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随机复杂机构与数据科学重点实验室介绍

实验室在数学与系统科学研究院的定位

凝聚数学与系统科学研究院内从事随机复杂结构和数据分析研究的科研骨干，集中力量开展研究，通过研究领域和方向的交叉，形成在全国具有引领辐射作用在国际上具有重要影响的研究平台, 推动相关领域和科学前沿问题的研究, 应用于中科院和国家战略高技术的研发和社会公益性研究，培养一支相关研究领域具有国际领先水平的研究队伍，大力提升中科院和我国在这些领域的国际地位。

对数学与系统科学研究院的作用

进一步提升数学与系统科学研究院内随机复杂结构和数据研究这一全国优势学科方向的发展水平和科研队伍的整合程度, 加强该研究方向与数学与系统科学研究院内其他学科方向和中科院其他研究所相关学科方向的交叉融合和相互协作, 大力提高该研究方向研究承担中科院和国家任务、满足国家需求、面向国民经济主战场做出突出贡献的能力, 为数学与系统科学研究院早日成为国家知识创新体系中最优秀的单元和国际一流研究机构做出卓越贡献。

发展过程

上世纪七十年代，国家成立了直属于国务院的应用数学推广办公室，在著名数学家华罗庚教授带领下到全国推广"双法"（即统筹法和优选法），为多个行业提高精度与效率、优化配方、缩短工期与节约成本等做出了显著贡献，获得1978年全国科学大会一等奖。

1978年由中科院应用数学研究所方开泰副所长、中科院数学研究所王元所长在七机部三个项目的推动下创造了随机复杂数据分析中实验设计的新理论方法：均匀设计方法；该方法被广泛用于计算机仿真试验，未知模型的工业和实验室试验，及有约束的混料试验，几十倍、上百倍地减少试验次数，在国防工业和航天工业等行业取得了显著效益；为此于1994年专门成立了"中国数学会均匀设计分会"。

1993年中科院应用数学研究所在当时的周光召院长转达院党组务虚会的鼓舞下，成立了以研究随机复杂结构与数据为目标、以马志明研究员为主任的"概率论在数学物理中的应用青年研究中心"，并在此基础上于1994年成立了13个院级青年实验室之一的 "中国科学院应用数学研究所概率青年实验室"；该青年实验室当年取得了一系列随机复杂结构与数据研究的重要成果，在1994年国家科委组织的关于中科院应用数学研究所基础性研究所改革试点工作评估中，被评议组列为首项成果；特别地马志明研究员因建立拟正则狄氏型理论这一卓越贡献，于1994年应邀在瑞士世界数学家大会上做了45分钟邀请报告。

1998年后，随着知识创新试点工程的开展和深化，该青年实验室的原有成员不断开拓研究领域，大力培养人才，在学术研究、人才引进与培养和国内外学术交流等方面为本学科的建设做出了令人瞩目的成就。目前，该青年实验室大多数成员已成为国内外随机复杂结构与数据研究方面的学术带头人。

2006年，数学与系统科学研究院应用数学研究所根据学科发展和建设的需要，通过申请国家基金委创新群体项目调整与整合了学科研究方向，组成了随机复杂结构与数据创新群体并筹建随机复杂结构与数据重点实验室，凝聚力量研究源于经济金融、信息科学和生命科学等领域的随机复杂结构与数据的理论与方法及其应用；2007年，国家基金委批准支持该创新群体。

特色与优势

实验室兼具应用基础理论研究和承担战略高技术与社会公益性任务的雄厚实力：在应用基础理论研究方面，马志明院士是国际概率论界著名的拟正则狄氏型理论的创立者之一，严加安院士是一般鞅理论和数理金融理论的国际知名专家；另外，本实验室的一批年青科研骨干在无穷维随机分析、量子信息论的概率基础、不完全数据的统计分析、时间序列分析、生物统计与生物信息、随机复杂网络等的理论研究方面取得了一系列国际高水平的研究成果。在承担战略高技术与社会公益性任务方面，在SARS肆虐期间积极组织科研小组参加有关SARS流行病学预测及SARS对我国经济影响的研究工作，为有关部门提供了重要的决策依据；与国家税务总局和青岛太阳软件公司合作，开展纳税评估模型的研究，在上海、大连等十几个省市纳税评估中获得了良好的效果，受到税务总局主要领导的高度赞扬；主持"新华指数"的编制和上海证券交易所各类指数的评价体系；为全国社会保障与养老基金理事会设计资产管理和风险管理系统；主持武器实验数据的现代建模理论与仿真方法研究等。因此，本实验室在本领域具有国内很强的综合研究实力。

中长期发展目标及规划

通过研究，发展新的随机复杂结构的基础理论，提出新的分析随机复杂数据方法来确定随机复杂结构中的结构参量，建立相应的统计分析模型，并将其应用于经济金融、信息科学和生命科学等相关领域。同时，经过努力，建立起一支以原创性为目的、有国际水平的研究队伍，使得本实验室成为在全国具有引领辐射作用在国际上具有重要影响的随机复杂结构与数据研究中心、学术交流中心和高级人才培养基地。

主要研究内容

1. 生命科学中随机复杂结构的建模与分析：与生命科学领域相关专家密切合作，瞄准功能基因组学、表观遗传学和非编码核糖核酸等生命科学研究对象中关键的随机复杂结构，发展随机分析、随机网络和随机偏微分方程等方法，以及随机复杂数据的理论与方法，基于相应的数据库识别与分析这些随机复杂结构。

2. 经济金融与信息系统中随机复杂结构的建模与推断：与金融经济和信息科学领域的有关专家交叉协作，锁定复杂经济金融环境中核心的随机复杂结构问题（如定价和风险度量等问题），以及海量信息处理及知识挖掘的理论与方法和网络安全中以随机复杂结构为支撑的核心问题，对这些随机复杂结构进行建模与推断。

3. 随机复杂结构与数据的基础理论和方法：以经济金融、信息科学和生命科学等领域内关键和核心问题中重要的随机复杂结构为基础，建立若干随机复杂结构与数据的共性理论框架和方法体系，以此来刻画和分析一些具有重要理论和应用价值的随机复杂结构和数据。

实验室的近期研究工作重点

1. 随机复杂结构与数据的应用：集中于经济金融、信息科学和生命科学等领域的一些重要问题，具体为：（1）市场中信息不对称时的内部交易；若干金融衍生工具乃至结构化产品的定价理论、计算与估计，其中包括：标的为多个具协整关系资产的衍生品与CDO相关产品，以及公司违约概率的估计等。（2）网络搜索引擎设计与分析，软件测试的一般动态数学模型，不同量子信息度量之间关系的刻画与应用。（3）生物基因以及蛋白质组的差异和功能预测，非编码区的遗传功能及其与编码基因的关系，基因与蛋白质片段的马氏随机场模型与遗传进化树的构造；生物医学中生存分析、风险因素等高维数据的算法及统计推断方法；药物临床活性和药代特征的早期评价和预测网络计算系统设计。

2. 随机复杂结构：马氏过程结构的狄氏型刻画，随机网络的构造及特征性质；量子态空间的结构，量子信道的可加性猜测，无穷维量子态的纠缠，量子不确定性的数学刻画等；随机偏微分方程的不变流形理论中若干核心问题。

3. 随机复杂数据：随机删失下死亡示性缺失时生存函数估计与平均寿命估计、参数与半参数回归分析等，随机删失下死亡原因信息不完全时比例风险模型、模型统计推断等，多元纵向删失和区间删失数据的半参数和非参数统计分析方法；高维数据模型选择和变元选择的LASSO方法和SAD方法，广义逆回归和切片逆回归的降维方法，高维数据的半参数模型。

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