BIMSA首个北京市重点实验室正式挂牌成立
日期：2025-02-13
来源：怀柔科学城
近日，复杂系统拓扑统计理论及应用北京市重点实验室在北京雁栖湖应用数学研究院（简称BIMSA）正式挂牌成立。该实验室依托北京雁栖湖应用数学研究院建设，并与中国人民大学数学学院联合共建。作为北京市重点支持的新兴交叉学科研究机构，实验室旨在填补拓扑统计学领域的学术空白，推动大数据与人工智能背景下复杂问题的研究与解决，打造世界一流的科研平台。
面对大数据与人工智能时代的挑战，实验室的成立是对当前数据复杂性空前提升的积极响应。传统统计学在处理高维度、动态性、异构性及含噪声等数据时表现出明显的局限性，迫切需要理论的创新与突破。在此背景下，拓扑统计学成为一个交叉前沿领域，整合拓扑学与统计学的优势，旨在以全新的视角解决现代大数据分析中的难题。
复杂系统拓扑统计理论及应用北京市重点实验室锁定应用数学中的拓扑统计方向，紧密围绕国家重大需求，针对大数据固有性质，另辟蹊径，构建统计学与数学多门分支的交叉模型框架，力图在三大研究方向产生颠覆性成果：
1. 构建广义统计物理学理论，通过整合进化博弈论、生态位理论等跨学科元素，开发高维数据的动态全息互作网络模型（idopNetwork），以揭示复杂系统的规律和趋势；2. 创立拓扑统计学新理论，将拓扑学的概念和方法引入统计物理框架，精准分析高维数据规律；3. 开辟统计拓扑学新拓扑理论，以拓扑学为基础开发适用于高阶互作复杂网络的分析工具，为多领域的复杂系统解析提供数学支持。
此实验室已获得拓扑与统计交叉的成功应用案例。依托国际数学大师丘成桐先生提出的新型拓扑理论（GLMY 理论），结合邬荣领教授团队开发的idopNetwork统计模型，实验室能够利用复杂网络的拓扑特性研究生物系统中的信息传递和功能调控机制。这一模型已成功应用于炎性肠疾病（IBD）相关的代谢网络研究，并提出了基于网络结构调控的全新治疗思路，其研究成果发表在《PNAS》上，获得国际学术界的高度评价。
未来，复杂系统拓扑统计理论及应用北京市重点实验室致力于实现理论-应用-转化一体的高中低端相结合的统计研究与应用链式闭环，并注重培养具备拓扑学、统计学和生物医药知识的跨学科人才。实验室就理论任务上发展一系列新理论、新方法分析、刻画、解释大数据，构建完整的拓扑统计学理论体系；在应用任务上利用新理论方法，从拓扑数据分析（TDA）入手，解析复杂系统背后隐藏的自然规律、社会规律，加强计算机仿真研究，研究新方法的鲁棒性与功效；在转化任务上发计算机软件包，推广应用新方法，在实际应用场景落地，产生经济、社会、生态效应。实验室将聚焦构建和解析高分辨率的生物网络模型，利用拓扑统计方法结合多尺度整合分析，从分子到个体各级生物组织的数据，全面理解生物系统的复杂性，推动个性化健康管理与精准药物设计。同时，实验室力求推广拓扑统计学在材料科学、环境科学、经济学等领域的应用，为解决现实世界的复杂问题提供新的工具和方法。
实验室由丘成桐教授担任学术委员会主席，邬荣领教授担任实验室主任，龚新奇教授担任实验室副主任。其团队集结了来自生物医药、代数拓扑、计算科学等领域的顶尖人才，包括吴杰教授、Yuval Peres教授、丘成栋教授等世界级学者。这支团队将以其国际化的视野和高度原创的理论为实验室发展提供强大支持。
丘成桐教授
邬荣领教授
龚新奇教授
吴杰教授
Yuval Peres教授
丘成栋教授
成立复杂系统拓扑统计理论及应用北京市重点实验室不仅是这一学科领域的重要突破，填补了相关空白，还推广了先进的数据分析方法，有助于解决复杂数据集的分析和理解问题，从而推动北京市及我国在大数据技术和应用领域的领先地位。其应用还将进一步促进北京市在人工智能、机器学习、生物医药等前沿技术领域的发展，助力北京市及我国在智能医疗和健康产业的战略布局，为科学进步贡献中国智慧。
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