数学建模是指根据实际问题来建立数学模型,对数学模型来进行求解,然后根据结果去解决实际问题。当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时,人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上,用数学的符号和语言作表述来建立数学模型。
从广义上讲:数学模型是一种模拟,是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻画,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。
数学模型构成形式可分为实体数学模型(拥有体积及重量的物理形态概念实体物件)及虚拟数学模型(用电子数据通过数字表现形式构成的形体以及其他实效性表现);其展示形式可分为平面展示和立体展示。数学模型是人的思维构成的意识形态,通过表达从而形成的物件。
我国著名学者周海中先生在1987年底举行的学术讲座《数学建模与科学研究》中说过:“数学建模就是将各种实际现象转化为数学问题,并用数学符号和数学语言作表述。”可见,数学建模是用数学的符号和语言来描述实际问题的过程。
可以说,数学建模就是建立数学模型,建立数学模型的过程就是数学建模的过程。而数学建模是一种数学的思考方法,是运用数学的符号、语言或方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并解决实际问题的一种强有力的数学手段。
不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题,还是与其它学科相结合形成交叉学科,首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型,并加以计算求解(通常借助计算机尤其数学软件);数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用可谓是如虎添翼。
计算机技术(尤其人工智能)的迅猛发展、数学理论与方法的不断扩充,使得数学已经成为当代高新科技的一个重要组成部分和思想库,数学也已经成为一种能够普遍实施的技术。培养学生的数学建模意识和能力,已经成为数学教育的一个重要方面。
随着计算机技术的迅速发展,数学建模不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用,而且以空前的广度和深度渗透到人类生活的各个领域。因此可以说,数学建模是搭建数学世界与现实生活的桥梁。
文/洪霞(作者系厦门大学自然科学学部博士后)