Paano ginawang sentro ng pandaigdigang matematika ng Beijing ang isang pabrika ng semento

Mula sa sahig ng pabrika tungo sa kampus sa tabi ng Yanqi Lake

Sa hilagang dulo ng Beijing, tahanan na ngayon ng isang masiglang sentro ng matematika ang dating pabrika ng semento. Matatagpuan sa tabi ng Yanqi Lake ang Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications, na kilala bilang Bimsa, at tanaw mula rito ang mga bundok at, kapag maaliwalas ang panahon, ang Great Wall. Sa loob, nagtitipon ang mga pangkat ng mananaliksik sa maliwanag na mga silid upang pag-aralan ang geometry, algebra, mga quantum field at teorya ng string. Payapa ang paligid, ngunit malaki ang ambisyon. Naging tagpuan ang instituto ng mga matematikong mula sa maraming bansa na naghahanap ng panahon, mga katuwang at mga mapagkukunan upang harapin ang mahihirap na suliranin.

Mabilis ang paglago ng Bimsa. Mahigit 200 full-time na mananaliksik ang nagtatrabaho rito, at halos sangkatlo sa kanila ay mula sa labas ng China. Magkatabing nagtatrabaho at nagbabahagi ng mga pisara ang mga matematikong mula sa mga bansang hindi magkasundo, kabilang ang Ukraine at Russia. Malinaw ang pang-akit nito sa mga dumadalaw na iskolar, na nagsasabing pambihira sa iisang kampus ang ganitong lawak ng mga gawain, halo ng mga disiplina at dami ng kadalubhasaan.

Sama-samang sinusuportahan ang instituto ng pamahalaang munisipal ng Beijing at Tsinghua University. Dahil sa modelong ito ng pagpopondo, nakapag-alok ito ng mapagkumpitensyang mga package para sa mga senior at junior na mananaliksik, na may suweldong ayon sa mga materyal ng instituto at mga anunsiyo sa pangangalap mula 700,000 yuan hanggang 3.5 milyong yuan kada taon. Kaakibat ng mga mapagkukunang ito ang estrukturang nagpapaliit sa mga gawaing administratibo upang mailaan ng mga guro ang malaking bahagi ng kanilang oras sa pananaliksik at mga seminar.

Makikita sa bisyon ang pamumuno ng tagapagtatag na dekano at pangulo na si Shing-Tung Yau, nagwagi ng Fields Medal na nagpabago sa larangan ng differential geometry at mathematical physics sa pamamagitan ng kanyang mga ambag. Nakatulong ang kanyang katayuan sa pandaigdigang komunidad upang makahikayat ng mga kinikilalang mananaliksik at mga umuusbong na talento, habang iniuugnay ang Bimsa sa pandaigdigang network ng mga instituto at kumperensiya.

Ano ang Bimsa at paano ito gumagana

Ipinoposisyon ng Bimsa ang sarili bilang isang bukas na kampus ng pananaliksik na nakatuon sa pundamental at aplikadong gawain. Humigit-kumulang kalahati ng instituto ay nakatuon sa applied mathematics, sangkapat sa pure mathematics, at ang natitira sa mga larangang nag-uugnay ng iba't ibang disiplina gaya ng artificial intelligence at data science. Madalas magdaos ang kampus ng mga seminar, workshop at grupo sa pagbabasa na nagpapasigla sa pagtutulungan ng mga pangkat at larangan.

Iba't ibang pananaliksik sa malawak na saklaw

Saklaw ng pananaliksik ang algebraic geometry, algebraic topology, analysis at geometry, number theory, mathematical physics at general relativity, mga quantum field at string, quantum symmetry, cryptography, computational mathematics, statistics at probability. Sa aplikadong panig, nagsasaliksik ang mga guro sa machine learning, optimization, mga algorithm para sa scientific computing at mga matematikal na modelo ng mga komplikadong sistema, kabilang ang mga proyektong may kaugnayan sa digital economy.

Layunin ng lingguhang mga pagtitipon na matiyak na alam ng mga mananaliksik ang mga pagsulong sa labas ng kani-kanilang espesyalisasyon. Sa mga sesyong ito, inilalahad ng mga guro mula sa iba't ibang larangan ang pinakamahahalagang kamakailang resulta at pamamaraan. Layunin nitong makabuo ng mga bagong ideya at pagtutulungan, at paikliin ang panahong kailangan bago magamit sa ibang larangan ang isang mahalagang tuklas.

Binigyang-diin ni Kimyeong Lee, isang teoretikal na pisikong South Korean na nagtrabaho sa Estados Unidos at Asia, ang lawak at tindi ng palitan ng kaalaman sa araw-araw sa Bimsa. Aniya, malawak ang mga mapagkukunan sa malalaking paaralan sa US, ngunit maaaring makaramdam ng pagkakahiwalay ang maliliit na departamento. Iba raw ang pang-araw-araw na karanasan sa Bimsa.

Maraming mahuhusay na unibersidad sa US, ngunit maaaring limitado ang mga oportunidad sa maliliit na institusyon. Sa Bimsa, nagaganap ang pakikipag-ugnayan saanman.

Pagtuturo at paghubog sa susunod na henerasyon

Nagtuturo rin ang maraming mananaliksik ng Bimsa sa Qiuzhen College ng Tsinghua University, na binuksan noong 2021 upang sanayin ang mga estudyanteng naglalayong magkaroon ng karera sa pananaliksik sa matematika. Ayon sa mga guro, masigasig ang mga estudyante at mabilis makaunawa ng bagong aralin, palatandaang bumubuo ang Beijing ng matibay na hanay ng mga susunod na guro sa unibersidad at mananaliksik sa industriya.

Diretsahang inilarawan ng matematikong Ruso na si Semen Artamonov, na nagtuturo sa instituto, ang bilis ng pagkatuto sa silid-aralan.

Para bang alam na nila ang mga aralin at dumating sila rito para sa mga mas mataas na antas ng paksa.

Entabladong pandaigdig: ang International Congress of Basic Science

Mula 2023, idinaraos ng Bimsa ang International Congress of Basic Science, isang pagtitipong tumatagal ng dalawang linggo at pinagsasama ang mga nagwagi ng Fields Medal, Turing Award at Nobel Prize, pati mga iskolar mula sa matematika, pisika at computer science. Kabilang sa programa ang mga lektura, talakayan at seremonya ng paggawad ng parangal na kumikilala sa mga maimpluwensiyang papel pananaliksik at panghabambuhay na ambag. Kabilang sa mga nag-organisa at miyembro ng komite ang mga nangungunang personalidad sa matematika at pisika.

Nagkakaloob ang kongreso ng mga Frontiers of Science prize na kumikilala sa mga natatanging papel pananaliksik nitong mga nakaraang taon sa matematika, teoretikal na pisika at computer science. Kabilang sa mga pinarangalan sa unang kongreso ang mga matematikong sina Máté Matolcsi at László Végh para sa kanilang mga gawaing umani ng malawak na pansin sa kani-kanilang larangan, kabilang ang mga pagsulong sa matagal nang mga suliranin at mahahalagang tuklas sa mga algorithm. Iginawad naman ang mga parangal sa panghabambuhay na ambag sa mga iskolar na humubog sa buong sangay ng pananaliksik.

Inilarawan sa payak na pananalita ni Mohammad Hossein Yavartanoo, isang teoretikal na pisikong Iranian na propesor na ngayon sa Bimsa, ang laki ng kaganapan.

Napakalaking kaganapan iyon. Wala pa akong nakitang katulad nito saanman sa mundo.

Nagbibigay ang mga pagtitipong gaya ng kongreso sa mga batang mananaliksik ng pagkakataong makausap nang masinsinan ang mga pinuno sa kani-kanilang larangan. Pinatitibay rin ng mga ito ang kultura ng kampus sa mga bukas na sesyon para talakayin ang mga suliranin at sa masinsinang mga kurso. Para sa Bimsa, hudyat din ang mga ito sa mas malawak na komunidad na nilalayon ng Beijing na maging tagpuan ng pundamental na pananaliksik, hindi lamang ng mga aplikadong proyektong may agarang pakinabang sa komersiyo.

Pagtutulungang walang hangganan sa gitna ng tunggalian

Kabilang sa pang-araw-araw na buhay sa Bimsa ang pagtutulungan ng mga matematikong mula sa mga bansang hindi magkasundo. Sinadya ng instituto na magbukas ng mga pinto para sa mga mananaliksik mula sa Ukraine at Russia, at pinalawak nito ang ganitong diwa sa mga pakikipagtulungan sa mga institusyon. Isang halimbawa ang proyektong Geometry and Physics na inilunsad kasama ang HSE University sa Moscow, isang pinagsamang pagsisikap na nakatuon sa homological mirror symmetry at birational algebraic geometry. Kabilang sa pagtutulungang ito ang mga kumperensiya sa Beijing at Moscow, sa personal at online na mga format, na pinagsasama ang mga senior na iskolar at mga mananaliksik sa simula ng kanilang karera.

Noong Nobyembre 2024, nagtipon sa isang pinagsamang kumperensiya tungkol sa algebraic geometry at mathematical physics ang mahigit 30 matematikong, kabilang ang tatlong nagwagi ng Fields Medal sa mga tagapagsalita. Malaking bahagi ng programa ang inilaan sa mga estudyanteng doktoral at postdoktoral na mananaliksik mula sa China at Russia, na naglahad ng mga bagong gawa at natuto mula sa mga batikang personalidad. Layunin ng pamamaraang ito na pasimulan ang pangmatagalang pagtutulungan sa pamamagitan ng mga paulit-ulit na kaganapan at pinagsasaluhang proyekto, sa halip na minsanang pagbisita.

Binuod ni Valery Gritsenko, pinuno ng International Laboratory for Mirror Symmetry and Automorphic Forms ng HSE, ang halaga ng mga programang ito sa pagtuturo sa mga umuusbong na iskolar.

Naging mahusay na karanasan sa pagkatuto ito para sa bagong henerasyon ng mga matematikong.

Para sa mga indibidwal na mananaliksik, panahon at talento ang kapwa mahalaga sa pang-akit ng instituto. Binigyang-diin ng matematikong Ukrainian na si Yevgen Makedonskyi ang kalayaang magpokus na natagpuan niya sa kampus sa tabi ng Yanqi Lake.

Isa ang Bimsa sa iilang lugar sa mundo kung saan maaari akong magmatematika nang halos wala nang ibang inaalala.

Pagpopondo, sahod at paligsahan sa pag-akit ng talento

Nakatulong ang kompensasyon at suporta ng Bimsa upang makipagkumpitensya ito sa pag-akit ng mga kinikilalang iskolar at mahuhusay na batang guro. Nasa mga pampublikong anunsiyo sa pangangalap ang mga suweldong mula 700,000 yuan hanggang 3.5 milyong yuan kada taon, kasama ang karagdagang suporta sa pananaliksik, tulong sa pabahay at mga pagkakataong makakuha ng grant. Patuloy na pinalalawak ng instituto ang hanay ng mga pangkat at posisyon sa pananaliksik, mula sa mga posisyon para sa postdoktoral na mananaliksik hanggang sa propesor.

Naging pang-akit din ang kapaligiran sa kampus. Dahil malapit ito sa Yau Mathematical Sciences Center ng Tsinghua, nagkakaroon ng mga pinagsasaluhang seminar, magkasamang paggabay sa mga estudyante at proyektong pinagtutulungan ng mga kampus. Nagbibigay ng tahimik na lugar para sa pananaliksik ang lokasyon nito malapit sa mga bundok, at lumago naman ang nakapaligid na Huairou science park bilang kumpol ng mga instituto at laboratoryo para sa pundamental na agham.

Dinagdagan ng China ang mga mapagkukunan para sa pundamental na pananaliksik nitong nakaraang dekada, kasabay ng mas magagandang puwesto ng mga unibersidad sa pandaigdigang ranggo sa natural sciences at engineering at paglulunsad ng mga bagong programang pangmatagalan para sa pagkakawanggawa sa pundamental na agham. Malaki pa rin ang pag-asa ng larangan sa suporta ng pamahalaan, ngunit mas nakikita na ang mga programang hindi pinatatakbo ng estado. Dahil sa mga kalakarang ito, mas madaling magplano ang mga institusyong gaya ng Bimsa ng mga programang tatagal nang ilang taon sa pure at applied mathematics, at makahikayat ng mga dayuhang mananaliksik sa pamamagitan ng mapagkumpitensyang alok.

Bakit nagtatagpo ang matematika, AI at industriya

Sa panahon ng AI, nakasalalay sa malalim na kaalaman sa matematika ang marami sa pinakamahihirap na suliranin. Iginiit ni Wu Rongling, pangalawang pinuno ng Bimsa, na higit pa sa pagpapalaki ng mga dataset o pagdaragdag ng kapasidad sa pag-compute ang kailangan upang magkaroon ng kontrol sa makabagong AI. Iniuugnay niya ang mga layunin ng pananaliksik ng instituto sa mas malawak na estratehikong mga layunin ng China sa teknolohiya.

Para kay Wu, mahalaga ang matibay na pundasyon sa matematika upang makalikha nang nagsasarili ng mga balangkas at kasangkapan para sa AI. Ganito niya ipinahayag ang argumento:

Sa pamamagitan lamang ng lubos nating pag-unawa sa matematika tayo makalilikha ng sarili nating mga balangkas para sa AI.

Nakasandig ang makabagong AI sa linear algebra, probability at optimization. Panimulang kasangkapan ang mga ito, ngunit may mga estrukturang hindi nasasaklaw ng karaniwang mga modelo sa maraming suliraning pang-industriya at pang-agham. Halimbawa, mahirap matutuhan nang walang gabay ng matematikal na estruktura ang mahihigpit na limitasyon sa molecular dynamics, symmetry at mga batas ng konserbasyon sa pisika, o mga topological constraint sa mga materyal. Kapag isinama ang mga estrukturang ito sa mga arkitektura ng modelo at mga layunin sa pagsasanay, mas kaunting datos ang maaaring kailanganin ng mga sistema at mas hindi sila marupok.

Inilalarawan ni Wu ang kasalukuyang hamon bilang agwat sa pagitan ng pagiging komplikado ng mga suliranin sa totoong mundo at pagiging payak ng maraming modelong ginagamit ngayon. Para sa kanya, ang susunod na hakbang ay dalhin ang makabagong matematika sa ubod ng mga sistema ng AI upang maharap ang mga limitasyong iyon at mabawasan ang matinding pangangailangan sa pag-compute na kadalasang dulot ng pagsasanay gamit ang puwersahang pag-uulit.

Gumagamit na ngayon ang AI ng batayang matematika, ngunit komplikado ang mga suliranin sa totoong mundo. Nangangailangan ng mas masalimuot na mga kasangkapan ang mga komplikadong suliranin.

Kabilang sa mga praktikal na pakinabang nito ang mas mabilis na pagtuklas ng gamot sa pamamagitan ng mas mahusay na pagmomodelo ng mga molekula, mas maaasahang mga prediksiyon sa klima at mga sistema ng daloy, at mas mahusay na disenyo sa materials science at engineering. Tugma ang mga larangang ito sa interes ng ilang pangkat sa Bimsa at sa mga aplikadong programa sa Tsinghua at mga katuwang na institusyon.

Pagpapalawak ng kaalaman, mga museo at pakikilahok ng publiko

Sinikap ng Bimsa na linangin ang kultura ng pananaliksik mula pa sa murang edad. Nakikilahok ang mga guro sa mga paligsahan ng estudyante, summer camp at tematikong workshop na pinangangasiwaan ng Yau Mathematical Sciences Center ng Tsinghua. Binuksan sa kampus ang Yanqi Lake Mathematics Museum upang magkaroon ng mga eksibit na maaaring galawin at subukan ng mga estudyante at bisita, at maipaliwanag ang mahahalagang ideya at bantog na suliranin. Layunin nitong gawing madaling lapitan ang pure mathematics at bigyang-inspirasyon ang mga susunod na mananaliksik.

Sa aplikadong panig, nagsagawa ang mga laboratoryo ng Bimsa ng mga proyekto kasama ang mga katuwang mula sa industriya at pamahalaan. Kabilang dito ang paggawa ng mga indeks at pagmomodelo para sa digital economy, kung saan mahalaga sa mga patakaran at negosyo ang pagsukat at mga pamamaraang estadistikal. Nagbibigay ang mga programang ito sa mga estudyante ng karanasan sa paggamit ng totoong mga dataset at pagharap sa mga limitasyon, habang pinananatiling nakaugat sa mga unang prinsipyo ang pananaliksik.

Mga hamong dapat bantayan

May mga hamon ding kinakaharap ang mabilis na pagsikat ng Bimsa. Patuloy na nahaharap sa tensiyong pampolitika, mga kontrol sa pagluwas at mga hadlang sa visa ang pandaigdigang pagtutulungan sa agham. Kailangan ng mga kumperensiya, pinagsamang laboratoryo at palitan ng mga estudyante ang matatag na mga ugnayan at tiyak na mga tuntunin upang mapanatili ang kanilang sigla. Nagbigay sa instituto ng mga katuwang ang mas malawak na diplomasya ng Beijing sa akademya, kabilang ang mga unibersidad sa Asia at Europe, ngunit kailangan ng patuloy na pagsisikap upang mapanatili ang pagiging bukas nito.

Binigyang-priyoridad ng pamunuan ng kampus ang paglaya ng mga mananaliksik sa mabibigat na gawaing administratibo at pakikialam sa politika. Masusubok ang pamamahala ng instituto kung mapananatili nito ang pamantayang ito habang lumalaki. Kabilang sa mga praktikal na usaping kaakibat ng paglaki ang pagkuha ng mga gurong mula sa iba't ibang pinagmulan, maayos na pagsasama sa mga bagong dating at pagbabalanse sa malawakang antas ng pure at applied research.

Isa pang salik ang matatag na pagpopondo. Sinuportahan ng mga badyet ng pamahalaan ang paglago ng instituto, at pinalalawak naman ng mga bagong programa sa pagkakawanggawa sa China ang suporta para sa pundamental na pananaliksik sa pamamagitan ng mga grant na tumatagal nang ilang taon. Mas mapadadali ng mas malawak na hanay ng mga tagapagpondo na may pangmatagalang pananaw ang pagpaplano ng mga siklo ng pangangalap ng mga mananaliksik, malalaking kumperensiya at mahahabang proyekto na hindi kasya sa taunang iskedyul o maiikling panahon ng grant.

Mahahalagang punto

• Ginawang masiglang kampus ng matematika ng Bimsa sa hilagang Beijing ang dating pabrika ng semento. Mahigit 200 full-time na mananaliksik ang narito at malakas ang pandaigdigang presensiya ng instituto.
• Sinusuportahan ang instituto ng pamahalaang munisipal ng Beijing at Tsinghua University, at nag-aalok ito ng mapagkumpitensyang mga package upang makahikayat ng mga talento mula sa buong mundo.
• Saklaw ng pananaliksik ang pure mathematics, applied mathematics at mga gawaing nag-uugnay ng iba't ibang disiplina sa mga larangang gaya ng AI, data science at mathematical physics.
• Mula 2023, idinaraos ng Bimsa ang International Congress of Basic Science, isang malaking pagtitipon ng mga nangungunang iskolar na kinabibilangan ng paggawad ng mga Frontiers of Science prize.
• Sinusuportahan ng mga pakikipagtulungan, kabilang ang proyektong Geometry and Physics kasama ang HSE University, ang mga pinagsamang kumperensiya at programa sa pagsasanay para sa mga mananaliksik sa simula ng kanilang karera.
• Binigyang-diin ng mga pinuno ng instituto na mahalaga ang matibay na pundasyon sa matematika para sa nagsasariling pagsulong sa AI at pagmomodelo ng mga komplikadong suliranin sa totoong mundo.
• Tumutulong ang mga programa sa pagpapalawak ng kaalaman, museo ng matematika at mga paligsahan ng estudyante na humubog sa mga susunod na mananaliksik at mag-ugnay sa abstraktong teorya at pakikilahok ng publiko.
• Kabilang sa mga pangunahing hamon ang pagpapanatili ng bukas na pandaigdigang pagtutulungan, pagtiyak sa kalayaan ng pananaliksik at pagpapalawak ng mga pangmatagalang mapagkukunan ng pondo.