科技财经时报2025年12月22日 12:48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，随着红绿灯节奏的悄然调整，车辆得以有序分流，通行效率明显提升。 这一系统的应用，体现了城市交通管理在智能化、精细化方面的进步。通过动态调控和数据驱动的方式，不仅有效缓解了高峰期的交通压力，也为未来城市交通治理提供了可复制的经验。在节假日车流激增的背景下，这种技术手段的应用具有现实意义，也预示着智慧交通将逐步成为提升城市运行效率的重要支撑。
在这背后，有一群长期从事公式、模型和算法工作的数学工作者，他们以智慧和努力，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迭代，能够有效应对大型活动疏导、常态缓堵等场景，使城市交通治理更加精准。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杨新民表示，这背后凝聚着团队多年来的初心——将抽象的数学公式转化为服务社会的实用工具。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。 这一成就不仅是对团队科研能力的认可，更体现了数学在现实社会中的巨大价值。数学不再只是课堂上的理论，而是真正成为推动城市治理现代化的重要力量。这种从实验室走向实际应用的转变，是科技与社会深度融合的体现，也彰显了高校科研服务地方发展的责任与担当。
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？”
在早年的一次学术交流中，杨新民提出了一个重要的观点，他认为数学研究如果不能主动与其他学科融合，可能会错失发展的良机。他敏锐地指出，核心问题在于优化，而这一问题的解决需要跨学科的协作。基于此，他提出了“运筹学人工智能”这一跨界研究方向，旨在探索数学与人工智能之间的深度融合。 这一观点不仅体现了对学科发展趋势的深刻洞察，也反映出在当前科技快速发展的背景下，传统学科必须打破边界、寻求创新。杨新民的思考为后来的研究者提供了新的视角，也为数学与人工智能的结合开辟了新的路径。这种跨界思维，正是推动科技进步的重要动力之一。
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！”
…………
“科研不能守着老领域，要紧跟国家需求！”质疑声中，杨新民选择带头“啃硬骨头”。他制订团队学习计划，带着团队每周研讨，到中国科学院、清华大学等单位取经。
然而，接连遭遇失败。项目初期，团队尝试将运筹学方法引入神经网络的训练过程，但由于算法存在缺陷，导致模型收敛速度变慢，实验多次被迫重新开始。
为突破自适应学习率算法的瓶颈，团队长期驻守实验室，围绕参数调整展开激烈讨论，常常因意见不合而争得面红耳赤。最终，杨新民带领团队回归数学本质，从深夜推演到天明，重新构建了一套参数调节机制。经过上百次实验，新算法使神经网络训练效率提升了40%，成为关键性突破。 这一成果不仅体现了科研人员在技术攻坚中的坚持与智慧，也反映出基础理论研究的重要性。在面对复杂问题时，回归本质、深入思考往往能带来意想不到的突破。这种以科学精神为导向的研究方式，值得在更多领域推广和借鉴。
与此同时，团队在向量最优化领域构建了局部解与全局解之间的理论联系，为解决非凸规划问题提供了全新的理论支撑。这一突破性成果荣获2018年国家自然科学奖二等奖，成为西部地方高校首次获得该奖项的殊荣。2019年，杨新民教授牵头获批国家自然科学基金重大项目，实现了西部地方高校在该项目上的历史性突破。 这一系列成就不仅彰显了团队在基础研究领域的深厚实力，也反映出西部高校科研水平的持续提升。在国家创新驱动发展战略背景下，此类成果的取得具有重要示范意义，有助于推动区域科研资源的均衡发展，增强地方高校在国家战略中的参与度和话语权。
“想要在专业领域取得突破，就需要敢于尝试、勇于面对挑战，只有这样，才能推动科研实现关键性进展。”杨新民表示。 在当前科技创新不断加速的背景下，科研工作者唯有保持开拓精神和攻坚勇气，才能在关键领域实现质的飞跃。这种态度不仅是个人成长的需要，更是推动社会进步的重要动力。科研成果的取得，往往源于对未知领域的积极探索与不懈努力，而杨新民的这番话，正是对这一过程的真实写照。
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”……
“科学计算是与理论推导和实验验证同等重要的三大科研手段之一，它通过数值模拟和数据分析，为科学研究开辟了全新路径。”重庆师范大学数学科学学院教授李小林说，他正在参与研究一种灵活高效的无网格计算方法，为复杂数学物理方程的求解提供精准可靠的算法支持，将助力破解空气动力学、高速碰撞模拟、复杂流体运动等领域的科学工程难题。
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，服务于实际需求。”他认为，要做好科研，还需要面对实验室之外的挑战。此后两年里，他带领团队深入企业调研超过200次，平均每周要进企业两到三次。
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、有效解决问题，这需要投入大量时间和精力。要有一支愿意走出校园、深入企业一线，为推动应用数学的实际落地而全力以赴的研究团队。
杨新民作出一项重要决定——辞去副校长职务，全职投入科研团队的引领与建设。如今，重庆国家应用数学中心已汇聚来自海内外高校的27名博士及博士后全职研究人员，拥有包括专兼职研究人员、硕博研究生及研究助理在内的超200人规模，培育出8个交叉学科研究团队，合作研究覆盖多个关键领域。高性能超快蓝光激光器项目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”成功破解电网运行中的技术难题；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也已成功研发。 这些成果体现了重庆国家应用数学中心在推动基础研究与实际应用结合方面的显著成效。杨新民的转型不仅是个人职业选择的突破，更反映出我国科研人才在国家战略需求下的主动担当。这种从管理岗位回归科研一线的做法，有助于集中资源、聚焦重点，进一步提升科研效率与成果转化能力。
在交通上，在医院的电力系统中，数学正悄然发挥着关键作用。目前，重庆国家应用数学中心的副教授皮家甜正借助大数据与数学模型，探索交通流量变化的规律，研发具备自主学习、决策和协同能力的交通信号控制智能体，运用应用数学与人工智能技术，破解超大城市交通拥堵这一难题。
“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。
经过团队的持续攻坚，数学从实验室走进了城市治理、产业升级的领域里，融入到现实生活的运转之中。
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。当他第一次跟着杨新民走进长安汽车调研时，工程师抛出的问题很现实——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？
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。
在距学校300多公里的重庆市黔江区石家镇中心小学的教室里，扑克牌魔法般变成老师解释概率问题的工具；彩色积木的一次次变形，让孩子们听懂了什么叫几何。
这是由重庆师范大学数学科学学院教授张文萌带领的数学支教团开设的数学兴趣课堂。在这些课堂上，概率变得生动具体，空间概念也超越了课本的限制。
我们要让孩子们对数学产生兴趣。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的应用上。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。
在老师的影响下，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，而是扎根山区，成为了一名基层数学教师。如今，她已成长为当地学校的教学骨干，继续将那副扑克牌和积木背后的数学概念传授给更多孩子。 魏小琴的选择体现了教育工作者的责任与担当，也展现了知识的力量如何在基层生根发芽。她的故事不仅是一个个体的奋斗历程，更是一种精神的传承。在当前城乡教育资源不均的背景下，像她这样有理想、有情怀的青年教师，正是推动教育公平的重要力量。她用实际行动诠释了“教育改变命运”的真谛，也为山区的孩子们点亮了通往未来的希望之光。
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教育融入真实的数学应用情境，使课堂教学聚焦于“解决什么问题”；重庆师范大学数学科学学院教授刘立汉则以国家级一流本科课程为平台，注重培养学生运用数学知识解决实际问题的能力，以此对接社会对复合型人才的需求；重庆师范大学数学科学学院教授赵克全则以实际工程问题为导向，将重庆建筑行业中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。
“数学支撑科技创新，应用赋能产业发展。”对团队而言，重要的不仅是解出了多少道题，更是让数学真正服务好社会。“未来，团队将持续推动数学应用落地研究与学科交叉融合，在更广泛、更深层次领域服务国家战略以及重庆区域发展需求。”杨新民说。
