徐宗本：高举“数学技术”大旗

陕西日报记者 张梅

“大楼门口挂了一块牌子——‘数学与数学技术研究院’，这就说明了我的研究方向。我希望通过自己的努力，使数学技术能够直接应用于实际，服务国家建设。”

说起自己的研究方向，中国科学院院士徐宗本开门见山。他认为，从纯数学到数学技术是一种新的理念。40多年来，他围绕这一理念，致力于使数学成为一门真正的技术。近年来，他更是高举“数学技术”的大旗，努力在中国建立起叫响世界的数学技术学科。

做最基础的研究

做过核磁共振的人都有体会，在封闭狭小的磁共振室中容易引起人强烈的不适感。“这里边有一个最基础的科学问题，就是核磁共振系统扫描成像的算法落后。这也是信息技术领域的一个基础问题。”徐宗本介绍说。

徐宗本提出的稀疏信息处理L（1/2）正则化理论，正是源自他对这一基础问题的思考，被认为是信息技术成像算法的一项突破。扫描和成像是相机、雷达等信息获取设备的两大关键问题。无论哪种信息获取设备，首先要进行采样。机器的采样需要足够密集，达到人眼的分辨界限，成像才能被人眼识别。采样越多识别度越高，成像越接近原始状态。“这对相机而言，就是像素越高价钱越高。但对雷达来说，需要采样的信息越多，意味着雷达越大、载重增加，飞机难以承受。同时，采样信息传输时过于密集，也会造成信息通道阻塞。”徐宗本说，如何不用密集采样还能得到高清晰度照片，是信息科学领域研究的一个基本问题。

2007年前后，国外兴起了压缩感知理论，被认为是信息获取理论的革命。但是，由于其算法复杂，一直没能突破一些基本难题，无法实现应用。

在此基础上，徐宗本突破压缩感知理论的研究框架，提出了稀疏信息处理L（1/2）正则化理论，证明了其效果，给出了公式，进一步提出了降低复杂性的成像算法。这一理论被应用到雷达系统中，在世界范围内首次实现压缩感知理论在实用技术中的成功应用。目前，这一理论已经在世界范围内被广泛应用于核磁共振、天文、遥感等30多个研究领域。

“徐—罗奇”定理是徐宗本在数学领域的又一项重要理论突破。该定理建立起了适用于复杂环境的全新几何架构与数学推演工具。在此基础上，机器学习发现并被证明，神经网络与模拟演化计算中的一些难题迎刃而解。

享受数学的乐趣

在徐宗本看来，他的成果都来源于长期的积累和沉淀。这个过程艰辛漫长，要吃常人吃不了的苦。

1973年，从秦岭大山走出来的徐宗本，怀着“学好数理化，走遍天下都不怕”的朴素理想，进入西北大学数学系学习。“18岁之前，我没见过汽车。除了数理化和文学，其他什么也不知道，我不可能选择其他专业。但是，既然我选择了，就得干一行爱一行。”

1976年从西北大学数学系毕业后，他被分配到西安交通大学任教。在这里，他一步一个脚印，开始了艰难而执着地向数学王国高峰攀登的历程。

几十年的时间里，他像一台不知疲倦的机器，除去吃饭、睡觉，其余时间基本都在图书馆度过。他不停计算，写满数学公式的废纸装满了一筐又一筐。多少个夜晚，他或者因为计算进行不下去而辗转难眠，或者因为一个灵感迸发而兴奋地睡不着。深夜中，他常常翻身而起，伏案演算。

有一年春节前夕，徐宗本赶写论文，将妻子孩子打发回了娘家后，便一头扎进公式堆中奋战了好几天。大年三十晚上，当外边的鞭炮声响成一片时，他才猛然惊醒。回头一看，桌上是自己的年夜饭——一碗玉米糁和一碟咸菜。

学数学很苦，但也有乐趣，徐宗本一直在享受着这种乐趣：“数学讲究简练、讲究逻辑，有着很多‘美’。它用简练的公式表达复杂的现象，带给人智力挑战上的乐趣。”

“基础研究难出成果，很难被别人理解，但它的作用却是本源的、原始的，是改变人类思维的。”徐宗本一再强调基础研究的重要性。说起从事基础研究的心得，徐宗本表示，作为中国科学院院士，自己无疑是幸运者。无数从事基础研究工作的人，都默默无闻干了一辈子。“所以，基础研究工作需要国家大力支持，它是创新的源头。同时，从事基础研究工作的人，应该树立正确的价值观。不管做什么，只要选择了，你就要持之以恒地坚持，只要坚持就能够忍耐寂寞、甘受清贫，再辅以正确的方法，一定能够取得成功。”徐宗本的心得让人肃然起敬。

用数学技术推动社会发展

近日，杭州一所“街区医院”挂牌试验运营。这所“街区医院”以分布式影像和大数据技术为支撑，推动CT等高端医疗资源“下农村”。这是近年来徐宗本致力于用数学技术解决社会发展问题的一个尝试。

在徐宗本40余年的数学研究生涯中，如果说前30年他专注于基础理论和算法的研究，那么当选院士以后，他则力求使数学变得“有用”。

瞄准“看病难、看病贵”问题，徐宗本团队成立了分布式影像中心，希望能开创一个医疗影像设备的KFC模式。“比如分级诊疗，首先一个问题是基层缺乏类似CT等高端医疗设备。我们要用科技手段，降低医疗设备的成本，把这些影像设备‘劈开’，让扫描系统‘下农村’，把成像系统集中化。团队开发了多个算法系统，一方面解决了影像设备高辐射的问题，另一方面解决了如何把数据收集起来，使基于人工智能的数据分析和判读变得可能。”

目前团队已经开发出了多个影像判读系统辅助医生诊断病人，获得了1亿元的市场融资。与此同时，团队还成立了3D人脸识别研究中心，目前已经在银行、公安等几个行业进行有针对性的研发工作。

徐宗本不断进行着用数学技术推动国家社会发展的探索实践。2017年5月，西安数学与数学技术研究院成立，研究院将聚焦科学技术与社会发展的若干重要领域，解决工程领域的关键科学问题。2017年12月，西安大数据与人工智能科技小镇项目落地西安，将培育造就一批大数据与人工智能领军企业和上市公司，打造科技集成创新生态区。

“我要通过自己的亲身实践，使数学技术能直接服务社会，带来更加直接的效益，为科技推动国家社会进步发挥自己的作用。”徐宗本表示。

学人小传

徐宗本，1955年1月生于陕西省柞水县，中国科学院院士，数学家、信号与信息处理专家。

他主要从事智能信息处理、机器学习、数据建模基础理论研究。他提出了稀疏信息处理的L(1/2)正则化理论，发现并证明了机器学习的“徐—罗奇”定理。他提出的基于视觉认知的数据建模新原理与新方法，形成了聚类分析、判别分析、隐变量分析等系列数据挖掘核心算法，为推动我国大数据科学研究与产业发展作出了突出贡献。

（陕西日报 5月23日 7版 科技）

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