【前沿人物】吴晓群:发掘复杂网络中的美丽新世界

14.01.2018  09:30

记者:骆昕 通讯员:方圆

一条河流过风景秀丽的村庄,河中有两座小岛,七座石桥将河两岸与岛连接起来。有人突发奇想:能否每座桥只走一次,然后回到起点?这就是数学史上著名的“七桥问题”。伟大的数学家欧拉解答了这个问题,并由此开创了新的数学分支——图论。如今,图论已经成为了研究复杂网络的重要工具。这些由问题驱动的数学研究正是应用数学重要的组成部分。

我校数学与统计学院吴晓群教授及其导师陆君安教授的团队,就正致力于复杂网络的研究。什么是复杂网络?“绝大多数人认识的网络,可能只是日常上网用的万维网,但网络的概念很大,我们实际就生活在一个极其复杂的网络中。”吴晓群解释说,每一个人可以看作是网络中的一个节点,而人与人之间的关系,以及人与事物的关系都可以用一条连边来表示,这样就形成了一个庞杂的网络。如今,很多数学家试图用数学的方式描述这个网络,研究它的几何性质、形成机制、演化过程、统计规律,以便更好地服务于现实需求,而这也恰恰是吴晓群所要攻克的难题。

如果人类能通过观察网络的行为动力学,解释个体之间的关系,是否能更好地认识世界?吴晓群给出的答案是肯定的:它将推动全人类的进步,改变我们的世界和生活。

当你沉浸在‘双11’狂欢中,淘宝用大数据为你推荐产品的背后,其实就有复杂网络理论的应用。”吴晓群解释说。利用复杂网络的理论,把杂乱无章的信息建立起关联,人们就可以对模糊世界进行精准量化和预测,发现什么是重要节点,什么是边缘节点。基于复杂网络分析人们在不同时间、不同地点的行为,未来能够更容易处理复杂问题,例如疏导城市拥堵的交通、控制流行病传播等等。

陆君安、吴晓群团队一度与疾病预防控制中心进行合作,用复杂网络理论研究传染病的传播。他们利用医院提供的数据,将人与这些数据建立起一个网络,初步探索哪些人是易感染人群,哪些人是重点保护对象,从而更深入地了解疾病的传播方式及预防扩散方案。他们经过理论研究,将一些初步成果反馈给了疾控中心。有了理论依据,疾控中心就能更快、更准地开展防控工作。

事实上,生活中处处有数学,将数学与现实生活联系起来解决实际问题,正是吴晓群学习数学、从事应用数学研究的直接原因。“应用数学其实是一个交叉学科,用它解决其他学科中的数学问题,才能真正发挥数学的作用。”她说。

吴晓群至今已经在武汉大学学习、工作了近22年。近十年来,吴晓群几乎每年都有几个月在国外访学研究,再加上在国内大学授课教学、参加各种学术会议,一度让她感到很难集中精力进行自己想做的研究。然而作为一名女性科研工作者,她无疑是幸运的,她说,“在很多时候,我都能得到单位和家人的全力支持,这也是我与团队能将复杂网络研究不断创新,逐步走向世界前沿之列的重要原因之一。”目前,团队正在如火如荼地开展多层复杂网络这个前沿课题的研究。

除了自己的科研梦想,作为博士生导师,吴晓群对学生的培养也有自己的理解。很多人认为女生学不好数学,但吴晓群却称,“女生学不好数学”只是自己给自己找的偷懒借口。“科研之路是循序渐进的,年轻科研人要受得了清贫,耐得住寂寞,潜下心来做自己看中的方向,终将会做出成果,一切都会变得更好。”她说。

(供图:数学与统计学院 编辑:杨欣欣)

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