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吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告54计算与软件科学及信息处理一、项目定义项目名称：计算与软件科学及信息处理项目所属领域：基础产业和高新技术及基础科学涉及的主要学科：计算机软件与理论（国家重点学科）、计算数学（国家重点学科）项目主要研究方向：●科学与工程计算●符号计算与数学机械化●软件新方法、新技术与新工具●智能信息处理与智能软件二、项目背景1．项目建设意义当今计算机在人类的生活以及科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。因此，与计算机相关的科学与技术成为人们关心的热点。它不仅关系到国民经济的各个方面，也关系到国防和国家安全等重要领域。由此而发展起来的计算与软件科学及信息处理技术已经成为人们从事吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告55科学研究、促进信息产业发展的重要理论基础和工具。随着计算机的广泛应用和信息产业的发展，本学科必将继续得到迅猛发展，并日益呈现出强大的生命力。本项目正是以计算与软件科学及方法、信息处理为主要研究内容，并把主要研究目标集中在关系国民经济建设的某些重要问题的理论和方法的研究上。在科学与工程计算，符号计算与自动推理，软件新方法、新技术与新工具，智能信息处理与智能软件等方向进行深入的研究与探索。本项目研究成果将对计算与软件科学的研究有重要的价值，对信息产业的发展起到重要的推动作用，同时通过本项目的实施，进一步促进计算与软件科学和信息处理方面高层次人才的培养。2．国际水平在科学计算领域，从计算规模，计算复杂性，应用的广泛性来看，国际上都已经达到了十分发达的水平。以美国为代表，包括俄罗斯、欧盟及日本等均处于国际先进水平。例如，模拟核试验、长时间天气预报、石油勘探开发，航空航天技术等方面，以上国家和地区都可以通过大规模、高水平的科学计算作为其科学研究和技术开发的重要基础和依据。特别是美国在军事方面，其精确制导、卫星遥感遥测等技术称霸世界，与其强大的科学计算与信息处理能力是密不可分的。这些领域的代表性的研究机构有：吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告56美国航空航天局（NASA），柯朗研究所，加州理工大学，MIT等。在计算机软件与理论学科，按学术梯队、科学研究、人才培养来衡量，国际先进水平的代表是美国Stanford大学,UC大学Berkeley分校,MIT大学，CMU大学，IBM公司，Microsoft公司，SUN公司，英国剑桥大学，德国的杜塞尔多夫大学等。3．国内水平随着我国国民经济的发展和科学技术的进步，在科学计算和信息处理方面已有了长足的进步。一批高水平的研究机构、院校及一些高新技术企业在本领域的研究已取得了一批很有价值的理论和应用技术成果，并培养了大批高层次专业人才，在计算、信息处理的规模与速度，软件新技术新方法及应用等方面都居于国内领先行列。与国际先进水平相比较，国内在诸多方面存在着较大的差距。计算科学与信息处理方面，国内在理论研究的某些领域已基本接近国际水平，例如微分方程数值方法中的有限元理论、辛算法、自动推理的吴方法、人工智能、软件理论、面向对象的软件重用技术等。但是从计算科学与软件科学和信息处理的整体水平来看，在计算规模、计算速度、计算机软件产品开发的技术和管理水平、在国民经济和国防建设中的应用广泛性、硬件环境和研究队伍等方面与国际先进水平有明显的差距。这些差距表现为处理超吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告57大型科学计算和复杂信息处理问题的能力不强，以及自主研发大型软件能力不足，缺乏大型项目的研发经验等等。这里有硬件环境的不足，也有理论方法的问题。三、项目现有基础吉林大学是国内最早开展计算数学和计算机科学研究的院校之一，王湘浩院士一手创建了吉林大学数学系和计算机科学系，两个学科始终有着紧密的合作关系，注重计算机和数学在教学和科研方面的交叉、融合，重视理论基础。计算数学和计算机软件与理论学科拥有首批博士点、首批国家重点学科和首批博士后科研流动站。两个学科所在的一级学科都具有一级学科博士学位授予权。1991年被批准为首批“数学国家基础科学人才培养基地”。计算数学和计算机软件与理论都获得“长江学者特聘教授”岗位。设有教育部“符号计算与知识工程重点实验室”和信息产业部“计算机通信重点实验室”及21个专业实验室，11个本科生和研究生教学实验室，实验室总面积10000平方米。计算与软件科学及信息处理建设项目具有实力雄厚的教师队伍。现有教授42人，副教授23人，具有博士学位的教师30人，国务院学位委员会学科评议组成员2人，长江学者特聘教授1人，博士生导师27人。吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告58计算数学和计算机软件与理论学科自创建以来，共招收博士研究生230人，已授予博士学位67人；招收硕士研究生1140人，授予硕士学位678人；招收本科生6447人，毕业4925人；计算数学和计算机软件与理论两个博士后科研流动站共出站博士后研究人员12人。“九五”期间,获国家和省部级科研项目107项，获国家科技进步二等奖1项，电子部特等奖1项，吉林省科技进步一等奖1项，省部级奖16项，在国内外学术刊物上发表360多篇，其中被SCI收录19篇，被EI收录94篇。出版学术著作8部。四、项目建设目标和主要建设内容（一）项目建设目标“十五”期间，以计算数学、计算机软件与理论两个国家重点学科为依托，结合“符号计算与知识工程”教育部重点实验室的建设，发挥吉林大学计算科学与软件科学交叉、融合的优势，建成具有比较完善和富有创新能力的理论研究、技术发展和培养高水平人才的教学、科研中心。具有组织、承担重大和大型项目，解决大规模科学与工程计算、软件科学与信息处理等方面重大问题的能力。在计算科学与软件科学研究方面保持国内领先行列，部分方向达到国际先进水平。建成研制、开发大型软件的基地，取吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告59得一批高水平的、具有重要学术价值或重大经济效益、社会效益的科研成果。形成高水平、实力雄厚、结构合理的学术梯队。在人才培养方面，所培养的博士研究生具有较高的理论水平和软件研制能力，其中部分研究生培养质量达到国际先进水平。（二）主要建设内容1．主要研究方向——科学与工程计算。主要研究微分方程数值解，包括有限体积与广义差分法的研究，动力系统的分析与数值模拟，数学物理反问题的数值方法等；数学规划与数值代数，包括大规模数字规划、优化、变分不等式的同伦方法的理论研究；数值逼近与小波分析，包括经典的多元插值与样条理论研究，小波分析在信号处理，数据压缩，信息隐藏等领域中的应用等。——符号计算与数字机械化。主要研究数字机械化的构造性代数几何理论与方法，包括数字机械化方法理论中的构造性代数几何理论和方法；数字化制造与设计中的代数几何方法，包括集合造型的构造性代数几何方法和理论；信息安全领域中的数字机械化方法，包括密码、编码领域中的符号计算方法等。——软件新方法、新技术与新工具。主要研究系统软件与软件自动化，包括新的程序设计语言及其实现技术，吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告60新的程序设计方法等；软件工程，包括支持软件构件复用的企业管理系统开发平台，采用多层次构件复用等技术，库服务器和多中存储阵列（光盘库、磁带库、磁盘阵列等）的连接方式与其管理控制系统，建立数据库的完善主动规则理论，并使其达到实用；分布式系统、网络软件与信息安全，包括对分布式系统、计算机网络与信息安全系统等方面的关键技术进行深入研究，研制出实用化的商品软件等。——智能信息处理与智能软件。主要研究自动推理，包括自动推理与人工智能理论主要以定理机器证明，非经典逻辑推理、模糊推理、非单调推理和常识推理；约束优化求解与约束程序设计，包括约束问题优化求解系统层，程序设计语言层；知识科学、知识工程与智能软件，包括不确定性推理，专家系统及开发平台，数据挖掘，分布式人工智能，多Agent系统与移动Agent工作流与数据获取等；计算机智能及其应用，包括计算机智能的机器味觉、嗅觉，智能实用化的人像识别，数据挖掘，生物信息学中的蛋白质结构预测和分子进化树研究，基于神经网络与进化计算的振动系统，力学系统建模等。2．学术队伍建设和学术交流本项目建设学科在“十五”期间通过建设形成一支高水平、结构合理的学术队伍，有3至5名中青年教师成为吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告61具有较高造诣的在国内外有较大影响的学术带头人。引进优秀青年学者，加强教学与科研梯队建设。加强学术交流与合作，聘请国内外知名专家来校讲学，安排教师到国内外一流研究机构、大学进行访问和科研合作等。组织、承办2~3次国际学术会议。3．基地条件建设建成千兆主干以太网，百兆到桌面；建成产学研紧密结合的研发中心5个；新建3500平方米“符号计算与知识工程”重点实验室，新建1000平方米“数学国家基础科学人才培养基地”实验室，更新实验室和基地的仪器、设备和设施；建成20个左右专业科研实验室，建成设备先进、齐全的8个专业开放实验室。实验室与基地总面积约为22000平方米。五、预期效益分析到2005年，教师人数达到150名左右，其中：具有博士学位的教师60名以上，形成高水平、实力雄厚、结构合理的教学与科研梯队。每年将招收硕士研究生600人左右，博士研究生50人左右，博士后研究人员2~4人，所培养的博士研究生质量达到国内先进水平，部分研究生培养质量达到国际先进水平。吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告62承担省部级以上项目约80~100项；开发对国民经济建设有重要或重大经济、社会效益的软件产品10个左右；在国际刊物、国内核心刊物及重要国际会议上发表论文500篇左右，其中被三大检索收录的论文100篇以上；出版学术专著5~10部；获国家和省部级奖约15项。建成产学研紧密结合的研发中心5个，建成20个左右专业科研实验室，建成设备先进、齐全的8个专业开放实验室，建成一个1300平方米的电子图书馆。六、建设项目所需经费本项目建设资金总额为1,680万元，其中中央专项资金为960万元，自筹资金为720万元。建设经费用于购置仪器设备1,520万元，用于图书资料、学术交流等160万元。本项目拟购的代表性仪器设备有：服务器（4志强处理器/4G内存/5*72G/RAID）、光纤存储、磁盘阵列、网络交换机CISCOcatalyst4000、数据库软件、数学软件、工具软件等。