贵州师范大学新增博士学位授予单位项目建设规划(8)

2019-03-29 15:59

计算数学

计算数学是数学学科和计算机学科结合的一门新兴的交叉学科,也是当前社会急需的应用学科,其理论应用对国民经济建设和社会发展显得日益重要。1998年获得诺贝尔奖的科恩(Walter Kohn)和波普(John Pople),他们所从事的计算化学研究及所解决的问题,就属于“计算科学”领域。“计算数学”学科融合了现代数学基础、计算机科学与信息技术等学科,高度综合了科学计算理论及计算机应用技术,是发展高新技术产业,培养较强的科学计算能力和信息技术应用能力的高层次人才不可缺少的重要学科。

一、现有基础

学校的数学学科,拥有第一批教育部高等学校特色专业—“数学与应用数学”,有贵州省重点产业、重点学科人才培养基地—“信息与计算科学”,有2个二级学科是省级重点学科—“计算数学”和“数学教育”,有1个省级重点实验室—“信息与计算科学实验室”,1个省级工程实验室—“智能计算与控制技术实验室”,其主要任务就是为贵州省发展高新技术产业培养高层次人才。

贵州师范大学从1941年建校之始就设有数学学科。多年来,有许多数学家(如萧文灿先生、赵咸云先生、庞之垣先生等)和数学教育家(如吕传汉教授、项昭教授等)为本学科的建设与发展奠定了良好基础。近年来,“计算数学”学科在贵州省核心专家谢晓尧教授(博导)、省管专家伍鹏程教授(博导)、国内知名专家卢琳璋教授(博导)、省管专家杨一都教授等的带领下蓬勃发展。

本学科通过近70年的积淀,特别是近20年来的积极建设,已拥有了一支高素质、专业化的人才队伍,拥有了较完善的研究室、实验室等科研平台和教学基地,培养了出一大批高素质的本科生和研究生,形成了函数论、应用数值代数、偏微分方程数值解及其应用、工程计算及计算机应用

研究、数学教育、代数学、博奕伦等稳定的研究方向。

(一)学术队伍

20世纪80年代以来,“计算数学”学科先后吸引了省管专家杨一都教授、贵州省核心专家谢晓尧教授(博导)、国内知名专家卢琳璋教授(博导)等一批有影响力的计算数学学者。杨一都、卢琳璋两位教授现在都是现任中国计算数学学会的常务理事,谢晓尧教授是知名的智能计算与工程计算专家。学科队伍中有贵州省核心专家1人、863专家1人、省管专家3人,享受国务院及省政府津贴专家3人、贵州省优秀教师2人。硕士研究生导师18人、兼职博士生导师5人,留学回国教师6人。另有特聘教授3人。

(二)研究方向稳定、特色鲜明

本学科形成了“应用数值代数研究”、“工程计算及计算机应用研究”、“偏微分方程数值解及其应用研究”等3个稳定而特色鲜明的研究方向。

第一、应用数值代数研究:本研究方向是计算数学学科最为基础的研究方向,主要进行大型线性方程组的迭代算法和一些非线性问题的计算研究。后者包括代数Riccati方程的数值解和”Nash平衡”的本质连通区的计算问题的研究。(1)本研究方向对系数矩阵是非对称正定阵的大型线性方程组给出了一种叫做“三角分裂”的算法, 研究结果与全球著名的数值代数权威G. Golub一起署名发表在《SIAM J. Scientific Comput.》上;(2)本方向运用矩阵论方法,对对称的和非对称两大类代数Riccati方程的数值解进行了深入、系统的研究,设计了几种全新的数值方法。对对称Riccati方程数值解法的研究获得了省科技进步奖一项。而非对称Riccati方程数值解法的文章刊登在《SIAM J. Matrix Anal. Appl.》、《SIAM J. Scientific Comput.》和《Numer. Linear Algebra Appl.》上;(3)本研究方向对”Nash平衡”的计算理论进行了较为深入的研究,为”Nash平衡”的本质连通区的计算课题奠定了良好的基础。

第二、工程计算及计算机应用研究:本研究方向主要研究工程计算、

自动化控制、网络与通讯等诸多学科交叉课题,涉及计算机监测与控制、工程计算系统、智能网络、量子计算等研究领域,为各种信息处理系统、智能控制系统、实时监控系统等提供很好的构建框架和应用模式。(1)本研究方向从上个世纪80年代开始就在该应用领域进行深入的研究和广泛应用,相继完成了都匀火电厂锅炉闭环控制、东风水电厂水电机组在线监测、红枫湖大桥实时健康检测等数十个科研课题,在省内有较大的影响,在国内同类学科中具有相当的优势;(2)本研究方向应用密度函数理论(DFT),采用量子力学从头算法,借助各种计算程序,对原子分子碰撞、量子计算及其同位素替代效应进行了深入而系统的理论研究,为气体激光器设计提供了理论依据。通过高性能并行计算,研究了多硝基含能材料的分子结构及其分子特性,找到了多硝基含能材料感度与分子特性的关联关系。目前,本研究方向承担国家“863”项目1项、“973”国家安全重大基础研究项目(子)专题1项,、国家自然科学基金重大研究计划项目1项、国家自然科学基金1项、国家自然科学基金和中国工程物理研究院基金联合资助项目1项、高等学校博士点专项科研基金项目1项、贵州省省长基金项目2项、其他科技基金项目及横向课题多项。

第三、偏微分方程数值解及其应用研究:本研究方向主要进行特征值问题、抛物型问题等的有限元法研究和薛丁格方程数值解法及其应用研究。(1)1989- 1991年,本研究方向带头人杨一都教授与中国科学院林群院士合作研究了“有限元方法的插值和校正”,首次发现并证明了有限元解的高次插值具有整块成片的应力超收敛性,建立了一种研究有限元超收敛的新途径,推进了有限元超收敛的理论研究和实际应用;(2) 2000年,杨一都教授在J.Comp.Math.上发表的论文《A posteriori error estimates in Adini finite element for eigenvalue problems》,证明了Adini非协调元特征值下逼近准确特征值,这是有限元法的公开问题“非协调元可能求得准确特征值下界”的第一个理论证明。近年又获得了该准确特征值下界的有效

算法;(3)对特征值问题有限元法和抛物型问题POD有限元法作了较深入的研究。

(三)科研成果

近五年来,本学科共发表科研论文120多篇,其中包括SCI 18篇、EI 11篇、ISTP 13篇;出版教材15部、专著10部;获省部级奖3项。承担国家“863”项目2项、国家自然科学基金4项、省自然科学基金3项、省高层次人才基金4项。

本学科目前的在研项目有:“863”项目1项、国家自然科学基金重大项目1项、国家自然科学基金项目2项、省自然科学基金项目8项、省长基金项目3项、其它科研项目和教改项目14项,还有1个教育部高等学校特色专业建设工程、1个贵州省重点学科人才培养基地建设工程。

(四)人才培养

“计算数学”学科已培养和正在培养的研究生达105名,其中已有8名硕士毕业生考取了中科院、西安交大、厦门大学、贵州大学等重点大学的博士生,还有一名已成为首都师大计算数学学科的博士生导师。在这个过程中,学科积累了较丰富的培养研究生经验。

二、问题及不足

1.缺乏在国内外有重要影响的领军人物。

2.学科团队的学历、学缘、年龄、专业及职称等结构有待进一步改善。 三、建设目标

2009—2011年,通过进一步优化队伍结构、提高科研水平、发扬团队精神,使“计算数学”学科获得博士学位授予权。

四、建设内容 (一)学科建设

交叉与融合又是理论与实际应用的结合,是学科发展的方向。在大力

发展已有的三个主要研究方向的同时,努力促进这三个研究方向的融合与交叉,共同发展。例如,偏微分方程数值解及应用可结合应用在工程计算,而应用数值代数可结合应用在智能计算。时机成熟时,学科还应发展“数值逼近”、“计算几何”等研究方向。

(二)学术队伍

1.拟聘请院士或顶级数学家兼任所长,协助学术队伍建设方案、科研人才培养及招聘计划、学术科研活动规划的实施,协助引进候鸟型长江学者或杰出青年数学家1-2人。

2.09年底前引进“候鸟型”特聘教授6人。

3.建设期内,每年招聘具有博士学位的科研能力较强的青年教师1-2人。

4.建设期内,每年选派具有较强科研能力的青年教师6-8人到相关领域具有一流学术水平的国内外大学或科研院所去访学或留学;力争每年委托培养博士生1-2人。力争在2013年前培养2-4个中青年博导。

(三)人才培养

加强研究生培养工作,三年内把计算数学硕士点和基础数学硕士点的8门学位课程建设成为精品课程;每年从2年级研究生中选派2-3名优秀生到相关领域具有一流学术水平的大学或科研院所去完成研究生学业,为博士点储备优质生源。

(四)科学研究、基地实验室建设与社会服务

1.建设期内实现“四个增加”:一是发表的高水平学术论文大幅度增加,二是承担的各级科研项目明显增加,三是科研经费明显增加,四是出版的学术著作明显增加。每年至少获批1个国家级科研项目,每年获批至


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