隨機復雜機構與數(shù)據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)科學研究院內從事隨機復雜結構和數(shù)據分析研究的科研骨干，集中力量開展研究，通過研究領域和方向的交叉，形成在全國具有引領輻射作用在國際上具有重要影響的研究平臺, 推動相關領域和科學前沿問題的研究, 應用于中科院和國家戰(zhàn)略高技術的研發(fā)和社會公益性研究，培養(yǎng)一支相關研究領域具有國際領先水平的研究隊伍，大力提升中科院和我國在這些領域的國際地位。
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)科學研究院內隨機復雜結構和數(shù)據研究這一全國優(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)科學研究院內其他學科方向和中科院其他研究所相關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達院黨組務虛會的鼓舞下，成立了以研究隨機復雜結構與數(shù)據為目標、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構與數(shù)據研究的重要成果，在1994年國家科委組織的關于中科院應用數(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域，大力培養(yǎng)人才，在學術研究、人才引進與培養(yǎng)和國內外學術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)成員已成為國內外隨機復雜結構與數(shù)據研究方面的學術帶頭人。
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)新群體項目調整與整合了學科研究方向，組成了隨機復雜結構與數(shù)據創(chuàng)新群體并籌建隨機復雜結構與數(shù)據重點實驗室，凝聚力量研究源于經濟金融、信息科學和生命科學等領域的隨機復雜結構與數(shù)據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SARS流行病學預測及SARS對我國經濟影響的研究工作，為有關部門提供了重要的決策依據；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管理和風險管理系統(tǒng)；主持武器實驗數(shù)據的現(xiàn)代建模理論與仿真方法研究等。因此，本實驗室在本領域具有國內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)展新的隨機復雜結構的基礎理論，提出新的分析隨機復雜數(shù)據方法來確定隨機復雜結構中的結構參量，建立相應的統(tǒng)計分析模型，并將其應用于經濟金融、信息科學和生命科學等相關領域。同時，經過努力，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輻射作用在國際上具有重要影響的隨機復雜結構與數(shù)據研究中心、學術交流中心和高級人才培養(yǎng)基地。
主要研究內容
1. 生命科學中隨機復雜結構的建模與分析：與生命科學領域相關專家密切合作，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鍵的隨機復雜結構，發(fā)展隨機分析、隨機網絡和隨機偏微分方程等方法，以及隨機復雜數(shù)據的理論與方法，基于相應的數(shù)據庫識別與分析這些隨機復雜結構。
2. 經濟金融與信息系統(tǒng)中隨機復雜結構的建模與推斷：與金融經濟和信息科學領域的有關專家交叉協(xié)作，鎖定復雜經濟金融環(huán)境中核心的隨機復雜結構問題（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絡安全中以隨機復雜結構為支撐的核心問題，對這些隨機復雜結構進行建模與推斷。
3. 隨機復雜結構與數(shù)據的基礎理論和方法：以經濟金融、信息科學和生命科學等領域內關鍵和核心問題中重要的隨機復雜結構為基礎，建立若干隨機復雜結構與數(shù)據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構和數(shù)據。
實驗室的近期研究工作重點
1. 隨機復雜結構與數(shù)據的應用：集中于經濟金融、信息科學和生命科學等領域的一些重要問題，具體為：（1）市場中信息不對稱時的內部交易；若干金融衍生工具乃至結構化產品的定價理論、計算與估計，其中包括：標的為多個具協(xié)整關系資產的衍生品與CDO相關產品，以及公司違約概率的估計等。（2）網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系的刻畫與應用。（3）生物基因以及蛋白質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系，基因與蛋白質片段的馬氏隨機場模型與遺傳進化樹的構造；生物醫(yī)學中生存分析、風險因素等高維數(shù)據的算法及統(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絡計算系統(tǒng)設計。
2. 隨機復雜結構：馬氏過程結構的狄氏型刻畫，隨機網絡的構造及特征性質；量子態(tài)空間的結構，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：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)與半參數(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)據的半參數(shù)和非參數(shù)統(tǒng)計分析方法；高維數(shù)據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)據的半參數(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)科學研究院內從事隨機復雜結構和數(shù)據分析研究的科研骨干，集中力量開展研究，通過研究領域和方向的交叉，形成在全國具有引領輻射作用在國際上具有重要影響的研究平臺, 推動相關領域和科學前沿問題的研究, 應用于中科院和國家戰(zhàn)略高技術的研發(fā)和社會公益性研究，培養(yǎng)一支相關研究領域具有國際領先水平的研究隊伍，大力提升中科院和我國在這些領域的國際地位。
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)科學研究院內隨機復雜結構和數(shù)據研究這一全國優(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)科學研究院內其他學科方向和中科院其他研究所相關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達院黨組務虛會的鼓舞下，成立了以研究隨機復雜結構與數(shù)據為目標、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構與數(shù)據研究的重要成果，在1994年國家科委組織的關于中科院應用數(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域，大力培養(yǎng)人才，在學術研究、人才引進與培養(yǎng)和國內外學術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)成員已成為國內外隨機復雜結構與數(shù)據研究方面的學術帶頭人。
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)新群體項目調整與整合了學科研究方向，組成了隨機復雜結構與數(shù)據創(chuàng)新群體并籌建隨機復雜結構與數(shù)據重點實驗室，凝聚力量研究源于經濟金融、信息科學和生命科學等領域的隨機復雜結構與數(shù)據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SARS流行病學預測及SARS對我國經濟影響的研究工作，為有關部門提供了重要的決策依據；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管理和風險管理系統(tǒng)；主持武器實驗數(shù)據的現(xiàn)代建模理論與仿真方法研究等。因此，本實驗室在本領域具有國內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)展新的隨機復雜結構的基礎理論，提出新的分析隨機復雜數(shù)據方法來確定隨機復雜結構中的結構參量，建立相應的統(tǒng)計分析模型，并將其應用于經濟金融、信息科學和生命科學等相關領域。同時，經過努力，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輻射作用在國際上具有重要影響的隨機復雜結構與數(shù)據研究中心、學術交流中心和高級人才培養(yǎng)基地。
主要研究內容
1. 生命科學中隨機復雜結構的建模與分析：與生命科學領域相關專家密切合作，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鍵的隨機復雜結構，發(fā)展隨機分析、隨機網絡和隨機偏微分方程等方法，以及隨機復雜數(shù)據的理論與方法，基于相應的數(shù)據庫識別與分析這些隨機復雜結構。
2. 經濟金融與信息系統(tǒng)中隨機復雜結構的建模與推斷：與金融經濟和信息科學領域的有關專家交叉協(xié)作，鎖定復雜經濟金融環(huán)境中核心的隨機復雜結構問題（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絡安全中以隨機復雜結構為支撐的核心問題，對這些隨機復雜結構進行建模與推斷。
3. 隨機復雜結構與數(shù)據的基礎理論和方法：以經濟金融、信息科學和生命科學等領域內關鍵和核心問題中重要的隨機復雜結構為基礎，建立若干隨機復雜結構與數(shù)據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構和數(shù)據。
實驗室的近期研究工作重點
1. 隨機復雜結構與數(shù)據的應用：集中于經濟金融、信息科學和生命科學等領域的一些重要問題，具體為：（1）市場中信息不對稱時的內部交易；若干金融衍生工具乃至結構化產品的定價理論、計算與估計，其中包括：標的為多個具協(xié)整關系資產的衍生品與CDO相關產品，以及公司違約概率的估計等。（2）網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系的刻畫與應用。（3）生物基因以及蛋白質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系，基因與蛋白質片段的馬氏隨機場模型與遺傳進化樹的構造；生物醫(yī)學中生存分析、風險因素等高維數(shù)據的算法及統(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絡計算系統(tǒng)設計。
2. 隨機復雜結構：馬氏過程結構的狄氏型刻畫，隨機網絡的構造及特征性質；量子態(tài)空間的結構，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：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)與半參數(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)據的半參數(shù)和非參數(shù)統(tǒng)計分析方法；高維數(shù)據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)據的半參數(shù)模型。