10月14日，兩江新區(qū)長(zhǎng)安科技產(chǎn)業(yè)園，重慶國(guó)家應(yīng)用數(shù)學(xué)中心的數(shù)學(xué)家們正和長(zhǎng)安汽車(chē)工程師討論問(wèn)題。首席記者 龍帆 攝/視覺(jué)重慶
數(shù)學(xué)被譽(yù)為“自然科學(xué)的皇冠”，當(dāng)數(shù)學(xué)家集體“破圈”走向產(chǎn)業(yè)界、和企業(yè)合作時(shí)，他們往往能掌握破舊立新的“關(guān)鍵密碼”。
在2025世界智能產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上，一項(xiàng)“紅外夜視安全智能感知系統(tǒng)”成果在長(zhǎng)安汽車(chē)“前瞻科技”專(zhuān)區(qū)展臺(tái)首次亮相。
這套系統(tǒng)由長(zhǎng)安汽車(chē)與重慶國(guó)家應(yīng)用數(shù)學(xué)中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)重慶中心）團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)，利用紅外熱成像技術(shù)，讓汽車(chē)裝上“透視眼”，從而“看”得更清楚、行駛更安全。有了數(shù)學(xué)“國(guó)家隊(duì)”的加持，該系統(tǒng)集成的多個(gè)原創(chuàng)紅外視覺(jué)感知算法，均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
是工程問(wèn)題更是數(shù)學(xué)問(wèn)題
長(zhǎng)安的一些問(wèn)題“卡”在數(shù)學(xué)上
重慶中心主任、重慶師范大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)重師）教授楊新民是應(yīng)用數(shù)學(xué)博士出身，已深耕數(shù)學(xué)領(lǐng)域40余年。2021年，他還多了一個(gè)身份：長(zhǎng)安汽車(chē)獨(dú)立董事。
一家汽車(chē)央企，為何邀請(qǐng)一位數(shù)學(xué)家擔(dān)任獨(dú)立董事？這還得從頭說(shuō)起。
2020年2月，科技部公布首批13個(gè)國(guó)家應(yīng)用數(shù)學(xué)中心名單。重慶中心作為其中之一，由重師牽頭，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、北京大學(xué)、重慶大學(xué)等高校、院所和企業(yè)共建，楊新民擔(dān)任主任。
“國(guó)家應(yīng)用數(shù)學(xué)中心的建設(shè)使命，是要加強(qiáng)數(shù)學(xué)家與其他領(lǐng)域科學(xué)家及企業(yè)家的合作與交流，聚焦、提出、凝練和解決一批國(guó)家重大科技任務(wù)、重大工程、區(qū)域及企業(yè)發(fā)展重大需求中的數(shù)學(xué)問(wèn)題。想要解決問(wèn)題，首先要找到問(wèn)題?！痹跅钚旅窨磥?lái)，關(guān)在實(shí)驗(yàn)室里是找不出問(wèn)題的，一定要走出去。
楊新民從學(xué)校數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)與信息等相關(guān)學(xué)院抽調(diào)了幾位老師，開(kāi)始對(duì)包括長(zhǎng)安汽車(chē)在內(nèi)的40多家企事業(yè)單位進(jìn)行走訪(fǎng)調(diào)研。
隨后的大半年時(shí)間，重慶中心與長(zhǎng)安汽車(chē)團(tuán)隊(duì)展開(kāi)了40余次反復(fù)研討，提出多個(gè)汽車(chē)制造中的關(guān)鍵數(shù)學(xué)問(wèn)題。其中，“復(fù)雜條件下自動(dòng)駕駛實(shí)時(shí)軌跡優(yōu)化問(wèn)題”獲批2021年重慶市科技局“揭榜掛帥”項(xiàng)目。
“在汽車(chē)研發(fā)過(guò)程中，其實(shí)有很多數(shù)學(xué)問(wèn)題。但研發(fā)團(tuán)隊(duì)很少把這些問(wèn)題看作數(shù)學(xué)問(wèn)題，而是當(dāng)作工程問(wèn)題來(lái)看待?！睍r(shí)任長(zhǎng)安汽車(chē)工程研究總院總經(jīng)理的詹樟松談道，正是與數(shù)學(xué)“國(guó)家隊(duì)”的合作，讓長(zhǎng)安汽車(chē)看到：原來(lái)許多“卡脖子”問(wèn)題，歸根到底都“卡”在數(shù)學(xué)上。
數(shù)學(xué)家的加入，成為長(zhǎng)安汽車(chē)創(chuàng)新發(fā)展的“助推器”，長(zhǎng)安汽車(chē)也加大了合作投入：對(duì)重慶中心牽頭承擔(dān)的市級(jí)“揭榜掛帥”項(xiàng)目予以資助；主動(dòng)提出成立重慶中心汽車(chē)研究中心；從2022年起招收數(shù)學(xué)類(lèi)博士……
這些投入讓長(zhǎng)安汽車(chē)嘗到了“甜頭”：一項(xiàng)由重慶中心團(tuán)隊(duì)開(kāi)展的變速器研究，通過(guò)優(yōu)化變速器控制算法，使變速器質(zhì)量問(wèn)題的數(shù)量降低60%，整車(chē)問(wèn)題降低8%，節(jié)約上千萬(wàn)元售后成本，助力長(zhǎng)安汽車(chē)登上“第四屆世界十佳變速器”榜單。
集裝箱堆存問(wèn)題
本質(zhì)上是數(shù)學(xué)組合優(yōu)化問(wèn)題
“如果沒(méi)有他們，我們的問(wèn)題可能到現(xiàn)在還沒(méi)解決！”提起這些年與數(shù)學(xué)家的合作，重慶果園集裝箱碼頭有限公司信息部部長(zhǎng)孫曉馳感慨道。
近年來(lái)，果園港雖“上新”了很多智慧化手段，但一些問(wèn)題始終沒(méi)得到有效解決。例如，碼頭堆場(chǎng)集裝箱堆存問(wèn)題是個(gè)“老大難”。孫曉馳介紹，過(guò)去他們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)集裝箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)做過(guò)算法迭代、系統(tǒng)優(yōu)化，起初很有效，但很快就遇到了瓶頸，翻箱率降不下來(lái)，作業(yè)效率提升不上去。
2023年9月，重慶中心與果園港簽訂數(shù)智化合作框架協(xié)議。隨后，重慶中心“愛(ài)優(yōu)化”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人楊有帶隊(duì)進(jìn)駐碼頭蹲點(diǎn)，像工人一樣上下班，一蹲就是幾個(gè)星期。
最終，楊有團(tuán)隊(duì)形成一份長(zhǎng)達(dá)70多頁(yè)的調(diào)研報(bào)告，針對(duì)碼頭生產(chǎn)指揮調(diào)度、碼頭作業(yè)歷史大數(shù)據(jù)挖掘等問(wèn)題進(jìn)行了深入分析。
“集裝箱的堆存問(wèn)題，本質(zhì)上是數(shù)學(xué)組合優(yōu)化問(wèn)題?！睏钣姓f(shuō)，他們用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法精準(zhǔn)描述應(yīng)用場(chǎng)景，首次將數(shù)模融合的AI模型用于港口作業(yè)，為集裝箱裝卸提供了更加科學(xué)高效的存儲(chǔ)選位方法。
2024年，果園港翻箱率同比下降6.2%，港口綜合作業(yè)效率同比提升1.7%。一行行數(shù)字、公式和代碼，變成破解企業(yè)痛點(diǎn)的“關(guān)鍵密碼”。
在重慶果園集裝箱碼頭有限公司的一間工作室里，有一面知識(shí)產(chǎn)權(quán)墻。一張“基于堆存行為特征的集裝箱存儲(chǔ)選位方法”的國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利證書(shū)，占據(jù)“C位”。這項(xiàng)今年5月授權(quán)的專(zhuān)利，也是公司獲得的首個(gè)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。
“數(shù)學(xué)+”打破學(xué)科壁壘
公式符號(hào)成為解決難題的“利器”
如今，駕車(chē)行駛在重慶高新區(qū)，有了更“絲滑”的體驗(yàn)。自從“智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)及平臺(tái)”上線(xiàn)運(yùn)行后，該區(qū)10余個(gè)路口的車(chē)輛最大排隊(duì)長(zhǎng)度降低20%、通行速度提升15%。
這項(xiàng)創(chuàng)新成果，由重慶中心與中國(guó)電信旗下中電智安科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中電智安）聯(lián)合開(kāi)發(fā)。之所以有此效果，是因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)結(jié)合運(yùn)籌學(xué)最優(yōu)化方法及人工智能算法，自主研發(fā)出“秒級(jí)”實(shí)時(shí)自適應(yīng)交通信號(hào)算法庫(kù)，讓紅綠燈等交通信號(hào)設(shè)備有了更聰明的“大腦”，能夠根據(jù)實(shí)時(shí)采集的交通流量、排隊(duì)長(zhǎng)度、車(chē)速等數(shù)據(jù)，對(duì)交通信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化。
僅2024年，該成果就助力中電智安中標(biāo)西藏昌都、新疆哈密等智能交通項(xiàng)目，總金額超億元。
“加入這個(gè)團(tuán)隊(duì)，能讓自己的科研成果產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值?！逼ぜ姨鹗菙?shù)學(xué)與智能交通團(tuán)隊(duì)的核心骨干，人工智能專(zhuān)業(yè)背景出身，原是重師計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院教師。2021年3月，他被選聘為重慶中心專(zhuān)職研究人員，成為最早的“國(guó)家隊(duì)”隊(duì)員之一。
事實(shí)上，團(tuán)隊(duì)的其他成員，也來(lái)自應(yīng)用數(shù)學(xué)與運(yùn)籌學(xué)、交通工程、電氣工程、人工智能等不同學(xué)科。正是以“數(shù)學(xué)+”打破學(xué)科壁壘，深度跨界融合，他們不斷取得原創(chuàng)性、引領(lǐng)性成果，讓數(shù)學(xué)真正“用”起來(lái)、“活”起來(lái)，不是高冷的公式、抽象的符號(hào)，而是解決現(xiàn)實(shí)難題的“利器”。
如今，在超大城市“治堵”的問(wèn)題上，他們又將目光投向了應(yīng)急車(chē)道。
“我們研發(fā)的應(yīng)急車(chē)道智慧動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了道路資源分時(shí)、分段的動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置、高效利用?！逼ぜ姨鸾榻B，目前，該系統(tǒng)已在重慶多個(gè)易堵路段試點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)交通管理理念和技術(shù)的雙重創(chuàng)新。
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