摘要:本文简述应用数学促进信息化应用发展的关系框架,重点阐述了未来应用数学在信息化领域中的四大重要应用方向,包括网络技术、图像处理以及模式识别、数据加密和身份认证、数据挖掘技术,得出应用数学与信息化结合的作用结果,提高信息化的价值,支持决策分析,同时也使应用数学自身得到发展。
关键词:应用数学;信息化应用;促进发展
随着我国信息化的应用范围越来越广,信息的深度应用需求越来越多,人们对信息领域软硬件的要求也在不断提高。当前网络结构日益庞大、应用日趋复杂、数据流量越来越大,对数据安全性提出了更高的要求,而随着信息量呈几何级膨胀,人们对信息的筛选、加工、提炼、展示等应用要求亦越来越高。面对我国信息化的新形势,人们如何利用应用数学来解决我国信息化发展所遇到的问题、推动中国信息化向更高层次发展,是我们巫待解决的课题。
1应用数学与信息化
应用数学是应用目的明确的数学理论和方法的总称。与纯数学相反,应用数学是研究如何把数学知识应用到其它范畴的数学分枝,尤其关注在科学领域中的应用。具体包括微分方程、向量分析、矩阵、傅里叶变换、复变分析、数值方法、概率论、数理统计、运筹学、控制理论、组合数学、信息论等许多数学分支,也包括从各种应用领域中提出的数学问题的研究。
信息化是指培育、发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力,并使之造福于社会的历史过程。其中的“智能化工具”即信息化的生产工具,与智能化工具相适应的生产力,称为信息化生产力。智能化工具与传统生产力中的生产工具不同,它不是孤立分散的,而是一个具有庞大规模的、自上而下的、有组织的信息网络体系。这种网络性生产工具将改变人们的生产方式、工作方式、学习方式、交往方式、生活方式、思维方式等,使人类社会发生极其深刻的变化。
将应用数学运用到信息化领域的过程,就是将信息化领域遇到的问题抽象为数学问题来加以解决,这将大大提高解决问题的可能性与科学性。
2应用方向
2.1网络技术
随着信息化的应用,传感器网络、智能机械等柔性和弹性系统也不断增长,对这些广泛存在的传感器网络、智能机械等柔性和弹性系统的研究涉及非线性偏微分方程、非线性泛函分析、动力系统、随机分析等现代数学工具的利用。应用数学在网络技术领域的应用,最主要目的是通过合理的假设,在信息的获取和传递过程中,对庞大的信息进行初步判断,同时通过几何学原理,对新一代网络技术中遇到的数学问题进行建模,解决网络的传输方式、速度和效率问题,以优化信息化的基础设施。
2.2图像处理以及模式识别
模式识别是应用计算机对一组事件或过程进行鉴别和分类。所识别的事件或过程可以是文字、声音、图像等具体对象,也可以是状态、程度等抽象对象。这些对象与数字形式的信息相区别,称为模式信息。模式识别需要解决的是信息的处理和利用问题,由于模式识别的对象是图像等非数字信息,如果不能将这些信息进行处理,将其转化成计算机可以接受的数值或符号串,并被计算机自动识别为有意义的信息并进行归类,信息的处理速度和信息的价值将受到影响。应用数学在模式识别领域发挥的重要作用是在对大量非数字信息进行统计分析的基础上,寻找分类的规律,开发匹配率高的鉴别函数进行归类。
2.3数据加密和身份认证
数据加密的基本过程,就是对原来为明文的文件或数据按某种算法进行处理,使其成为不可读的一段代码,通常称为“密文”。人们只能在输人相应的密钥之后,才能显示出本来内容。通过这样的途径,可以保护数据不被非法窃取和阅读。数据加密可以对重要数据起到保护作用,可以使人们在互联网上进行安全的会话而不必担心会被人偷听。尤其是金融交易数据,更是需要数据加密和身份认证技术来作为安全保障。数字证书、数字认证等加密和鉴别技术都是应用数学在数据加密领域的应用。数据加密及身份认证是用于解决信息传递、储存过程的安全性和虚拟网络中的身份识别的问题。应用数学为数据加密提供了基础的算法函数,并且随着信息化的发展不断创新。
2.4数据挖掘技术
数据挖掘就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中提取隐含在其中的、人们事先不知道的但又是潜在有用的信息和知识的过程。通常采用的应用数学方法包括基于概率论的方法、统计分析方法、归纳学习方法、聚类分析方法、神经网络方法、决策树方法等。主要是解决对于信息的再生和利用问题,是对数据进行深层次加工的自动化技术。
3作用效果
3.1提高信息化的价值,支持决策分析
随着数据库技术的成熟和数据应用的普及,人类积累的数据量正在以指数速度迅速增长。面对浩瀚无垠的数据,人们迫切需要新的技术和自动化工具将海量数据转化为有用的信息和知识。数据挖掘技术在这样的背景下应运而生,并越来越显示出其强大的生命力。数据挖掘的基础就是应用数学所提供的各种挖掘算法。
现阶段,我国很多企业都已建立了内部的信息系统,通过数据仓库技术提供企业范围内的全局模式,从而降低企业运营成本,提高信息化的价值,支持决策分析,为企业创造新的价值。
3.2信息化的发展也推动了应用数学的发展
应用数学自身,也将随着信息化的发展而不断演变。一方面,信息化的发展会遇到新问题,在通过“应用数学”对这些问题进行研究,并提出解决方案的过程中,这门学科自身也得到了新的发展。
一方面,信息化的快速发展对相关的应用数学提出了新的研究方向,越来越多的研究者投人到新的加密算法和新型移动终端的数据安全领域,也促进了应用数学向实用性、商业化方向发展。
另一方面,信息化的发展也为相关应用数学提供了新的计算工具和载体,而且还改变着应用数学的研究方法和思维模式。在此基础上,新的应用数学模型能以更快的速度、更高的效率得到论证,从而促进了应用数学的加速发展。
4结语
综上所述,信息化的发展和应用数学密切相关。随着中国应用数学研究投人日益加大、水平逐步提高,利用应用数学来解决信息化实际问题的自主创新能力将大幅提高。未来,在网络技术、图像处理以及模式识别、数据加密和身份认证、数据挖掘技术等重要方向,应用数学方法的深化应用将促进信息化进一步发展,并提高中国信息产业在全球产业链中的地位,逐步形成技术领先、基础雄厚、自主发展能力强的信息产业,为早日实现中国信息化发展战略目标提供支撑。
参考文献:
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