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工程数学团队

发布者:   发布时间:2021-11-17   浏览数:

山东大学数学学院科学计算与软件研究所项目组,近三十年来,一直从事计算数学和科学与工程计算方法方面的理论及数值方法应用研究,并结合大庆、胜利、长庆等大型油田的生产实践,对能源与环境污染问题的数值模拟理论和方法进行了推广和创新,并开发应用软件投入到实际生产,取得了良好的社会和经济效益,在国内计算数学领域内独树一帜,尤其在油藏数值模拟方面得到了公认。因而对于地下的不确定程度,有特别切实的理解。近年来,科学计算与软件研究所利用海洋实验室国际顶尖的E级超级计算机和丰富的海洋大数据资源,开展海洋数学问题方面的数学建模、数值计算、数据同化的理论和方法的合作研究,使计算数学更好的应用于海洋科学与工程,实现其在海洋需求推动下的创新发展,同时也为建立海洋强国提供核心技术引擎。项目组成员获省部级一等奖2项,二等奖3项,承担国家重大专项3项,国家自然科学基金20余项,中石化勘探开发研究院、胜利油田、大庆油田、长庆油田等委托课题20余项。对于海洋和流体计算中常用的交错网格MAC算法、渗流快中心差分算法、对流占有问题的特征线算法等有深入研究,相关理论结果发表在Numer Math., SIAM J Numer.Anal, SIAM J Sci.Comput, Math Comp., Computer Methods Applied Mech Engrg, J Comput Phys.,等国际一流学术期刊上,与生产部门合作取得发明专利7项,软件著作权2项。

山东大学数学学科运筹学、与组合优化计算机算法生物信息学、生物统计领域研究基础深厚,相关成果产生了重要影响,在国内外具有了一定的影响力。山东大学是国内图论研究的发源地之一,组合优化和图论的研究有悠久的历史。取得的成果包括:证明了著名的 Chvátal 猜想;把经典的拉丁方中的横截问题和图的正交匹配问题转化为图的彩色匹配的研究,并得到了图的彩色匹配的存在性条件,在古老的拉丁方的横截问题和图的匹配之间搭建了桥梁;改进和发展了阿贝尔奖得主Szemeredi等人提出的“Absorbing Technique”,在染色图的极值问题上取得了一系列进展;将代数方法(Combinatorial Nullstellensatz)、概率方法(Entropy Compression)和经典的组合方法有机结合,为几类染色问题找到了“他山之石”,对解决经典的边染色和全染色问题提供了新的思路另外,在算法研究方面结束了理论算法中的若干个可近似性争议;在生物信息学研究中,重点攻关转录组重构、基因表达数据分析、癌症驱动基因或癌症驱动信号通路预测、单细胞基因组数据分析、多源异质生物医学数据整合、肠道微生物组测序数据分析等计算难题;设计和引入新的数学模型,通过理论研究与实验应用,突破了转录组重构等数个问题的算法瓶颈,取得了一批数据应用驱动的理论研究成果,研发了系列高精度的生物医学大数据处理分析的软件系统,实现了生物医学大数据的高效计算分析与预测,开发配套软件包和网络服务平台十多套。团队承担多项国家自然科学基金委项目,20152017分别生物信息学和生物数学领域获国家自然科学基金委重点项目资助。相关研究成果获2016年国家教育部自然科学二等奖。团队与山东大学生命学院、基础医学院、齐鲁医院、山东大学第二医院相关单位的相关研究团队交流互动良好不定期的开展交流活动,并进行了实质的科研合作。另外,国家健康医疗大数据北方中心也已经落户济南并正式进入实质性建设阶段,我们也计划参与到项目中去,通过深度合作作出基础研究方面的贡献。

 PI团队

(1)非线性随机控制与分布式协同控制研究团队(PI:吴臻):团队主要针对随机控制、随机分析、金融数学概率统计方面,以及复杂系统的鲁棒最优控制与估计、分布式协同控制、非线性控制等方向

主要成员:聂天洋、王光臣、史敬涛、冯俊娥、张宪福等。

2信息物理系统的分析与控制研究团队(PI:张焕水):团队主要研究随机系统最优滤波、时滞系统、网络化控制系统、随机与不确定性动力系统的估计、滤波与控制理论、不确定性推理等方向

主要成员:朱淑倩、刘帅、刘华文、杨荣妮、张大伟、聂磊等。

3海洋问题的偏微分方程及数值方法研究(PI:芮洪兴):团队主要致力于刻画海洋流体与多孔介质渗流、以及相关物质输运扩散问题的偏微分方程(组)的高效、高精度数值方法、理论及应用研究,以及数据同化方法,如集合卡尔曼滤波同化方法,四维变分法等研究,实现数据同化运算,研制高效稳定、数据兼容性强、可扩展性强的海洋数学模型数据同化应用软件。

主要成员:刘蕴贤、程爱杰、高夫征、孙同军、王宏、崔明荣、刘允欣、席开华等。

4海洋遥感影像数据解译、监测和大数据库管理(PI:付树军):主要致力于利用最大后验概率模型、期望最大化和随机场方法, 以及稀疏低秩逼近等压缩感知技术, 研究高分辨率海洋遥感影像解译、监测和大数据影像库管理等关键技术。

主要成员:周元峰、张彩明、李雪梅、张瑞华、杜宁、来翔、马克颖、杨晓东、辛士庆等。

(5)生命科学大数据数学模型与算法研究团队(PI:李国君):团队针对生物信息学中涉及到的系列算法难题,进行算法复杂性和近似算法设计等方面的基础研究,同时从生物网络出发,结合复杂网络、随机图等数学模型,建立分析和处理生物医学大数据的图与网络基础理论,进行二代测序数据拼接、表达数据双聚类算法等内容研究。

主要成员:朱大铭、林志聪、冯好娣、崔学峰、姜海涛、吴吉昌等。

(6)生物医学交叉研究团队(PI:栾贻会):团队与中心基础理论研究团队密切协作,邀请微生物国家重点实验室和齐鲁医院相关高水平专家一起参与进来,针对生命科学中重要的应用场景,进行算法与计算框架的应用等方面的研究,从实际的应用中发现问题、验证基础研究的成果,协同发展。

主要成员:刘丙强、韩仁敏、郭常予、胡发胜、张友明、王禄山、杨其峰等。


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