美国国家科学基金会四大优先领域资助概况（三）
日期 2005-05-19 来源：情况交流 作者：政策局 龚旭 【 大 中 小】 【 打印】 【 关闭】
三、数学科学
NSF将数学科学视为现代科学技术的重要基础之一，因为科学、工程和技术中的新发现与数学科学的进步密不可分，包括数学和统计学在内的基础数学科学不仅为科学领域各学科发展所必需，而且对于训练未来掌握数学技能的劳动力也是十分关键的。随着推动美国经济增长的高新技术产业越来越依赖于计算机控制系统、电子化数据管理以及商业预测模型，因此，要求美国有更多掌握有效的数学和统计学技能的劳动力。
NSF设立数学科学为优先领域，旨在促进数学家、统计学家与在科学和数学交叉的前沿领域进行探索的科学家和工程师合作，保持美国在数学科学教育领域的良好传统，吸引更多的美国青年投身于数学科学。尽管数学在现代科学与社会中的作用不断拓展，但美国在数学科学的3个关键领域的投入不能满足科学发展和社会进步的需求，NSF将加大对这3个领域的支持，即，基础数学与统计学研究、数学科学与其他学科的合作以及数学教育。
NSF将数学科学作为优先领域支持的长期目标是：1）推动基础数学和统计学研究取得重大进展，并使数学以及其他科学和工程学能够切实从中受益；2）推动数学科学与其他科学和工程学科结成交叉研究的伙伴关系，并使其他学科的研究者将数学家和统计学家视为其必不可少的伙伴；3）将最适当的新的统计学原理和数学工具及概念整合进NSF资助的所有的研究中；4）训练能够以学科交叉研究方法应对未来科学和工程学挑战的新一代研究人员；5）增加接受数学和统计科学训练的各种类型美国学生的数量，以满足学术机构、产业界和政府实验室不断加大的对科学研究、工程学和技术的需求；6）切实提高普通公众对数学的了解程度和理解水平。
NSF从2002财年起将数学科学列为优先领域，其年度资助经费的变化情况如表1所示：
表1 NSF对数学科学领域的长期资助情况 （单位：百万美元）
FY2002
（实际支出）
FY2003
（实际支出）
FY2004
（实际支出）
FY2005
（计划支出）
FY2006
（预算请求）
FY2007*
（估算）
30.00
60.42
91.56
89.13
88.63
88.63
*2007财年及以后估算的经费并不是未来政策或决策的反映，仅仅是计划中的设想而已。
2006财年NSF计划在数学科学领域投入8863万美元，重点支持3个方面的活动：
1）基础数学和统计科学：包括动力系统、差分方程、几何学与拓扑学、随机性、数论、代数与量子结构、计算数学、统计学、多尺度和多分辨分析在内的基础研究领域。为了提升上述领域的研究水平，NSF将通过对研究小组、科学家个人和研究所的研究项目资助以及开展本科生、研究生和博士后的培训活动，改进对数学科学的支持；
2）交叉性科学与工程学：由基础数学发展起来的基本概念和理论结构，往往为其他学科的系统表达和应用研究提供恰当的框架，数学和统计学还产生了解决许多科学技术长期性难题的新的分析、统计、计算和实验工具。这些成功事例提示了加强支持数学科学家与其他科学和工程学科研究人员共同开展合作研究的必要性，他们合作的途径主要有两类，一是探索解决具体科学或工程问题的新的数学方法，二是运用已有的数学工具解决科学和工程中的重要问题。NSF重点关注涉及数学科学的3个交叉研究主题：①大型数据集带来的数学和统计学问题：现代科学与工程研究有不少需要大型数据集，因此带来的主要问题包括：数据间相互关系的识别与恢复；需要运用新的数学和统计学方法的大型数据集结构的辨识与有效性验证；基于大型复杂数据流的决策与控制理论改进。这些问题涉及的活动很多，例如：大型基因组数据库；从地球监测系统（卫星观测、地震网、全球观测系统等）采集到的数据的分析；保密数据与丢失数据；由自动化物理仪器产生的、必须压缩、存储和分析的巨量数据流；由装有网络传感器和触发器的工程系统产生的数据。②不确定性管理与建模：对不确定现象的预见与预测对改进公共政策或研究中的决策十分关键。改进测评不确定性的方法将更多地利用科学和工程学的各种模型，以更好地对现象进行预测。改进预测极端或孤立事件的能力将提高诸如电网、互联网、飞行交通控制等系统的安全性和可靠性。测评不确定性的高级技术广泛应用于对外来物种的扩散预测、对基因改变的预见以及对复杂气候变化情景相似性的评价等研究中。对社会科学而言，评估不确定性的方法将改进对诸如市场行为等现象进行预测的利用能力。③复杂非线形系统的建模：数学科学的发展对于理解相互作用的复杂系统和非均衡系统的发生和运行机制十分必要。在科学的诸多领域，都需要分析和预测聚现复杂特征和理解多尺度现象，从社会行为到脑功能，从通讯网络到多尺度商业信息系统，再到复杂的工程化系统。为理解环境中的复杂系统而发展数学和统计学新思想和新工具是NSF特别感兴趣的领域，对这一领域的重点支持自2004财年和2005财年开始，2006财年还将继续支持；
3）先进的数学科学教育：NSF支持以上述研究方向为中心的创新性教育活动，加强研究与教育间密切合作的活动包括：数学科学领域的课程设置改革以及将数学融入其他学科的课程开发，将新的数学思想引入从幼儿园到大学本科教育的整个教学中；研究怎样学习数学的新方法，特别关注新的教学技术手段以及新兴数学领域。涉及课程改革的本科生、研究生教育和博士后培训活动也包括在内，重在数学家处在学术生涯的关键转折时期所需要的指导。支持本科生在数学与生物科学的交叉领域开展研究的训练活动将继续是2006财年的一个重点。
2004-2006财年NSF对数学科学领域的资助在各科学部及相关部门的经费分配情况如表2所示：
表2 2004-2006财年NSF对数学科学的资助经费分配情况 （单位：百万美元）
FY2004
（实际支出）
FY2005
（计划支出）
FY2006
（预算请求）
FY2006与上年的变化
数额
百分比
生物科学部
2.18
2.21
2.21
0.00
0.0%
计算机与信息科学与工程学部
2.18
2.29
2.29
0.00
0.0%
工程学部
2.91
2.91
2.91
0.00
0.0%
地学部
7.07
7.07
7.07
0.00
0.0%
数学与物质科学部
70.23
70.23
70.23
0.00
0.0%
社会、行为与经济科学部
1.82
1.50
1.50
0.00
0.0%
极地计划办公室
0.18
0.20
0.20
0.00
0.0%
研究及相关活动小计
86.56
86.41
86.41
0.00
0.0%
教育与人力资源部
5.00
0.20
2.22
-0.50
-18.4%
“数学科学”共计
91.56
89.13
88.63
-0.50
-0.6%
来源：NSF的2006财年预算请求
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