作者:易蓉蓉 来源:科学时报 发布时间:2011-1-27 9:07:00
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符号和数值混合计算的领军人
记第七届中国青年女科学家奖获得者支丽红

 
从我们生活中常用的数字图像处理技术,到飞机、卫星的遥感技术,都离不开混合计算。听起来如此神通而陌生的计算方式,又是哪位伟大的数学家赋予了它如此生机勃勃的灵魂呢?
 
数学王国是奇妙的,翻开数学史,有许许多多的数学家,他们仿佛天上的繁星,在数学王国的天空闪闪发光。可我们不难发现,其中女性的名字寥寥无几。女数学家甚至比女王还要少。第七届中国青年女科学家奖获得者、中科院数学与系统科学研究院研究员支丽红是国际上最早从事符号和数值混合计算的学者之一,也是国际上混合计算的领军人物之一。她近20年来致力于融和符号计算的准确性和数值计算的高效性,有力推动了国际混合计算领域的发展。
 
常用的计算方法一般有两种,一种是数值计算,一种是符号计算。数值计算,顾名思义是用真实的数字进行计算,而符号计算是用带字母和数学符号的式子来进行计算。数值计算能快速得出近似解,但受累积误差影响精度也有可能不够。符号计算没有误差,并且可以得到完备解,但占用资源多,消耗时间长。
 
因为数值计算和符号计算各有优劣,有人开始设想能不能把两者结合起来,于是混合计算诞生了。混合计算就是融合数值计算和符号计算的一种综合性的计算方法,目的是取两家之长,补两家之短。因为计算机能力的发展,混合计算是近十几年来计算领域发展最为迅速的一个研究方向。
 
有了混合计算方法这一利器在手,支丽红巧妙地解决了许多难题。多项式的因式分解和求最大公因子问题是实际应用中经常遇见的问题,运用混合计算方法可以更快更精确地得出答案。
 
支丽红用混合计算解决近似多项式的最大公因子和因式分解问题的算法,成为著名商用符号计算软件MAPLE的相关软件算法的基础,被广泛应用。Stewart-Gough机械平台的基本问题之一是多项式的因式分解,支丽红的算法比同行专家的算法快了30倍。
 
而在求最大公因子的算法中,支丽红提出的方法把计算单变元多项式的复杂度降低了一个数量级,从3次降为2次。求近似多项式最大公因子的计算在图像处理方面有重要应用,因为算法复杂度降低,所以图像处理时间大大缩短,一幅1024×1024的模糊图片,几秒钟即可清晰复原。
 
第七届“中国青年女科学家奖”评审会评语是:“符号和数值混合计算,是近十几年来迅速发展的方向,在实际应用中越来越重要。支丽红研究员是该方向国际上最早的拓荒者和领军人物之一。其3项突出成果,获得国外高度评价。”
 
很多人对科学家的职业选择十分好奇,人们普遍认为数学是不适合女性研究的科学领域。为什么支丽红会选择数学?被问及这个问题,支丽红脸上洋溢着微笑,自然地回答道:“因为我不擅长记忆文字,而数学计算是不需要背的,只按公式推导最终自然就会得到结果了。”
 
但她相信直觉,每一个人其实都是上帝的宠儿,只是我们是否真正了解自己。她说自己的女儿就正好和自己相反,具有记忆天赋,而且又十分喜爱文学,自己出国的时候还会收到女儿用文言文写的电子邮件。“‘潦水尽而寒潭清,烟光凝而暮山紫’,这是我女儿最喜爱的《滕王阁序》中的精彩诗句。”原来幸福等于家庭与事业的混合计算结果。
 
《科学时报》 (2011-1-27 A2 要闻)
 
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