節假日的重慶，高峰車流像一條條被拉緊的弦。

2025年國慶、中秋假期，一套“應急車道智慧動態管控系統”在鳳中立交至華岩立交、賴家橋立交至G93收費站等易堵路段試用，日均引導車輛借道快速通行超3萬輛次。原本最擁堵的高峰時段，隨著紅綠燈節奏悄然變化，車輛有序分流。

這份順暢的背后，有一群長期與公式、模型、算法打交道的數學人，他們用自身的智慧與汗水，深度參與城市運行。

“我們研發的這套系統已完成功能迭代，能應對大型活動疏導、常態緩堵等場景，讓城市交通治理更精准。”重慶國家應用數學中心主任，重慶師范大學數學學科帶頭人、教授楊新民的話中，藏著團隊深耕的初心——讓抽象的數學公式，變成服務社會的實用工具。2025年9月，重慶師范大學數學學科的“最優化與控制教師團隊”獲評全國高校黃大年式教師團隊。

從跨界入手，用最優化算法破解難題

“大數據與人工智能的核心是什麼？”

這是早些年楊新民在參加一次學術交流時的話題。他洞察到核心是最優化問題，數學如果不主動跨界，可能會錯失一個時代。隨即他提出了“運籌學+人工智能”的跨界研究方向。

這個判斷，一開始並非所有人都認同。

“會不會兩頭都做不成？”

“轉型風險太大了！”

…………

“科研不能守著老領域，要緊跟國家需求！”質疑聲中，楊新民選擇帶頭“啃硬骨頭”。他制訂團隊學習計劃，帶著團隊每周研討，到中國科學院、清華大學等單位取經。

然而，失敗接踵而至。團隊初期嘗試將運籌學融入神經網絡訓練，卻因算法缺陷導致模型收斂變慢，實驗不得不一次次推倒重來。

為攻克自適應學習率算法瓶頸，團隊常常泡在實驗室，為參數怎麼調爭得面紅耳赤。最終，楊新民帶領大家回到最基本的數學原理，從深夜推演到天明，重新設計出一套參數調節邏輯。上百次實驗后，新算法讓神經網絡訓練效率提升40%，成為核心突破。

與此同時，團隊又在向量最優化領域建立起局部解與全局解的理論關系，為非凸規劃問題提供全新理論框架。這一成果獲得了2018年國家自然科學獎二等獎，在西部地方高校中首次摘得該項殊榮。2019年，楊新民還牽頭獲批國家自然科學基金重大項目，填補了西部地方高校空白。

“想要在專業領域做出成果，需要敢闖敢試，迎難而上，這樣才能推動科研實現關鍵跨越。”楊新民說。

憑借這樣的科研態度，團隊已在多個領域實現跨越發展：最優化理論與方法團隊面向領域內國際前沿重大基礎性問題，發表的論文被國內外著名刊物引用超5000次﹔流形上的幾何與分析團隊在頂級期刊發表論文60余篇﹔微分方程與動力系統研究團隊相關成果解決了國際難題，被國際數學家大會邀請報告人A.Navas評價為“微分方程領域的重要突破”……

“科學計算是與理論推導和實驗驗証同等重要的三大科研手段之一，它通過數值模擬和數據分析，為科學研究開辟了全新路徑。”重慶師范大學數學科學學院教授李小林說，他正在參與研究一種靈活高效的無網格計算方法，為復雜數學物理方程的求解提供精准可靠的算法支持，將助力破解空氣動力學、高速碰撞模擬、復雜流體運動等領域的科學工程難題。

走出象牙塔，把數學寫進城市運行的精密腳本

2020年2月，重慶國家應用數學中心成立。“數學必須走出象牙塔，服務現實需要。”楊新民說，想搞好科研，還要應對好實驗室之外的考驗。於是，之后兩年時間裡，他帶隊走訪企業200多次，平均每周就要進企業兩三回。

在長安汽車，雙方反復討論40多次，才最終凝練出可攻關的問題模型。其中，“復雜條件下自動駕駛實時軌跡優化問題”和“電動汽車動力電池熱安全的混沌模型及故障預測”兩個問題入選重慶市科學技術局“揭榜挂帥”項目榜單，邁出了從需求到問題再到攻關的關鍵一步。

這一經歷讓楊新民體會到，要做好數學的應用，就要真正凝練問題、吃透問題、解決問題，這需要耗費大量的時間和精力，要有一支願意走出校園、深入企業一線、為推動應用數學落地傾力付出的研究隊伍。

楊新民做了一個決定——辭去副校長職務，專職帶隊。如今，重慶國家應用數學中心已會聚來自海內外高校的博士及博士后全職研究人員27名，擁有專兼職研究人員、碩博研究生及研究助理等超200名，培育8個交叉研究團隊，將合作研究拓展至多個關鍵領域。高性能超快藍光激光器獲得華為實驗室連續資助﹔“大規模復雜電力系統運行可靠性的數學模型與優化算法”破解電網運行難題﹔信控平台和智能信號機智能交通項目中標總經費超過1億元﹔基於多模態AI的肺部疾病智能診療系統成功研發。

在交通上，在醫院裡，在電力系統中，數學正悄然發揮著作用。當前，重慶國家應用數學中心副教授皮家甜正在利用大數據與數學模型，找出交通流變化的玄機，打造具備自主學習、決策、協同能力的交通信號控制智能體，以應用數學與人工智能技術攻堅超大城市交通擁堵治理難題。

“我們自研的區域交通流平衡紅綠燈自適應控制系統已落地應用。”皮家甜說，團隊將聯合企業、交巡警構建“科學研究—技術攻關—中試驗証—落地應用”的全鏈條研究體系，讓路口紅綠燈變得更智能、群眾出行更便捷。

經過團隊的持續攻堅，數學從實驗室走進了城市治理、產業升級的領域裡，融入到現實生活的運轉之中。

從解題到解困，讓數學嵌進生活的每個角落

“科研不是閉門造車，要在解決真問題中成長。”重慶師范大學2023級博士生張柯對楊新民的這句話記憶深刻。當他第一次跟著楊新民走進長安汽車調研時，工程師拋出的問題很現實——自動駕駛車輛在極端情況下，如何實現更快、更安全的緊急避讓？

張柯一度無從下手。

“先別急。”楊新民引導他從“約束最優控制模型”出發，結合強化學習算法，反復推演和修正。經過多次探索，他們最終使車輛緊急避讓響應速度提升15%以上。

在距學校300多公裡的重慶市黔江區石家鎮中心小學的教室裡，扑克牌魔法般變成老師解釋概率問題的工具﹔彩色積木的一次次變形，讓孩子們聽懂了什麼叫幾何。

這是重慶師范大學數學科學學院教授張文萌組織的數學支教團開設的數學興趣課堂。在他們的課堂上，概率不再是抽象的數字，空間也不再僅僅停留在課本裡。

“我們要讓孩子們愛上數學。”多年來，張文萌將研究目光投向數學在基礎教育和日常生活中的應用。團隊諸多師生走進山區學校，用生動案例拆解復雜數學原理，讓枯燥的公式變得鮮活有趣。

在老師的影響下，重慶師范大學碩士研究生魏小琴畢業后沒有選擇留在城市，而是扎根山區，成為一名基層數學教師。如今，她已成長為當地學校的教學骨干，繼續把那副扑克牌和積木背后的數學概念，教給更多孩子。

類似讓數學公式“落地”的故事，在團隊中不斷發生。

在楊新民的帶領下，重慶師范大學數學科學學院教授羅萍把思政元素嵌入真實數學應用場景，讓課堂圍繞“解決什麼問題”展開﹔重慶師范大學數學科學學院教授劉立漢則以一流本科課程為載體，把培養學生解決現實問題的數學能力，作為對接社會復合型人才需求的核心抓手﹔重慶師范大學數學科學學院教授趙克全以真實工程問題為牽引，將重慶建工領域的智能調度需求轉化為可計算、可驗証的數學模型，為工程決策提供了可用方案……

“數學支撐科技創新，應用賦能產業發展。”對團隊而言，重要的不僅是解出了多少道題，更是讓數學真正服務好社會。“未來，團隊將持續推動數學應用落地研究與學科交叉融合，在更廣泛、更深層次領域服務國家戰略以及重慶區域發展需求。”楊新民說。

（記者 李宏 張國聖）

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