重庆国家应用数学中心五周年宣传片
五年深耕破壁垒 数智融合启新程
——重庆国家应用数学中心建设五周年纪
今年是重庆国家应用数学中心获批建设五周年。作为科技部首批支持建设的13个国家应用数学中心之一、重庆市基础科学领域首个国家级科技创新平台，科技部在《国家应用数学中心建设方案》中明确了其建设使命：聚焦国家重大战略需求、凝练并破解产业发展中的关键数学问题，提升数学支撑经济社会创新发展的能力与水平。
五年来，中心遵循科技部建设要求，紧扣国家战略方向，坚持以区域发展需求和企业实际难题为牵引，主动深入生产一线，推动数学建模、优化算法与产业实际深度融合，走出了一条从无到有、从摸索到成长的实干之路。
为在数学服务国家战略和经济社会发展这条道路上走得更远更好，我们对过去几年的建设工作进行了系统梳理与阶段性总结。希望借此回顾，凝练出推动应用数学更好落地见效的经验与方法，为国家进一步探索数学与产业深度融合、赋能经济社会高质量发展的路径，提供一个可供参考的鲜活实践。
01破壁启航：摸着石头过河的艰难探索
2020年2月，科技部正式批准首批国家应用数学中心建设。为尽快找准企业“卡脖子”痛点难点，摸清数学技术可发挥作用的实际应用场景，同年3月，尽管国内疫情形势严峻，大多数人闭门不出，但时不我待的紧迫感却让中心主任杨新民带队主动出击，开始了密集的企业走访调研。从国内率先做出机场人脸识别设备的云从科技以及中科院重庆绿色智能研究院开始，他们先后走访了超过40家企事业单位，迈出了数学赋能产业探索的第一步。
“前两年，我们与企业开展的交流累计超过200次，平均下来每周就有2到3次。”杨新民回忆道。高频次交流的背后，是国家对数学赋能产业的深切期待，也源于中心的建设使命——应用数学必须走出象牙塔，紧扣产业重大需求和企业实际问题，着力破解“卡脖子”难题，切实服务地方经济社会发展。
然而，将产业界的实际需求凝练为清晰的数学问题，并非易事。杨新民坦言：“如何有效地将企业的需求凝练为关键数学问题，是推动应用数学落地面临的首要挑战。”
这一点，在中心与长安汽车的合作中得到了充分体现。2021年，中心承办CSIAM“第二届数学促进企业创新发展论坛”，论坛上计划发布“智能制造行业的十个数学问题”。这也成为中心与长安汽车正式携手，共同探索将大型国企的现实需求转化为数学科学问题的契机。为精准提炼出汽车制造中的关键数学问题，双方团队反复研讨超过40次，最终凝练出多个具有代表性的待解决数学问题。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”两个问题不仅在论坛上成功发布，随后更入选重庆市首批“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。
经过前期与企业行业的频繁交流和研讨，杨新民深刻体会到，要做好数学的应用是一件很难的事情。要真正凝练问题、吃透问题、解决问题，需要耗费大量的时间和精力，要有一支愿意走出讲台和办公室，深入企业一线，沉下心来为推动应用数学落地倾力付出的研究队伍。
面对国家的要求、市委、市政府的期待和来之不易的平台，作为科学家和中心主任的杨新民，深感“要把中心建好”这一重担，是自己人生中的一项重要使命。他反复思考中心建设由谁来带着干？如何干？经过深思熟虑，他毅然决定：辞去副校长职务自己带着干，组建实体机构扎实干！
然而，组建研究队伍的艰难程度远超预期。面对诸多现实挑战——如何理解和找准“卡脖子”问题的本质，如何将工程难题准确提炼为数学科学问题，如何在与企业交流中突破隔阂并实现真正融合，以及如何将科研范式从传统的发论文报项目，转向以解决实际问题为导向的“有效可用”，……这些未知的领域，让没有接触过应用数学落地研究的科研人员望而却步，就连早期曾跟随杨新民一同走访过企业的研究人员也同样心中没底。
2020年9月，中心正式启动实体化运行。在随后的半年多时间里，研究人员的招聘始终无人问津，进展缓慢。最终，在各级政策的大力支持和学校的持续推动下，直至2021年3月，中心才从校内遴选出首批8名研究人员。
如今，在学校和各级部门的关心支持下，经过几年的发展，中心队伍不断壮大，已汇聚来自北京大学、清华大学、中国科学院大学、哈尔滨工业大学、香港理工大学、新加坡国立大学、比利时根特大学等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，建成了一支结构合理，聚焦数学及应用研究的高水平科研力量。
02科研立身：从理论高度到产业深度
数学应用要落地，离不开坚实的理论支撑。五年来，中心坚持面向国家战略需求，牵头承担了包括“最优化问题的人工智能方法”国家自然科学基金重大项目、重点项目、与香港研究资助局联合资助项目，国家重点研发计划“数学和应用研究”重点专项等在内的国家级项目17项，省部级重点项目30余项。发表高水平论文120余篇，研究成果在国内数学权威期刊《中国科学：数学（英文版）》以专辑形式刊出，出版专著获国家出版基金资助，杨新民主任荣获中国运筹学会最高科学技术奖——终身成就奖。这些高级别项目的研究和高水平成果的产出，奠定了数学应用的理论根基，为数学和人工智能解决科学问题提供了底层算法和有力支撑。
理论的高度，最终要落地为应用的深度。依据科技部建设方案要求，杨新民带领团队立足重庆产业优势，凝练了中心的四个重点研究方向：数学与先进制造、智能交通、信息科学、生物医学。过去几年里，团队主动将数学建模、优化算法与产业实际深度融合，将数学智慧转化为突破“卡脖子”难题的钥匙，推动研究成果在多个典型场景中落地见效。
汽车领域
在汽车领域，中心与长安汽车在高级别项目联合攻关、应用数学赋能汽车制造升级、智能汽车前瞻技术储备等方面开展了多层次合作，并让大型央企意识到数学对企业创新发展的重要性。
2021年，首个市级“揭榜挂帅”项目《复杂条件下自动驾驶轨迹实时优化问题》开启了中心与长安汽车的深度合作。该项目针对分层式和端到端式决策架构存在的问题，构建约束最优控制模型，并设计出基于强化学习的优化算法，使复杂交通条件下自动驾驶安全通过率提升5%以上。
2022年，长安汽车委托中心团队开展了“基于大数据的DCT液压预测与自适应控制优化”研究，联合研发的DCT自进化学习动力应用，成功优化变速器控制算法，在变速器产线MES超融合系统中实现部署，年产90万台，助力长安汽车荣登“第四届世界十佳变速器”榜单。为此，长安汽车官方专门拍摄宣传片，介绍中心以应用数学赋能汽车，让自进化动力照进现实。
中心与长安汽车的深度合作，不仅使企业深刻地意识到数学对其创新发展的重要性，还促进企业主动承担和参与应用数学类别的国家重点研发计划。在此类高级别项目中，中心与长安汽车开展协同攻关，2023年双方共同承担了2项国家重点研发计划“数学和应用研究”重点专项“揭榜挂帅”项目。其中，在长安汽车牵头的“基于智能优化的自动驾驶决策控制方法”项目中，中心团队主持承担了“决策规划最优控制模型的构建及智能优化求解方法”课题；在另一项“面向智能汽车研发需求的科学计算与模拟仿真软件”项目中，中心与长安汽车一同作为参与单位，主持承担了“面向智能汽车复杂优化问题的多目标优化与最优控制求解平台”课题，共同为智能汽车在复杂优化问题的多目标优化与最优控制提供最优解。
2025年，中心团队基于车用红外夜视安全技术研发的“红外夜视安全智能感知系统”亮相世界智能产业博览会长安汽车“前瞻科技”专区展台。该系统集成了多个原创性算法，其红外预警系统目标识别准确率、预警准确率均达到国内领先水平，可在复杂天气与光照条件下准确感知周围环境，为夜间行人碰撞预警、大雾下的前车碰撞预警等应用提供核心技术支撑。此外，双方还在汽车座舱声场分区控制、危险驾驶姿态检测等领域开展了系列卓有成效的横向合作。
为更好地以应用数学赋能智能汽车制造，长安汽车成立了重庆国家应用数学中心汽车研究中心，并于2022年起招收数学领域的博士。2021年至今，中心主任杨新民被重庆长安汽车股份有限公司聘请为独立董事，并连续4年出席长安汽车年度业绩发布会，介绍企业科技创新工作，推动数学技术与产业实践深度融合。
港口领域
在港口物流领域，中心团队成果助力全国最大的内河枢纽港“果园港”数智化升级。
果园港——我国最大的内河水、铁、公联运港，港口岸线2800米，已建成前沿16个5000吨级泊位，是支撑重庆作为“一带一路”、长江经济带、西部陆海新通道和西部大开发等国家战略交汇点的重要枢纽大港。2016年1月4日，习近平总书记视察果园港时指出：“这里大有希望”，并寄语“三个好、四个一流和三个服务好”(要把港口建设好、管理好、运营好，以一流的设施、一流的技术、一流的管理、一流的服务，为长江经济带发展服务好，为“一带一路”建设服务好，为深入推进西部大开发服务好。
为助力港口智能化升级，自2021年7月起，杨新民率领数学、计算机等领域专家，多次走访对接港口管理部门。面对团队初期在智能码头领域经验不足、对产业实际熟悉不够的挑战，杨新民带领团队积极补课，主动请教行业专家，系统提升专业认知与研究水平。2023年8月，双方签订数智化合作框架协议，同年10月，为精准破解现实难题，中心“爱优化”团队负责人带队驻场果园港开展深入调研，把码头上的7种作业类型全都体验了一遍，针对场桥繁忙度、堆场策划、场桥调度、港口标准等关键环节遇到的“卡脖子”难题开展反复研讨，把所有问题摸得一清二楚。
2024年12月，通过引入数学建模、人工智能与大数据技术，团队首次将数模融合的 AI 模型用于港口作业，成功实现集装箱生产管理系统（TOS）核心算法的重大升级：果园港内外集卡等时同比缩短10%，翻箱率同比下降6.2%，作业效率得到显著提升。双方联合申请了《一种基于繁忙度的集装箱场桥作业任务分配办法》等多项发明专利，为内河港口智能化管理提供了重要技术支撑。
今年9月，果集司主要负责人在“2025 智慧港口大会”上分享智慧港口建设经验，盛赞中心与果园港合作研究成果为该司荣获“四星智慧港口”所作的贡献，并评价所取得的相关突破使港口管理从传统“经验判断”全面转向“数据驱动”，每一步智能运算都在推动资源配置的动态优化，真正激活了港口“最强大脑”。
智能交通领域
在智能交通领域，中心聚焦从信号灯优化到应急车道动态管控等方向，推动数学技术与超大城市交通拥堵治理深度融合。
早在2018年初，时任重庆师范大学副校长的杨新民就关注到，可借助大数据与人工智能技术优化交通信号控制，缓解城市道路拥堵。他随即带领人员联合沙坪坝区交巡警支队、重庆攸亮科技有限公司，围绕匝道控制等实际场景，构建了数据模型双驱动的智能信号控制模型与算法。该模型集成在信号控制系统并在重庆市南岸区示范应用后成效显著，有效提升区域通行效率30%，获南岸区交巡警支队致信肯定。该成果经过多轮激烈竞争，成功入围2023年国际运筹学会联合会（IFORS）运筹学进展奖全球终审答辩展示，体现出国际学界对其应用价值的认可。
中心成立后，持续深化在数学与智能交通方向的研发布局。2022年起，中心团队与中国电信旗下中电智安科技有限公司合作，经过多轮技术迭代，将自主研发的“秒级”实时自适应交通信号算法库集成至联合研发的信号机与控制平台。该套设备于2024年成功支撑企业中标西藏昌都、新疆哈密等智能交通项目，总经费超1亿元。同年，双方共同成立“中电智安应用数学实验室”，并联合交通管理部门设立“西部科学城交通管理创新实验室”，系统推进智能交通技术研发。在2025年智博会“云改数转智惠”战略升级智惠系列产品发布会上，中心与中电智安联合发布“智能交通信号控制系统及平台”。目前，该平台已在重庆高新区8个路口常态化运行，并在9个路口开展测试。根据实际运行测试，该系统可降低路口最大排队长度降低20%、提升通行速度15%、减少平均延误时间10%，能有效实现城市交通的智能化与精细化管理，即将形成区域交通流平衡下的多路口自适应智能体。
高速公路应急车道同样牵动着中心的神经。
2024年全国两会期间，全国政协委员、中心主任杨新民提交的《加强应急车道高效利用 缓解高速公路拥堵难题》提案，获交通运输部等部门高度重视和人民政协报等媒体高度关注。随后的一年多时间里，杨新民带领智能交通团队与市公安局交通管理部门进行了多次研讨，并在试点应急车道开展了多轮现场勘验测试，最终研发出“应急车道智慧动态管控系统”。
该系统依托雷达感知、交通流理论和AI算法，能有效实现对路段交通态势的精准预测与应急车道的动态启闭。目前，该系统已在重庆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点并取得明显成效——日均引导超3万车次共享应急车道，高峰拥堵时间平均缩短45分钟。这一成功实践打破了以往对应急车道“非开即闭”的静态管理模式，实现了道路资源分时、分段的动态优化配置，是交通管理理念和技术的双重创新。
中心在上述领域取得的成果，是应用数学赋能产业发展的典型实践缩影。近年来，中心团队积极响应国家战略需求，精准对接产业实际需要，将合作研究拓展至多个关键领域：在激光技术方面，获得华为实验室连续两轮资助；在电力系统方向，携手国家电网牵头承担国家重点研发计划；在智慧金融领域，与国家高新技术企业马上消费金融股份有限公司合作开展人工智能赋能金融业务的创新探索；在生物医学方面，联合多家三甲医院、高校与科研院所协同攻关……持续推动数学在更广范围、更深层次上服务国家战略与区域发展需求。
03平台聚力：构筑创新生态，培养应用数学创新型人才
五年来，中心积极搭建数学与产业对接的高水平交流平台，先后举办“数学促进企业创新发展论坛”“数学促进经济社会发展高峰论坛”“首届数学与人工智能科学大会”“先进控制与优化理论及应用会议”等学术活动120余场，为数学家、企业家与行业专家构建起常态化的对话机制，促进理念交融与跨界合作。
在科技部建设方案的指引下，中心着力构建多层次、跨学科的育人体系。目前已拥有教育部“111”创新引智基地、最优化与控制教育部重点实验室、全国博士后科研流动站等一批高水平平台。中心主任杨新民教授领衔获批“全国高校黄大年式教师团队”，树立了立德树人、研以致用的典范。中心还与多家企业共建联合研发载体，包括重庆国家应用数学中心汽车研究中心、供应链与运筹学重点实验室、中电智安应用数学实验室、认知智能与数智金融重庆市重点实验室、医疗大数据与应用数学联合实验室等，为应用数学创新型人才培养提供了从理论创新到技术实战的全链条支撑体系。
在研究生培养方面，中心自2021年起独立招收博士博士后，2022年起独立招收硕士研究生，2024年新设大数据与人工智能专业硕士项目，精准对接国家战略急需。中心连续多年面向社会举办“人工智能中应用数学方法”“学习优化技术及应用”“最优化方法与程序设计”等免费暑期专题培训，持续为相关领域从业者赋能，推动专业人才队伍成长。
作为全国政协委员，中心主任杨新民还积极建言献策，其《关于支持重庆打造西部科普中心的建议》获市政府与中国科协采纳，并以政府文件的形式正式发布、推进实施。中心还连续两年举办中学生数学建模夏令营，建设应用数学科普馆，组建专业科普团队，以实际行动传播数学文化，提升全民科学素养，为数学的未来播种希望。
04奋进未央：以数学之基，迈向高水平科技自立自强
习近平总书记深刻指出：“基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关。”这一重要论断阐明了数学等基础学科在支撑国家创新体系中的根本性地位。
华为创始人任正非也曾多次强调“这30年，其实我们真正的突破是数学，手机、系统设备是以数学为中心”“随着企业走向行业前沿，我们逐渐步入无人区。接下来唯有依靠基础学科的理论突破，才能找到前行的路。” 这不仅是一家领军企业对数学价值的切身感悟，也道出了当前中国产业界迈向创新深水区的共同心声。
回望过去，我们走过了一段扎实而富有成效的探索历程。站在新的发展阶段，我们清醒地认识到，当前正处在一个科技创新日新月异、产业变革加速推进的时代。应用数学作为连接数学与现实世界的桥梁，在服务国家重大战略需求、推动产业转型升级、孕育颠覆性技术等方面，正发挥着日益重要的作用。
五年探索，重庆国家应用数学中心以实践作答“应用数学之路如何走”这一命题。从长安汽车的智能制造优化，到果园港的智慧物流调度，从城市交通的智能信控优化，到应急车道的动态管控系统——每一项成果都生动诠释了“从产业实际凝练科学问题，以数学技术驱动产业突破”这一路径的可行性与强大生命力。
我们深切体会到，数学赋能产业并无既定轨迹可循，必须扎根实际应用场景，与真实需求深度融合，才能蹚出一条行之有效的实践之路。与此同时，面对加速演进的产业变革和日趋激烈的科技竞争，我们数学学科未来的发展，在牢筑理论根基的同时，还应直面国家战略与产业需求，融入国家重大科技任务与产业创新链条，培养既能仰望星空，又能俯身落地的创新型人才。
展望未来，我们坚信，数学作为科技创新的基石与核心竞争力，必将助力更多中国企业突破“无人区”，在高水平科技自立自强的道路上行稳致远。我们期待，在不远的将来，中国能涌现出更多如华为一样的世界级企业。中心也将继续沿着应用数学赋能经济社会发展之路，脚踏实地、深耕不辍，为推动数学真正成为产业升级与区域发展的核心动能戮力前行！
