隨機復雜機構(gòu)與數(shù)據(jù)科學重點實驗室介紹
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特別推薦：
實驗室在數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院的定位
凝聚數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院內(nèi)從事隨機復雜結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分析研究的科研骨干，集中力量開展研究，通過研究領(lǐng)域和方向的交叉，形成在全國具有引領(lǐng)輻射作用在國際上具有重要影響的研究平臺, 推動相關(guān)領(lǐng)域和科學前沿問題的研究, 應用于中科院和國家戰(zhàn)略高技術(shù)的研發(fā)和社會公益性研究，培養(yǎng)一支相關(guān)研究領(lǐng)域具有國際領(lǐng)先水平的研究隊伍，大力提升中科院和我國在這些領(lǐng)域的國際地位。
對數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院的作用
進一步提升數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院內(nèi)隨機復雜結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)研究這一全國優(yōu)勢學科方向的發(fā)展水平和科研隊伍的整合程度, 加強該研究方向與數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院內(nèi)其他學科方向和中科院其他研究所相關(guān)學科方向的交叉融合和相互協(xié)作, 大力提高該研究方向研究承擔中科院和國家任務、滿足國家需求、面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場做出突出貢獻的能力, 為數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院早日成為國家知識創(chuàng)新體系中最優(yōu)秀的單元和國際一流研究機構(gòu)做出卓越貢獻。
發(fā)展過程
上世紀七十年代，國家成立了直屬于國務院的應用數(shù)學推廣辦公室，在著名數(shù)學家華羅庚教授帶領(lǐng)下到全國推廣"雙法"（即統(tǒng)籌法和優(yōu)選法），為多個行業(yè)提高精度與效率、優(yōu)化配方、縮短工期與節(jié)約成本等做出了顯著貢獻，獲得1978年全國科學大會一等獎。
1978年由中科院應用數(shù)學研究所方開泰副所長、中科院數(shù)學研究所王元所長在七機部三個項目的推動下創(chuàng)造了隨機復雜數(shù)據(jù)分析中實驗設計的新理論方法：均勻設計方法；該方法被廣泛用于計算機仿真試驗，未知模型的工業(yè)和實驗室試驗，及有約束的混料試驗，幾十倍、上百倍地減少試驗次數(shù)，在國防工業(yè)和航天工業(yè)等行業(yè)取得了顯著效益；為此于1994年專門成立了"中國數(shù)學會均勻設計分會"。
1993年中科院應用數(shù)學研究所在當時的周光召院長轉(zhuǎn)達院黨組務虛會的鼓舞下，成立了以研究隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)為目標、以馬志明研究員為主任的"概率論在數(shù)學物理中的應用青年研究中心"，并在此基礎上于1994年成立了13個院級青年實驗室之一的 "中國科學院應用數(shù)學研究所概率青年實驗室"；該青年實驗室當年取得了一系列隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)研究的重要成果，在1994年國家科委組織的關(guān)于中科院應用數(shù)學研究所基礎性研究所改革試點工作評估中，被評議組列為首項成果；特別地馬志明研究員因建立擬正則狄氏型理論這一卓越貢獻，于1994年應邀在瑞士世界數(shù)學家大會上做了45分鐘邀請報告。
1998年后，隨著知識創(chuàng)新試點工程的開展和深化，該青年實驗室的原有成員不斷開拓研究領(lǐng)域，大力培養(yǎng)人才，在學術(shù)研究、人才引進與培養(yǎng)和國內(nèi)外學術(shù)交流等方面為本學科的建設做出了令人矚目的成就。目前，該青年實驗室大多數(shù)成員已成為國內(nèi)外隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)研究方面的學術(shù)帶頭人。
2006年，數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院應用數(shù)學研究所根據(jù)學科發(fā)展和建設的需要，通過申請國家基金委創(chuàng)新群體項目調(diào)整與整合了學科研究方向，組成了隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)創(chuàng)新群體并籌建隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)重點實驗室，凝聚力量研究源于經(jīng)濟金融、信息科學和生命科學等領(lǐng)域的隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的理論與方法及其應用；2007年，國家基金委批準支持該創(chuàng)新群體。
特色與優(yōu)勢
實驗室兼具應用基礎理論研究和承擔戰(zhàn)略高技術(shù)與社會公益性任務的雄厚實力：在應用基礎理論研究方面，馬志明院士是國際概率論界著名的擬正則狄氏型理論的創(chuàng)立者之一， 嚴加安院士是一般鞅理論和數(shù)理金融理論的國際知名專家；另外，本實驗室的一批年青科研骨干在無窮維隨機分析、量子信息論的概率基礎、不完全數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、時間序列分析、生物統(tǒng)計與生物信息、隨機復雜網(wǎng)絡等的理論研究方面取得了一系列國際高水平的研究成果。 在承擔戰(zhàn)略高技術(shù)與社會公益性任務方面，在SARS肆虐期間積極組織科研小組參加有關(guān)SARS流行病學預測及SARS對我國經(jīng)濟影響的研究工作，為有關(guān)部門提供了重要的決策依據(jù)；與國家稅務總局和青島太陽軟件公司合作，開展納稅評估模型的研究，在上海、大連等十幾個省市納稅評估中獲得了良好的效果，受到稅務總局主要領(lǐng)導的高度贊揚；主持"新華指數(shù)"的編制和上海證券交易所各類指數(shù)的評價體系；為全國社會保障與養(yǎng)老基金理事會設計資產(chǎn)管理和風險管理系統(tǒng)；主持武器實驗數(shù)據(jù)的現(xiàn)代建模理論與仿真方法研究等。因此，本實驗室在本領(lǐng)域具有國內(nèi)很強的綜合研究實力。
中長期發(fā)展目標及規(guī)劃
通過研究，發(fā)展新的隨機復雜結(jié)構(gòu)的基礎理論，提出新的分析隨機復雜數(shù)據(jù)方法來確定隨機復雜結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)參量，建立相應的統(tǒng)計分析模型，并將其應用于經(jīng)濟金融、信息科學和生命科學等相關(guān)領(lǐng)域。同時，經(jīng)過努力，建立起一支以原創(chuàng)性為目的、有國際水平的研究隊伍，使得本實驗室成為在全國具有引領(lǐng)輻射作用在國際上具有重要影響的隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)研究中心、學術(shù)交流中心和高級人才培養(yǎng)基地。
主要研究內(nèi)容
1. 生命科學中隨機復雜結(jié)構(gòu)的建模與分析：與生命科學領(lǐng)域相關(guān)專家密切合作，瞄準功能基因組學、表觀遺傳學和非編碼核糖核酸等生命科學研究對象中關(guān)鍵的隨機復雜結(jié)構(gòu)，發(fā)展隨機分析、隨機網(wǎng)絡和隨機偏微分方程等方法，以及隨機復雜數(shù)據(jù)的理論與方法，基于相應的數(shù)據(jù)庫識別與分析這些隨機復雜結(jié)構(gòu)。
2. 經(jīng)濟金融與信息系統(tǒng)中隨機復雜結(jié)構(gòu)的建模與推斷：與金融經(jīng)濟和信息科學領(lǐng)域的有關(guān)專家交叉協(xié)作，鎖定復雜經(jīng)濟金融環(huán)境中核心的隨機復雜結(jié)構(gòu)問題（如定價和風險度量等問題），以及海量信息處理及知識挖掘的理論與方法和網(wǎng)絡安全中以隨機復雜結(jié)構(gòu)為支撐的核心問題，對這些隨機復雜結(jié)構(gòu)進行建模與推斷。
3. 隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的基礎理論和方法：以經(jīng)濟金融、信息科學和生命科學等領(lǐng)域內(nèi)關(guān)鍵和核心問題中重要的隨機復雜結(jié)構(gòu)為基礎，建立若干隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的共性理論框架和方法體系，以此來刻畫和分析一些具有重要理論和應用價值的隨機復雜結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)。
實驗室的近期研究工作重點
1. 隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的應用：集中于經(jīng)濟金融、信息科學和生命科學等領(lǐng)域的一些重要問題，具體為：（1）市場中信息不對稱時的內(nèi)部交易；若干金融衍生工具乃至結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品的定價理論、計算與估計，其中包括：標的為多個具協(xié)整關(guān)系資產(chǎn)的衍生品與CDO相關(guān)產(chǎn)品，以及公司違約概率的估計等。（2）網(wǎng)絡搜索引擎設計與分析，軟件測試的一般動態(tài)數(shù)學模型，不同量子信息度量之間關(guān)系的刻畫與應用。（3）生物基因以及蛋白質(zhì)組的差異和功能預測，非編碼區(qū)的遺傳功能及其與編碼基因的關(guān)系，基因與蛋白質(zhì)片段的馬氏隨機場模型與遺傳進化樹的構(gòu)造；生物醫(yī)學中生存分析、風險因素等高維數(shù)據(jù)的算法及統(tǒng)計推斷方法；藥物臨床活性和藥代特征的早期評價和預測網(wǎng)絡計算系統(tǒng)設計。
2. 隨機復雜結(jié)構(gòu)：馬氏過程結(jié)構(gòu)的狄氏型刻畫，隨機網(wǎng)絡的構(gòu)造及特征性質(zhì)；量子態(tài)空間的結(jié)構(gòu)，量子信道的可加性猜測，無窮維量子態(tài)的糾纏，量子不確定性的數(shù)學刻畫等；隨機偏微分方程的不變流形理論中若干核心問題。
3. 隨機復雜數(shù)據(jù)：隨機刪失下死亡示性缺失時生存函數(shù)估計與平均壽命估計、參數(shù)與半?yún)?shù)回歸分析等，隨機刪失下死亡原因信息不完全時比例風險模型、模型統(tǒng)計推斷等，多元縱向刪失和區(qū)間刪失數(shù)據(jù)的半?yún)?shù)和非參數(shù)統(tǒng)計分析方法；高維數(shù)據(jù)模型選擇和變元選擇的LASSO方法和SAD方法，廣義逆回歸和切片逆回歸的降維方法，高維數(shù)據(jù)的半?yún)?shù)模型。
實驗室在數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院的定位
凝聚數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院內(nèi)從事隨機復雜結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分析研究的科研骨干，集中力量開展研究，通過研究領(lǐng)域和方向的交叉，形成在全國具有引領(lǐng)輻射作用在國際上具有重要影響的研究平臺, 推動相關(guān)領(lǐng)域和科學前沿問題的研究, 應用于中科院和國家戰(zhàn)略高技術(shù)的研發(fā)和社會公益性研究，培養(yǎng)一支相關(guān)研究領(lǐng)域具有國際領(lǐng)先水平的研究隊伍，大力提升中科院和我國在這些領(lǐng)域的國際地位。
對數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院的作用
進一步提升數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院內(nèi)隨機復雜結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)研究這一全國優(yōu)勢學科方向的發(fā)展水平和科研隊伍的整合程度, 加強該研究方向與數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院內(nèi)其他學科方向和中科院其他研究所相關(guān)學科方向的交叉融合和相互協(xié)作, 大力提高該研究方向研究承擔中科院和國家任務、滿足國家需求、面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場做出突出貢獻的能力, 為數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院早日成為國家知識創(chuàng)新體系中最優(yōu)秀的單元和國際一流研究機構(gòu)做出卓越貢獻。
發(fā)展過程
上世紀七十年代，國家成立了直屬于國務院的應用數(shù)學推廣辦公室，在著名數(shù)學家華羅庚教授帶領(lǐng)下到全國推廣"雙法"（即統(tǒng)籌法和優(yōu)選法），為多個行業(yè)提高精度與效率、優(yōu)化配方、縮短工期與節(jié)約成本等做出了顯著貢獻，獲得1978年全國科學大會一等獎。
1978年由中科院應用數(shù)學研究所方開泰副所長、中科院數(shù)學研究所王元所長在七機部三個項目的推動下創(chuàng)造了隨機復雜數(shù)據(jù)分析中實驗設計的新理論方法：均勻設計方法；該方法被廣泛用于計算機仿真試驗，未知模型的工業(yè)和實驗室試驗，及有約束的混料試驗，幾十倍、上百倍地減少試驗次數(shù)，在國防工業(yè)和航天工業(yè)等行業(yè)取得了顯著效益；為此于1994年專門成立了"中國數(shù)學會均勻設計分會"。
1993年中科院應用數(shù)學研究所在當時的周光召院長轉(zhuǎn)達院黨組務虛會的鼓舞下，成立了以研究隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)為目標、以馬志明研究員為主任的"概率論在數(shù)學物理中的應用青年研究中心"，并在此基礎上于1994年成立了13個院級青年實驗室之一的 "中國科學院應用數(shù)學研究所概率青年實驗室"；該青年實驗室當年取得了一系列隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)研究的重要成果，在1994年國家科委組織的關(guān)于中科院應用數(shù)學研究所基礎性研究所改革試點工作評估中，被評議組列為首項成果；特別地馬志明研究員因建立擬正則狄氏型理論這一卓越貢獻，于1994年應邀在瑞士世界數(shù)學家大會上做了45分鐘邀請報告。
1998年后，隨著知識創(chuàng)新試點工程的開展和深化，該青年實驗室的原有成員不斷開拓研究領(lǐng)域，大力培養(yǎng)人才，在學術(shù)研究、人才引進與培養(yǎng)和國內(nèi)外學術(shù)交流等方面為本學科的建設做出了令人矚目的成就。目前，該青年實驗室大多數(shù)成員已成為國內(nèi)外隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)研究方面的學術(shù)帶頭人。
2006年，數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院應用數(shù)學研究所根據(jù)學科發(fā)展和建設的需要，通過申請國家基金委創(chuàng)新群體項目調(diào)整與整合了學科研究方向，組成了隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)創(chuàng)新群體并籌建隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)重點實驗室，凝聚力量研究源于經(jīng)濟金融、信息科學和生命科學等領(lǐng)域的隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的理論與方法及其應用；2007年，國家基金委批準支持該創(chuàng)新群體。
特色與優(yōu)勢
實驗室兼具應用基礎理論研究和承擔戰(zhàn)略高技術(shù)與社會公益性任務的雄厚實力：在應用基礎理論研究方面，馬志明院士是國際概率論界著名的擬正則狄氏型理論的創(chuàng)立者之一， 嚴加安院士是一般鞅理論和數(shù)理金融理論的國際知名專家；另外，本實驗室的一批年青科研骨干在無窮維隨機分析、量子信息論的概率基礎、不完全數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、時間序列分析、生物統(tǒng)計與生物信息、隨機復雜網(wǎng)絡等的理論研究方面取得了一系列國際高水平的研究成果。 在承擔戰(zhàn)略高技術(shù)與社會公益性任務方面，在SARS肆虐期間積極組織科研小組參加有關(guān)SARS流行病學預測及SARS對我國經(jīng)濟影響的研究工作，為有關(guān)部門提供了重要的決策依據(jù)；與國家稅務總局和青島太陽軟件公司合作，開展納稅評估模型的研究，在上海、大連等十幾個省市納稅評估中獲得了良好的效果，受到稅務總局主要領(lǐng)導的高度贊揚；主持"新華指數(shù)"的編制和上海證券交易所各類指數(shù)的評價體系；為全國社會保障與養(yǎng)老基金理事會設計資產(chǎn)管理和風險管理系統(tǒng)；主持武器實驗數(shù)據(jù)的現(xiàn)代建模理論與仿真方法研究等。因此，本實驗室在本領(lǐng)域具有國內(nèi)很強的綜合研究實力。
中長期發(fā)展目標及規(guī)劃
通過研究，發(fā)展新的隨機復雜結(jié)構(gòu)的基礎理論，提出新的分析隨機復雜數(shù)據(jù)方法來確定隨機復雜結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)參量，建立相應的統(tǒng)計分析模型，并將其應用于經(jīng)濟金融、信息科學和生命科學等相關(guān)領(lǐng)域。同時，經(jīng)過努力，建立起一支以原創(chuàng)性為目的、有國際水平的研究隊伍，使得本實驗室成為在全國具有引領(lǐng)輻射作用在國際上具有重要影響的隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)研究中心、學術(shù)交流中心和高級人才培養(yǎng)基地。
主要研究內(nèi)容
1. 生命科學中隨機復雜結(jié)構(gòu)的建模與分析：與生命科學領(lǐng)域相關(guān)專家密切合作，瞄準功能基因組學、表觀遺傳學和非編碼核糖核酸等生命科學研究對象中關(guān)鍵的隨機復雜結(jié)構(gòu)，發(fā)展隨機分析、隨機網(wǎng)絡和隨機偏微分方程等方法，以及隨機復雜數(shù)據(jù)的理論與方法，基于相應的數(shù)據(jù)庫識別與分析這些隨機復雜結(jié)構(gòu)。
2. 經(jīng)濟金融與信息系統(tǒng)中隨機復雜結(jié)構(gòu)的建模與推斷：與金融經(jīng)濟和信息科學領(lǐng)域的有關(guān)專家交叉協(xié)作，鎖定復雜經(jīng)濟金融環(huán)境中核心的隨機復雜結(jié)構(gòu)問題（如定價和風險度量等問題），以及海量信息處理及知識挖掘的理論與方法和網(wǎng)絡安全中以隨機復雜結(jié)構(gòu)為支撐的核心問題，對這些隨機復雜結(jié)構(gòu)進行建模與推斷。
3. 隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的基礎理論和方法：以經(jīng)濟金融、信息科學和生命科學等領(lǐng)域內(nèi)關(guān)鍵和核心問題中重要的隨機復雜結(jié)構(gòu)為基礎，建立若干隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的共性理論框架和方法體系，以此來刻畫和分析一些具有重要理論和應用價值的隨機復雜結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)。
實驗室的近期研究工作重點
1. 隨機復雜結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的應用：集中于經(jīng)濟金融、信息科學和生命科學等領(lǐng)域的一些重要問題，具體為：（1）市場中信息不對稱時的內(nèi)部交易；若干金融衍生工具乃至結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品的定價理論、計算與估計，其中包括：標的為多個具協(xié)整關(guān)系資產(chǎn)的衍生品與CDO相關(guān)產(chǎn)品，以及公司違約概率的估計等。（2）網(wǎng)絡搜索引擎設計與分析，軟件測試的一般動態(tài)數(shù)學模型，不同量子信息度量之間關(guān)系的刻畫與應用。（3）生物基因以及蛋白質(zhì)組的差異和功能預測，非編碼區(qū)的遺傳功能及其與編碼基因的關(guān)系，基因與蛋白質(zhì)片段的馬氏隨機場模型與遺傳進化樹的構(gòu)造；生物醫(yī)學中生存分析、風險因素等高維數(shù)據(jù)的算法及統(tǒng)計推斷方法；藥物臨床活性和藥代特征的早期評價和預測網(wǎng)絡計算系統(tǒng)設計。
2. 隨機復雜結(jié)構(gòu)：馬氏過程結(jié)構(gòu)的狄氏型刻畫，隨機網(wǎng)絡的構(gòu)造及特征性質(zhì)；量子態(tài)空間的結(jié)構(gòu)，量子信道的可加性猜測，無窮維量子態(tài)的糾纏，量子不確定性的數(shù)學刻畫等；隨機偏微分方程的不變流形理論中若干核心問題。
3. 隨機復雜數(shù)據(jù)：隨機刪失下死亡示性缺失時生存函數(shù)估計與平均壽命估計、參數(shù)與半?yún)?shù)回歸分析等，隨機刪失下死亡原因信息不完全時比例風險模型、模型統(tǒng)計推斷等，多元縱向刪失和區(qū)間刪失數(shù)據(jù)的半?yún)?shù)和非參數(shù)統(tǒng)計分析方法；高維數(shù)據(jù)模型選擇和變元選擇的LASSO方法和SAD方法，廣義逆回歸和切片逆回歸的降維方法，高維數(shù)據(jù)的半?yún)?shù)模型。