度参与城市运行的各个环节。
我们研发的这套系统已完成功能升级，能够应对大型活动疏导和日常交通拥堵等场景，使城市交通管理更加精准。重庆国家应用数学中心主任、重庆师范大学数学学科带头人、教授杨新民表示，这背后凝聚着团队长期坚持的初心——将抽象的数学公式转化为服务社会的实际工具。2025年9月，重庆师范大学数学学科的“最优化与控制教师团队”荣获全国高校黄大年式教师团队称号。
从跨界入手，用最优化算法破解难题
“大数据与人工智能的核心是什么？”
多年前，杨新民在一次学术交流活动中谈及自己的思考。他敏锐地指出，核心问题在于优化，如果数学不能主动与其他领域融合，可能会错过一个重要的发展机会。随后，他提出了“运筹学与人工智能”这一跨学科的研究方向。
这个判断，一开始并非所有人都认同。
“会不会两头都做不成？”
“转型风险太大了！”
…………
“科研不能固守传统方向，要紧密对接国家需求！”在质疑声中，杨新民主动承担起挑战性任务。他制定团队学习方案，带领团队每周进行研讨，并前往中国科学院、清华大学等机构交流学习。
然而，失败接踵而至。团队在项目初期尝试将运筹学方法融入神经网络的训练过程中，但由于算法设计上的缺陷，导致模型收敛速度显著变慢，实验多次陷入困境，不得不反复推翻原有方案重新开始。 在这一过程中，技术探索的复杂性再次凸显。将不同领域的理论进行融合本就充满挑战，尤其是在算法层面存在潜在缺陷的情况下，更需要严谨的验证和调整。这种反复试错的过程虽然耗费大量时间和资源，但也为后续的技术突破积累了宝贵经验。
为突破自适应学习率算法的瓶颈，团队经常在实验室加班加点，为了参数的调整常常争论得面红耳赤。最终，杨新民带领团队回归到最基础的数学原理，从深夜推导到天明，重新设计了一套参数调节机制。经过上百次实验，新算法使神经网络的训练效率提升了40%，实现了关键性突破。
与此同时，团队在向量优化领域建立了局部解与全局解之间的理论联系，为非凸规划问题提供了新的理论体系。该成果荣获2018年国家自然科学奖二等奖，这是西部地方高校首次获得此项荣誉。2019年，杨新民牵头成功申报国家自然科学基金重大项目，填补了西部地方高校在该领域的空白。
“想要在专业领域取得突破，就需要敢于尝试、勇于面对困难，这样才能推动科研实现关键性进展。”杨新民表示。 在当前科技创新日益激烈的背景下，科研人员的勇气与担当显得尤为重要。只有敢于突破传统思维，主动迎接挑战，才能在关键技术上实现质的飞跃。这种精神不仅体现在个人成长中，更对整个科研领域的进步具有深远影响。
凭借这样的科研态度，团队已在多个领域实现跨越发展：最优化理论与方法团队面向领域内国际前沿重大基础性问题，发表的论文被国内外著名刊物引用超5000次；流形上的几何与分析团队在顶级期刊发表论文60余篇；微分方程与动力系统研究团队相关成果解决了国际难题，被国际数学家大会邀请报告人A.Navas评价为“微分方程领域的重要突破”……
科学计算作为与理论推导和实验验证并列的三大科研手段之一，正在为科学研究带来全新的视角和方法。它通过数值模拟和数据分析，为解决复杂问题提供了有力支撑。重庆师范大学数学科学学院教授李小林正参与一项关于灵活高效无网格计算方法的研究，旨在为复杂数学物理方程的求解提供精准可靠的算法支持，从而助力攻克空气动力学、高速碰撞模拟及复杂流体运动等领域的科学工程难题。 我认为，随着计算能力的不断提升，科学计算在科研中的作用愈发凸显。传统方法在面对高度非线性或几何复杂的系统时往往显得力不从心，而无网格方法的出现正是对这一局限的突破。这种创新不仅提升了计算效率，也为跨学科研究提供了更广阔的平台。未来，这类技术有望在更多实际工程中得到应用，推动科研向更高层次发展。
走出象牙塔，把数学写进城市运行的精密脚本
2020年2月，重庆国家应用数学中心正式成立。杨新民表示：“数学必须走出象牙塔，服务现实需要。”他认为，要做好科研，不仅要在实验室中探索，更要面对实际应用中的挑战。在随后的两年里，他带领团队深入企业进行调研，累计走访超过200次，平均每周都要进入企业两到三次。 在我看来，这种将理论研究与实际应用紧密结合的做法，体现了科研工作者的责任感和使命感。数学作为一门基础学科，不应局限于学术圈内，而应积极融入社会经济发展中，解决实际问题。杨新民及其团队的实践，为高校科研人员树立了良好的榜样，也展示了科研成果转化为实际生产力的可能性。
在长安汽车，双方反复讨论40多次，才最终凝练出可攻关的问题模型。其中，“复杂条件下自动驾驶实时轨迹优化问题”和“电动汽车动力电池热安全的混沌模型及故障预测”两个问题入选重庆市科学技术局“揭榜挂帅”项目榜单，迈出了从需求到问题再到攻关的关键一步。
这段经历让杨新民认识到，要做好数学的应用，就必须准确提炼问题、深入理解问题、有效解决这些问题，这需要投入大量时间和精力，也需要有一支愿意走出校园、深入企业一线，致力于推动应用数学实际落地的研究团队。
杨新民做了一个决定——辞去副校长职务，专职带队。如今，重庆国家应用数学中心已会聚来自海内外高校的博士及博士后全职研究人员27名，拥有专兼职研究人员、硕博研究生及研究助理等超200名，培育8个交叉研究团队，将合作研究拓展至多个关键领域。高性能超快蓝光激光器获得华为实验室连续资助；“大规模复杂电力系统运行可靠性的数学模型与优化算法”破解电网运行难题；信控平台和智能信号机智能交通项目中标总经费超过1亿元；基于多模态AI的肺部疾病智能诊疗系统成功研发。
在交通上，在医院的电力系统中，数学正发挥着重要作用。目前，重庆国家应用数学中心的副教授皮家甜正在运用大数据和数学模型，探索交通流量变化的规律，研发具备自主学习、决策与协同能力的智能交通信号控制体，借助应用数学与人工智能技术，破解超大城市交通拥堵的治理难题。
“我们自研的区域交通流平衡红绿灯自适应控制系统已落地应用。”皮家甜说，团队将联合企业、交巡警构建“科学研究—技术攻关—中试验证—落地应用”的全链条研究体系，让路口红绿灯变得更智能、群众出行更便捷。
通过团队的持续努力，数学技术已从实验室走向城市治理和产业升级，逐步融入到现实生活的发展与运行中。
从解题到解困，让数学嵌进生活的每个角落
“科研不是闭门造车，要在解决真问题中成长。”重庆师范大学2023级博士生张柯对杨新民的这句话记忆深刻。当他第一次跟随杨新民走进长安汽车调研时，工程师提出的问题非常具体——自动驾驶车辆在极端情况下，如何实现更快、更安全的紧急避让？ 这一问题直击当前智能驾驶技术发展的痛点，也反映出科研与产业实际需求之间的紧密联系。科研的价值不仅在于论文和成果，更在于能否回应现实中的挑战，推动技术真正落地。杨新民的观点体现了科研工作者应有的态度：走出实验室，深入一线，在真实场景中寻找突破点，才能让研究更有意义。 张柯的经历说明，只有将理论与实践结合，才能真正提升科研水平，培养出具有实战能力的人才。这种以问题为导向的研究方式，正是推动科技进步的重要动力。
张柯一度无从下手。
“先别急。”杨新民引导他从“约束最优控制模型”出发，结合强化学习算法，反复推演和修正。经过多次探索，他们最终使车辆紧急避让响应速度提升15%以上。
在距离学校300多公里外的重庆市黔江区石家镇中心小学，教室里扑克牌神奇地变成了讲解概率问题的教具；彩色积木不断变换形状，帮助孩子们理解几何概念。
这是重庆师范大学数学科学学院教授张文萌组织的数学支教团开设的数学兴趣课堂。在他们的课堂上，概率不再是抽象的数字，空间也不再仅仅停留在课本里。
我们要让孩子们喜欢上数学。多年来，张文萌将研究重点放在数学在基础教育和日常生活中实际应用的探索上。团队中的许多师生走进山区学校，通过生动的案例讲解复杂的数学原理，使枯燥的公式变得生动有趣。
在老师的激励下，重庆师范大学硕士研究生魏小琴毕业后没有选择留在城市，而是投身山区，成为了一名基层数学教师。如今，她已成为当地学校的教学骨干，依然坚持用扑克牌和积木等教具，向更多孩子传递数学的奥秘。
类似让数学公式“落地”的故事，在团队中不断发生。
在杨新民的引领下，重庆师范大学数学科学学院教授罗萍将思政元素融入真实的数学应用场景，使课堂聚焦于“解决什么问题”，增强了教学的现实意义；重庆师范大学数学科学学院教授刘立汉则以一流本科课程为平台，着力培养学生的实际问题解决能力，以此对接社会对复合型人才的需求；而教授赵克全则以真实工程问题为导向，将重庆建工领域的智能调度需求转化为可计算、可验证的数学模型，为工程决策提供了切实可行的解决方案。 这些做法体现了高校教师在教学改革中的积极探索，不仅提升了课程的实用性与思想性，也更好地实现了教育与社会发展的深度融合。通过将理论知识与实际应用相结合，学生在学习过程中能够更直观地理解知识的价值，进而增强其社会责任感和实践能力。这种教学模式值得进一步推广和深化。
“数学为科技创新提供支撑，应用则推动产业发展。”对团队来说，关键不在于解答了多少问题，而在于让数学真正服务于社会。“今后，团队将持续推进数学应用的研究与学科交叉融合，在更广范围、更深层次上服务国家战略和重庆地区的经济社会发展。”杨新民表示。
