CAM Digest, 星期六, 2012年6月23日

Today's Editor:

袁光伟
北京应用物理与计算数学研究所
yuan_guangwei@iapcm.ac.cn

乔中华
香港理工大学应用数学系
zqiao@polyu.edu.hk
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两院院士大会在京开幕

作者：霍小光 顾瑞珍
来源：新华网

中国科学院第十六次院士大会、中国工程院第十一次院士大会6月11日上午在人民大会堂
隆重开幕。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛出席会议并发表重要讲话。

党和国家领导人吴邦国、温家宝、贾庆林、李长春、习近平、李克强、周永康出席大会。

中国科学技术界和工程技术界最高学术团体举办这次盛会，旨在全面推进国家科技思想库
建设，大力弘扬科学文化，团结带领全国科学技术和工程技术界，解放思想，开拓创新，
唯实求真，迎接中共十八大召开。

中国科学院院士大会的主要议程包括：进行学部主席团、各专门委员会等换届选举，举办学
部学术年会，颁发新当选外籍院士证书，颁发陈嘉庚科学奖和陈嘉庚青年科学奖等。中科院
设有6个学部，现有院士723人、外籍院士64人，其中574位院士和16位外籍院士参加本
次院士大会。

中国工程院院士大会的主要议程包括：将讨论“国家工程科技思想库建设”研究报告（征求
意见稿）、讨论“改进完善院士制度”研究报告、举办学术报告会、颁发新当选院士和外籍
院士证书、颁发第9届光华工程科技奖等。中国工程院设有9个学部，现有院士774人、
外籍院士41人，其中647位院士和17位外籍院士参加此次院士大会。

在热烈的掌声中，胡锦涛发表了重要讲话。

中国科学院院长白春礼致开幕词。大会由中国工程院院长周济主持。

1200多位两院院士，中央和国家机关有关部门负责人出席大会。

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白春礼当选第七届中科院学部主席团执行主席

作者：刘莉
来源：科技日报

为期五天的中国科学院第十六次院士大会6月15日在京闭幕。闭幕式上宣布了新当选的
第七届中国科学院学部主席团成员。周光召、路甬祥任名誉主席，白春礼为执行主席。

白春礼在闭幕式上对中国科学院学部未来工作发表了意见。他指出，中国科学院学部要坚持
以科技创新为中心，努力发挥广大院士在科技创新中的带头作用，努力发挥学部的学术引领
作用；坚持以发挥国家科学思想库作用为主线，加快建设适应思想库要求的研究机制和运行
机制；坚持以发现、培养和提携人才为己任，促进科学与教育的结合，大力加强学部人才培
养和科学教育工作；积极促进，身体力行，推进我国科技体制改革。

闭幕式上还宣布了中国科学院各学部第十五届常务委员会选举结果。詹文龙任中国科学院
数学物理学部主任；朱道本任中国科学院化学部主任；陈宜瑜任中国科学院生命科学和医学
学部主任；陈颙任中国科学院地学部主任；李未任中国科学院信息技术科学部主任；顾秉林
任中国科学院技术科学部主任。

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12位科学家获颁陈嘉庚科学奖及青年科学奖

作者：孙自法
来源：中国新闻网

2012年度陈嘉庚科学奖、陈嘉庚青年科学奖6月13日在中国科学院第十六次院士大会上
揭晓并颁奖，4个项目6位科学家获得陈嘉庚科学奖，6名青年科技才俊获得首次评选颁发
的陈嘉庚青年科学奖。

清华大学薛其坤教授、陈曦教授和中科院物理研究所马旭村研究员以《高质量拓扑绝缘体薄
膜的外延生长和量子现象研究》项目获陈嘉庚数理科学奖；中科院化学研究所朱道本研究员
以《基于派-共轭分子的有机功能材料的研究》项目获陈嘉庚化学科学奖；复旦大学附属中
山医院汤钊猷教授以《肝癌早期诊断、早期治疗与转移的研究》项目获陈嘉庚生命科学奖；
国防科技大学校长杨学军教授以《可扩展并行计算机技术》项目获陈嘉庚信息技术科学奖。

陈嘉庚科学奖每两年评选一次，奖励具有中国自主知识产权的重要原创性科技成果，共设
数理科学奖(包括数学、物理学、力学、天文学)、化学科学奖、生命科学奖（包括生物学、
医学、农学）、地球科学奖、信息技术科学奖、技术科学奖等6个奖项，每个奖项奖金50
万元人民币，并颁发金质奖章和证书。此次陈嘉庚地球科学奖、技术科学奖空缺。

中国科技大学彭承志研究员、中科院上海有机化学研究所胡金波研究员、中科院上海生命
科学研究院生物化学与细胞生物学研究所宋保亮研究员、中国科技大学汪毓明教授、哈尔滨
工业大学高会军教授和中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所成永军研究员，
分别荣获首届陈嘉庚青年科学奖数理科学奖、化学科学奖、生命科学奖、地球科学奖、信息
技术科学奖、技术科学奖。

陈嘉庚青年科学奖与陈嘉庚科学奖同步推荐、评审和颁奖，每个奖项每次评选1人，奖金
20万元人民币，同时颁发证书，奖励做出具有中国自主知识产权原创性成果、年龄40周岁
以下的青年科技人才。

以著名华侨领袖陈嘉庚名字命名的陈嘉庚科学奖，前身为1988年设立的陈嘉庚奖。2003年，
陈嘉庚科学奖基金会正式注册成立，设立陈嘉庚科学奖，2010年设立陈嘉庚青年科学奖。

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数学建模先驱荣获香港城市大学应用数学奖

来源：香港城市大学新闻网

享誉国际的数学建模先驱麦莱雅各教授（Professor James Murray）获香港城市大学
（城大）授予第二届William Benter应用数学奖，以表扬他应用数学模型以增进人类
福祉，包括应用于生物学和医药科学，及最近应用于解决婚姻问题所取得的卓越成
就。

麦莱教授是英国皇家学会院士。他利用数学模型探求人体内在的生物力学机制，以
求较准确地预测各种人体反应的结果，从而大大推进了数学模型应用于众多生物医
学问题的研究。他的贡献超乎前人，其丰硕的研究成果更为他赢得「现代数学生物
学之父」的美誉。遴选委员会对他的成就大表讚许并一致同意向他颁授第二届William
Benter应用数学奖。

颁奖礼在5月28日于城大刘璧如数学科学研究中心举办的「2012国际应用数学会议：
模型、分析与计算」开幕礼上进行，捐款设立奖项的William Benter先生向Murray教授
亲自颁发。

麦莱教授是美国普林斯顿大学资深学者、英国牛津大学数学生物学荣休教授、美国华
盛顿大学应用数学荣休教授，曾在生物学、流行病学、医学的多个领域从事研究，致
力探索关于人类的各种问题，并探索如何加以控制。

他最近的一项研究对于控制脑肿瘤的生长有密切的关係。他的研究小组研发的一个实
用数学模型可以确定脑内肿瘤生长的位置，从而让医务人员在对每一个病人给予放射
治疗、外科手术、化学药物治疗之前，能以确定的数据预知各种治疗方法的成效。美
国西雅图地区目前正採用这一方法为病人治疗。

麦莱教授亦率先将数学模型应用于心理学，尤其是配偶之间的关係问题。他与同事研
发了一个简单而准确性惊人的数学预测模型。一对夫妇就双方正在争执的某个自选话
题对谈15分钟，该模型即可对二人的互动作出量化分析。

「这一模型基本上利用两个方程式对夫妇之间的互动作量化分析，其中一个方程式衡
量妻子在丈夫讲话后的回应，另一个方程式与此类似，衡量丈夫在妻子讲话后的回应，」
麦莱教授解释说。

这个数学模型的实际功用是可提供具体而有科学依据的婚姻治疗法，指导夫妇应如何
修补破坏性的互动方式。「这个方法现正付诸实际应用，效果令人鼓舞，而且我们正
推广这一方法，将量化分析法也用于研究子女对婚姻的影响，」他说。

在麦莱教授研究数学模型的生涯中，另一突出之处是他注重跨学科的研究，而这也正
是城大新规划的「重探索求创新课程」的目标。

「我觉得，不论在当前，或在可见的未来，跨学科研究均是最有趣和有用的研究。」
麦莱教授说，「过去20年来，几乎在生物学、医药科学的每一个领域，跨学科研究均取
得突破成果。」

社会科学是跨学科研究的一个专门范畴。他说：「我相信，社会科学将是今后一个重要
的跨学科研究领域。」。

William Benter应用数学奖由城大刘璧如数学科学研究中心设立，以William Benter先生命
名，以感谢他全力支持并慷慨捐助城大促进应用数学研究。该奖奖金为10万美元，每两
年举办一次。得奖人须为杰出的应用数学家，其研究成果对科学、商业、金融、工程学
等方面的数学应用有直接而根本的影响。

麦莱教授对获颁上述奖项感到很荣幸。他说：「William Benter应用数学奖独特之处，在
于它是为真正的应用数学而设，鼓励数学应用于现实生活。城大以及王世全教授领导的
刘璧如数学科学研究中心，在广义数学的真正实际应用方面夙负盛名。」

身兼城大副校长（发展及对外关係）的王世全教授说，很高兴城大设立这奖项以表彰并
推动真正实用的数学。

「麦莱教授是成功的楷模。他的研究成果表明：数学及其在许多领域的应用，大有功于
改善人类生活，并造福世界。」他说。

麦莱教授在颁奖礼结束后发表演讲，讲题是「生物医学及社会科学中的数学模型：从动
物皮毛花纹、人类脑肿瘤，到挽救婚姻问题」，为一连五天的会议揭开序幕。

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国家数学与交叉科学中心学术委员会第二次会议召开

编辑：文-许清
来源：中国科学院数学与系统科学研究院网站

2012年6月7日，中国科学院国家数学与交叉科学中心（简称“交叉中心”）第一届学术
委员会第二次会议在京召开。交叉中心第一届学术委员会 委员、研究专题负责人代表、
中国科学院基础局刘鸣华局长与王永祥处长等30余人出席会议。会议由交叉中心学术委员
会主任杨乐院士主持。

此次会议分为两个部分：一是听取交叉中心近一年多来运行情况与代表性科研进展汇报；二
是对交叉中心的学术研究、运行机制 和未来发展提出建议。交叉中心主任郭雷院士从中心
概况、工作进展及计划设想等方面就中心成立一年多以来的运行情况做总体汇报。郭雷院士
还介绍了前不久召开 的中心执委会会议情况，并就如何进一步促进中心的交叉科学研究、
如何进一步发挥学术委员会作用、如何创新和推广行之有效的学术组织模式、如何形成人才
引进 的有效机制、如何更科学地分配管理经费等问题提出了建议及思考。六位研究专题负
责人代表汇报了对所承担课题的研究进展。

汇报结束后，针对交叉中心的学术研究、运行机制和未来发展等议题，学术委员会成员展开
了认真热烈的讨论，肯定了交叉中心运行一年多以来取得的进展,并对交叉中心下一步的工
作提出了指导性意见。

杨乐院士在总结性发言中指出，此次会议的召开意义深远，交叉中心从中可得出多方面的启
示。交叉中心的优势是数学方法，在交叉研究中，应与其他学科的 专家学者多交流，深入
了解其他学科，找出其中的关键科学问题，充分发挥数学的作用；交叉中心要充分利用数学
院成立60余年来的积淀与综合优势，从学科基本 原理上着手，做出开创性工作；交叉中心
要形成浓郁的学术气氛，要重视青年人才的培养，给青年人的发展提供更多的空间。

刘鸣华局长在致辞和发言中对交叉中心运行一年多来取得进展给予充分肯定，认为初步实现
了科学院对于成立交叉中心的设想。他指出，作为中国科学院创新 2020的重要组成部分，
交叉中心责任重大，应进一步思考如何通过体制机制创新，发挥数学学科的优势，通过交叉
研究推动其他学科发展，同时提炼出有共性的 重大数学问题，做到源于实际还要高于实际；
面向数学院“一三五”目标，要有综合设计，既要有长远布局，也要考虑近期可能的突破，
还要关注国家重大专项中对 数学方法的需求，为国家的战略需求做出贡献；要利用交叉中
心的资源，加大培养和引进优秀青年人才的力度。

学术委员会其他委员们也纷纷对中心未来发展提出了中肯的意见和建议,经过整理后也将以
适当的方式公开。

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2012科学与工程计算论坛举办

来源：中国科学院数学与系统科学研究院网站

2012年6月4日～6月5日，由科学与工程计算国家重点实验室主办的2012年科学与工程
计算论坛在中国科学院数学与系统科学研究院召开。来自国内外各大高校、科研院所的近百
名专家、学者和研究生出席论坛。

论坛的主要议题是计算流体力学的方法和应用。兰州大学郑晓静院士、美国布朗大学舒其望
教授、美国爱荷华州立大学王志坚教授、北京应用物理与计算数学研究所戴自换研究员、中科
院力学所姜宗林研究员、北京航空航天大学国家计算流体力学实验室李志辉教授、国家海洋
局第一海洋所乔方利研究员、中科院大气物理所王 斌研究员分别就风沙过程中多尺度结构
的观测和模拟、高温气体流动问题的建模和计算、数值天气预报中的优化问题、海洋绕流和
气候模拟、Z箍缩磁流体力学方程 的模拟、计算流体力学计算方法的最新进展等主题作了
大会报告。

此次论坛主旨在于促进计算数学与交叉学科的交流与融通。论坛的召开为来自各地的计算流
体力学及相关领域的学者们提供了一个交流平台，对推动计算数学与其它学科的合作研究，
起到了一定的积极的促进作用。

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2012年江苏省计算数学学术年会在扬州大学胜利召开

发件人： Wenyu Sun

2012年江苏省计算数学学术年会于2012年6月8日—10日在风景如画的扬州大学举行。

会议开幕式上，大会主席、南京师范大学校长宋永忠教授代表会议组委会致辞，他回顾了江
苏省计算数学学术会议走过的历程，缅怀老一辈计算数学家的丰功伟绩，希望大家再接再励，
共同努力，把江苏计算数学的科研教学水平推向一个新高度。 他对扬州大学为本次会议提
供的优越的会议条件和周到的服务表示感谢。东道主、扬州大学校长郭荣教授作了热情洋溢
的讲话，他热烈欢迎代表们来到扬州大学参加这个重要会议。江苏省数学会理事长、南京大
学数学系党委书记秦厚荣教授代表江苏省数学会对大会的召开表示热烈的祝贺。 南京信息
工程大学党委副书记李刚教授宣读了中国计算数学学会理事长石鈡慈院士和副理事长、中科
院计算数学研究所所长陈志明研究员的贺电贺信。

本次会议组织了10位专家作大会邀请报告， 他们是：

美国北卡罗莱纳州立大学李治林教授（江苏特聘教授）：
The Immersed Interface Method and Application to CFD.

加拿大约克大学梁栋教授（山东省泰山学者）：
Energy-Conserved Identities and Energy- Conserved S-FDTD Schemes for Maxwell's Equations.

北京大学李若教授：
数值正则化矩方法的新进展。

复旦大学魏益民教授：
A sharp version of Bauer-Fike's theorem.

上海师范大学魏木生教授：
Minimum rank solutions to the matrix approximation problems in spectral norm.

南京大学武海军教授：
Pre-asymptotic Error Analysis of CIP-FEM and FEM for Helmholtz Equation with
High Wave Number.

东南大学刘继军教授：
复杂散射体的逆散射问题和数值计算.

南京航空航天大学王春武教授：
The Interface Treating Method for Multi- medium Flow.

南京师范大学韩德仁教授：
道路收费中的变分不等式: 数值方法及收费效率分析.

南京信息工程大学蒋勇教授：
“信息与计算科学”专业综合改革探讨。

专家们的报告学术水平高、覆盖范围广，非常精彩，代表了国内乃至国际上的前沿研究课题
和前沿研究水平，使广大计算数学工作者和研究生深受启发和教益。另外，25位中青年学
者和研究生做了分组报告。

本次会议参会代表人数超过预期。会务组会前估计参加人数不超过120人，实际到会代表超
过170人，不但有本省的，而且有不少外省代表参加。

会议还选举产生了新一届江苏省数学会计算数学分会理事会。根据会前各个学校推荐来的人
员情况，会议产生了71位理事，其中30个常务理事和10个副理事长单位。

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美国《技术评论》评出2012年10项改变世界的新技术---稀疏傅里叶变换新算法榜上有名

来源：中国科技网

今年1月，4名麻省理工学院研究人员向人们展示了一种计算机科学中最重要算法的替
代品。迪娜·凯塔比、海赛姆·哈桑尼、彼得·因迪克、 埃里克·普赖斯创建出一种进行傅
里叶变换的更快方法。傅里叶变换是一种处理数据流的数学技术，其已成为Wi-Fi路由器、
数字医疗影像和4G蜂窝网络的运行基础。

傅里叶变换的历史可追溯到19世纪，其原理是，任何信号，如录音信号，可表示为不
同频率和振幅的正弦和余弦波的集合总和。对波的集合处理起来相对容易，例如，可对
录音信号进行压缩或对噪音进行抑制。在20世纪60年代中期，又发展出了一种被称为快
速傅里叶变换（FFT）的对计算机友好的算法。快速傅里叶变换的威力到底有多大， 你
只需比较一下MP3文件及其未压缩格式的大小即可。

麻省创建的新算法，称为稀疏傅里叶变换（SFT），其对数据流的处理要比快速傅里叶
变换快上10倍至100倍。这种加速的达成，是基于我们最为关注的是信息的有意义部分：
音乐不是随机噪声。这些有意义的信号通常只是一个信号可采值的一小部分，用技术术语
来说，这个信息是“稀疏”的。因为稀疏傅里叶变换算法无意处理所有可能的数据流，它采
集的是某些“捷径”（最有意义）部分，而非其他可用部分。从理论上讲，一个仅处理稀疏
信号的算法，要比快速傅里叶变换更具局限性。但是，新算法的共同发明人、电气工程和
计算机科学教授凯塔比指出，“稀疏无处不在，它存在于自然中，存在于视频信号中， 也
存在于音频信号中”。

更快的变换意味着处理一定量的信息只需更少的电力，这对于对电力要求苛刻的智能手
机等移动多媒体设备来说，不啻为一种福音。或者说，使用相同的电量，工程师们可考虑
做更多快速傅里叶变换算法不可能达成的计算需求。例如，今天的互联网骨干网和路由器
实际上只能读取或处理穿越其间的数字河流中的涓涓细流，而稀疏傅里叶变换可使研究人
员以每秒数十亿次的速度更为详细地研究数据洪流。

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卢本卓的计算结构生物学之路

来源：中国科学报

信息化时代的到来让我们无法想象没有计算机的生活和工作。计算机的发展为各行各业带
去了发展的生机，计算生物学也应运而生。中国科学院计算数学与科学工程计算研究所“百
人计划”研究员卢本卓，作为新一代进入计算生物学研究领域的科研工作者，对计算生物学
的强烈兴趣和热爱，让他迅速在该领域崭露头角。近日，本报专访了卢本卓，走近他的计
算生物学人生。

计算生物学应需而生

上世纪50年代，Waston和Crick发现了DNA双螺旋结构，开启了以分子层次为对象的结构生
物学时代，自此分子生物学成为生物学的前沿与生长点，生物学也进入了“分析”和定量化
研究的时代。进入21世纪，以人类基因组计划的完成为标志，人类迎来了生命科学的时代。
从对结构生物学中复杂的蛋白质和DNA数据的分析，到对海量基因组数据库分析提取信息，
这些研究吸引了全世界不同学科的精英，包括数学、分子生物学、物理、化学、计算机等
领域专家的参与。

“人体的一个细胞内就可有上百亿个蛋白质分子。一个大的蛋白质分子可包含上百万个原子。
蛋白质内每两个原子间都有相互作用，这些原子处于不停的运动中，其情形就像北京城内同
一时刻有两百万辆机动车行驶一样。计算和跟踪一个蛋白质的原子运动就像记录和监控北京
的车辆一样。所以如果要通过人手工来计算这些原子的行踪并从中分析蛋白质的性质和规律
是不可能的。如此巨大的分析计算量必须借助计算机技术来存储和分析。”卢本卓在谈起计算
结构生物学的应用状况时告诉记者。

计算生物学是指通过建立物理、数学、统计等模型，应用计算机和计算技术对生物系统进行
模拟计算和数据分析的学科。当前，生物学数据量和复杂性不断增长，基因数据每14个月会
翻一番，生物分子的相互作用和运动特征也越来越需要多尺度的精确描述，单单依靠观察和
实验已难以应付。因此，必须依靠大规模计算模拟技术，从海量信息中提取最有用的数据。
于是在生物技术、计算机技术等迅猛发展的背景下，应运产生了由计算机、物理、数学、化
学、分子生物学等多学科相互渗透、融合而成的新兴交叉学科——计算生物学。计算结构生
物学是其中较早发展起来的一个方向，关注点是对分子的模拟和计算。

然而，新兴学科的发展并非一帆风顺。计算结构生物学的发展始于上世纪70年代末，不久后
制药工业界看到了它的应用前景，大量投资涌入这一领域的研发中。尽管计算结构生物学在
国际上经历了“快热”的过程，社会和市场对它的期望值也很高，但由于计算设备和计算方法
的先天不足，计算结构生物学并没有在短时间内回馈给投资者所期望的利益，工业界对它的
信心大打折扣。同时由于计算方法和效率上的瓶颈，上世纪90年代，计算结构生物学整体上
进入停滞，或者说缓慢发展的时期。但学术界的努力从未减缓，实际上这一领域面临的挑战
激发了更多研究热情和来自更多学科领域的交叉参与。值得一提的是，随着基因组等数据的
大量涌现，生物信息学与系统生物学也随之迅速发展起来。“尽管前期计算结构生物学的发展
因为设备和方法的落后遭遇了低谷，但近几年随着计算机技术的快速发展以及新的计算与模
拟方法的提出，计算结构生物学展现出了越来越强大的理论预测和实际应用能力（比如对生
物分子结构功能关系的定量研究以及药物设计等），并从微观的个别分子向更高层次的复杂
系统研究拓展。近年来，我国已经迎来了新一轮的计算结构生物学的稳健发展时期，国家对
该领域的研究也越来越重视。国外相关学科起步较早、发展较快，相比来说，我国的计算结
构生物学起步稍晚，各个时期的发展节奏也相对迟滞些，但作为后起之秀，随着国内研究资
源和环境改善，已经显示出了蓬勃发展的势头。”面对我国计算生物学发展的现状，卢本卓
信心满满地说。

结缘计算生物学

最初，计算生物学对于卢本卓来说也是极其陌生的领域。1993年，卢本卓从华东师范大学物
理系毕业后，走上了工作岗位，而对自然世界深入了解的欲望一直驱使着他，1997年他考取
了中国科技大学天文与应用物理系的研究生，开始接触到分子模拟领域，2002年获得生物化
学与分子生物学博士学位。同年，他得到了一个前往美国加州大学圣地亚哥分校攻读博士后
的机会，然而出国签证却多次遭拒，几经周折，在他几乎要放弃的时候拿到了签证，终于在
2003年前往美国，师从生物分子计算模拟领域的先驱之一——Andrew J.McCammon教授作博
士后研究，2006年转入美国霍华德休斯医学研究所。

在美国，起初的两年中，卢本卓的主要工作是进行分子生物性质的计算模拟研究，数学、物
理和算法的成分很少。后来偶然尝试了一个计算方法的课题，却解决了一个没有预料到的难
题。此后，卢本卓的研究工作重心逐渐转移到了以计算方法为主题的方向上，他的合作者中
也陆续增添了数学和计算科学家们。整个计算结构生物学是当前的热门交叉学科，但卢本卓
所从事的方向却相对偏僻些。“结缘目前的计算结构生物学研究方向对我来说有一定偶然性，
我也非常感谢这些偶然，让我在工作中找到依然能激发兴趣的东西。”卢本卓说。

卢本卓主要从事计算结构生物学模拟方法的研究，近年来他在生物分子连续模型的数值模拟
方法及应用程序实现上取得了一些有国际影响甚至是领先性的成果。

30多年来，为提高生物分子静电计算的准确性、效率和处理大体系能力，求解PBE的数值方
法在不断发展，从最早的有限差分方法，到后来的边界元、有限元、多重网格，并结合了各
种其他精致的计算和优化技术以提高速度，如快速傅立叶变换、小波分析、快速多极距方法、
Krylov subspace方法等。但这些进展仍不能满足处理生物大分子或超大分子体系的计算内存和
效率的需要。

面对这个难题，经过卢本卓和他的合作者们的不懈努力，在生物分子静电计算的研究中系统
发展和丰富了求解线性Poisson-Boltzmann方程的边界元方法（BEM），使PB静电计算达到几
乎最优的计算复杂度，并编制和发布了高效求解PBE的应用程序包AFMPB。这些工作是近年
来国际上在边界元方法计算PB静电方面的最主要的进展之一。

在该项研究中，卢本卓率先与国外合作者在边界元中发展并结合了针对Yukawa势函数（PBE
的基本解）的新版快速多极矩方法（FMM）及自适应FMM（AFMM），发布了本领域唯一一
个实现了与Yukawa势函数的新版FMM及AFMM结合的BEM程序。其中，新版FMM最早是由美
国Courant数学研究所发展的一个高效算法，被评为上个世纪十个最优秀的算法之一，以高度
的精巧和复杂性著称。同时，他还给出了几种严格有效的计算分子间静电作用力的方程和数
值计算技巧，解决了在BEM框架下计算整体分子间静电作用力的问题，他还提出了一种简单
高效的并且不损失精度的新颖边界元方法（“node patch”BEM）。这一方法简单、易于构造，
适用于一般的边界元方法，在解三维问题时显示出了比通常的低阶边界元方法高几倍的效率。

尽管该方法在计算效率上取得了巨大的改善，但凡事追求卓越的卢本卓并不满足，“我们和合
作者将结合最近计算机领域涌现的高性能并行结构体系，进一步将其发展成为高效实用软件，
用于生物分子的溶剂化能计算、分子相互作用机理研究、药物设计等，希望能服务于计算生
物和计算化学界”。

专注科研 崭露头角

随着科研的进展，现在已经是中国科学院计算数学与科学工程计算研究所研究员的卢本卓在自
己研究的领域已经开始崭露头角。除了在生物分子静电计算方面，卢本卓在电扩散反应的连续
模型、数值计算及其应用实践上也取得了一些探索性的成果。

电扩散模型是一个比PB模型更复杂的多物理耦合连续模型，可描述带电粒子体系在非平衡状态
下的分布、扩散和电场变化。它可以应用于一大类生物分子现象或过程的研究中，如离子通道
中的输运现象。但目前仍存在很多困难，比如探索提出准确模型并实现对其导致的非线性耦合
偏微分方程组的数值求解、对高度不规则的分子表面的网格产生等，因而实际应用时受到极大
限制，尤其是针对真实分子几何的数值模拟工具极少。

针对一系列难题，卢本卓用杂交有限元/边界元方法或完全有限元方法实现了数值求Poisson-
Nernst-Planck（PNP）耦合方程组，建立了目前国际上极少数能用连续模型实时实形（生物分子）
研究分子水平上的电扩散反应过程的完整工具链，预测了若干新的物理化学效应。

在研究和使用边界元、有限元等现代数值方法在生物分子的计算模拟中不可避免地面临着另一个
难题：根据分子的几何形状生成数值计算所需要的网格。卢本卓深知分子网格不仅在传统的分子
可视化、化学信息学、分子模拟等有广泛应用，而且在近年来兴起的分子系统的数学模拟中也成
为一个必需的要素。但传统的分子网格生成方法和工具主要是为可视化和结构计算服务的，其质
量不能满足数学模拟方法，比如有限元和边界元模拟的要求。卢本卓与苏州大学陈旻昕合作，面
对生物大分子的表面网格这一公开难题迎难而上。他们发展了用表面求迹法对生物分子的Gaussian
Surface生成表面网格的新方法及其应用软件。“据我们所知，这是该领域唯一能对百万原子量级以
上的生物大分子稳定、高效地产生出比较高质量的表面网格的软件，它计算测试过的病毒分子比
通常程序能处理的分子大一个量级以上。这在一定程度上克服了生物大分子表面产生的一个瓶颈
问题，扫除了生物大分子数学模拟中的一个障碍。”卢本卓欣慰地说。

同时，卢本卓还与国外合作者首次在原子尺度上建立并应用了一个蛋白和膜相互作用的电弹性耦合
连续模型，实现了有限元计算，得到有趣的生物物理结果。

在我们看来一个生僻难懂的学科，在卢本卓眼里，却是一门无比活泼和充满生机的高度交叉学科。
卢本卓认为，计算生物学在分子水平上对理解生命过程、进行药物设计开发，及工农业领域中蛋白
基因工程等方面的应用有广阔的前景，但这一新兴学科目前的应用和预测能力还相当有限，其中一
个挑战就是在处理具有多尺度特征的生物过程时所需要的大量采样对计算提出极高的要求，因而提
高准确性和效率是发展计算方法的一个中心任务。

计算生物学将计算机科学发展的成熟知识、技术和方法应用到生物学的前沿，利用其卓越的数值计
算能力来进行生物学研究。它处理的是极大量的生物学资料、数据及对其复杂的计算。要达到这个
目标，不仅需要先进的计算机硬件，适合而有效的软件和演算方法更是计算生物学所必需的重要条
件。发展有自主知识产权的、真正有效的实用软件系统，也是我国目前急需发展、建设和增强的软
实力的一个重要内容。“我们近期的一个目标是建立一个高效准确的并行有限元离子通道模拟平台，
解决其中一系列的算法、模型和软件上的困难，实现在原子分子尺度上有效模拟完整的离子通道结
构及其控制的离子输运过程，改变这一重要领域缺少有效应用软件但又迫切需要的局面。”卢本卓对
未来的工作已经搭建了一个蓝图。不管是当初的误打误撞，还是后来的痴迷喜爱，计算生物学都是
卢本卓人生道路上美好的相伴，而他未来的计算生物学之路必将在他的执著和热爱下越来越宽阔。

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期刊内容: Frontiers of Mathematics in China，Volume 7, Number 3/ 2012. 6

发件人： "lushn (陆珊年)"

URL: http://www.springerlink.com/content/1673-3576/

Poisson structures on basic cycles
Author(s): Yanhong Bao, Xianneng Du and Yu Ye Page: 385-396
DOI: 10.1007/s11464-012-0174-9
http://www.springerlink.com/content/l602x437t5720176/

Error estimates of triangular mixed finite element methods for quasilinear optimal control problems
Author(s): Yanping Chen, Zuliang Lu and Ruyi Guo Page: 397-413
DOI: 10.1007/s11464-012-0179-4
http://www.springerlink.com/content/03n6752735371747/

Module-relative-Hochschild (co)homology of tensor products
Author(s): Yuan Chen Page: 415-426
DOI: 10.1007/s11464-012-0200-y
http://www.springerlink.com/content/y0076262305305n3/

Skewness of generalized Petersen graphs and related graphs
Author(s): Gek Ling Chia and Chan Lye Lee Page: 427-436
DOI: 10.1007/s11464-012-0186-5
http://www.springerlink.com/content/417643762l3t9u05/

A matrix operator approach to a risk model with two classes of claims
Author(s): Hua Dong and Zaiming Liu Page: 437-448
DOI: 10.1007/s11464-012-0176-7
http://www.springerlink.com/content/n050l2l7648617w4/

Certain classes of C*-algebras preserved by tracial approximation
Author(s): Qingzhai Fan and Xiaochun Fang Page: 449-458
DOI: 10.1007/s11464-012-0196-3
http://www.springerlink.com/content/7774635742677lk3/

Fluid approximation for generalized Jackson network with vacations
Author(s): Yongjiang Guo Page: 459-485
DOI: 10.1007/s11464-012-0206-5
http://www.springerlink.com/content/ql6w14012532j328/

Classification of multiple unilateral weighted shifts by A_{\aleph_0}
Author(s): Juexian Li Page: 487-496
DOI: 10.1007/s11464-012-0180-y
http://www.springerlink.com/content/q774816501417145/

Bijective maps on standard Borel subgroup of symplectic group preserving commutators
Author(s): Shikun Ou Page: 497-512
DOI: 10.1007/s11464-012-0181-x
http://www.springerlink.com/content/dn41r83k13145507/

Characterization of automorphism groups of sporadic simple groups
Author(s): Hong Shen, Hongping Cao and Guiyun Chen Page: 513-519
DOI: 10.1007/s11464-012-0208-3
http://www.springerlink.com/content/2870179851j6178k/

Continuity of Lyapunov exponent for analytic quasi-periodic cocycles on higher-dimensional torus
Author(s): Kai Tao Page: 521-542
DOI: 10.1007/s11464-012-0201-x
http://www.springerlink.com/content/fw68u10571502g45/

Existence of rainbow matchings in properly edge-colored graphs
Author(s): Guanghui Wang, Jianghua Zhang and Guizhen Liu Page: 543-550
DOI: 10.1007/s11464-012-0202-9
http://www.springerlink.com/content/x41815xq464132xv/

Mean and variance of first passage time of non-homogeneous random walk
Author(s): Huaming Wang Page: 551-559
DOI: 10.1007/s11464-012-0175-8
http://www.springerlink.com/content/u61256l8638h4720/

First eigenvalue of birth-death processes with killing
Author(s): Jian Wang Page: 561-572
DOI: 10.1007/s11464-012-0204-7
http://www.springerlink.com/content/v095n768268m42h8/

Inhomogeneous quantum codes (II): non-additive case
Author(s): Weiyang Wang and Keqin Feng Page: 573-586
DOI: 10.1007/s11464-012-0209-2
http://www.springerlink.com/content/6617x01040267144/

Existence of solutions for elliptic equations without superquadraticity condition
Author(s): Yimin Zhang and Yaotian Shen Page: 587-595
DOI: 10.1007/s11464-012-0211-8
http://www.springerlink.com/content/dx833838h0748515/

Convex function on pseudo-Grassmann manifold and its applications for Bernstein-type theorem
Author(s): Zicheng Zhao Page: 597-606
DOI: 10.1007/s11464-012-0197-2
http://www.springerlink.com/content/931234276455m07u/

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期刊内容: Numer. Math. Theor. Meth. Appl., No. 1, 5 (2012)

发件人：Global-Sci

Free downloaded issue:
http://www.global-sci.org/nmtma/openaccess/v5n1/

Regular Articles:

Alfio Borzi and Sergio Gonzalez Andrade
Multigrid Solution of a Lavrentiev-Regularized State-Constrained Parabolic Control Problem.
Numer. Math. Theor. Meth. Appl. 5 (2012), pp. 1-18.
http://www.global-sci.org/nmtma/openaccess/v5n1/pdf/51-1.pdf

Armando Coco and Giovanni Russo
Second Order Multigrid Methods for Elliptic Problems with Discontinuous Coefficients on an
Arbitrary Interface, I: One Dimensional Problems.
Numer. Math. Theor. Meth. Appl. 5 (2012), pp. 19-42.
http://www.global-sci.org/nmtma/openaccess/v5n1/pdf/51-19.pdf

Marco Donatelli
An Iterative Multigrid Regularization Method for Toeplitz Discrete Ill-Posed Problems.
Numer. Math. Theor. Meth. Appl. 5 (2012), pp. 43-61.
http://www.global-sci.org/nmtma/openaccess/v5n1/pdf/51-43.pdf

Eveline Rosseel, Nico Scheerlinck and Stefan Vandewalle
Newton-Multigrid for Biological Reaction-Diffusion Problems with Random Coefficients.
Numer. Math. Theor. Meth. Appl. 5 (2012), pp. 62-84.
http://www.global-sci.org/nmtma/openaccess/v5n1/pdf/51-62.pdf

Jari Toivanen and Cornelis W. Oosterlee
A Projected Algebraic Multigrid Method for Linear Complementarity Problems.
Numer. Math. Theor. Meth. Appl. 5 (2012), pp. 85-98.
http://www.global-sci.org/nmtma/openaccess/v5n1/pdf/51-85.pdf

Michelle Vallejos
Multigrid Methods for Elliptic Optimal Control Problems with Pointwise State Constraints.
Numer. Math. Theor. Meth. Appl. 5 (2012), pp. 99-109.
http://www.global-sci.org/nmtma/openaccess/v5n1/pdf/51-99.pdf

Tobias Weinzierl and Tobias Koppl
A Geometric Space-Time Multigrid Algorithm for the Heat Equation.
Numer. Math. Theor. Meth. Appl. 5 (2012), pp. 110-130.
http://www.global-sci.org/nmtma/openaccess/v5n1/pdf/51-110.pdf

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End of CAM Digest

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