喜訊 | 理工學(xué)院倪維明教授論文榮獲美國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)“杰出生態(tài)學(xué)理論論文獎(jiǎng)”
? ? ? ?近日，我校理工學(xué)院校長(zhǎng)講座教授倪維明教授的論文“Carrying capacity in a heterogeneous environment with habitat connectivity”榮獲美國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)的“杰出生態(tài)學(xué)理論論文獎(jiǎng)“(Outstanding Ecological Theory Paper Award）。
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? ?學(xué)會(huì)&獎(jiǎng)項(xiàng)簡(jiǎn)介
? ? ? ? 美國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)（ESA）成立于1915年，是美國(guó)最大的專(zhuān)業(yè)生態(tài)學(xué)家組織，在全世界擁有10000多位科學(xué)家會(huì)員。ESA每年評(píng)選出了多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，包括杰出生態(tài)學(xué)理論論文獎(jiǎng)（每年一篇），旨在表彰在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域做出杰出貢獻(xiàn)的學(xué)術(shù)成果。
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? ? ? ? ?獲獎(jiǎng)?wù)撐暮?jiǎn)介
? ? ? ? 倪教授的論文于2017年發(fā)表在Ecology Letters，題目為“Carrying capacity in a heterogeneous environment with habitat connectivity”，第一作者為邁阿密大學(xué)張波博士，倪維明教授為共同作者。?
? ? ? ? 該論文將數(shù)學(xué)分析，數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)工作相結(jié)合，以解釋空間種群生物學(xué)中的一個(gè)基本問(wèn)題：環(huán)境因素和運(yùn)動(dòng)方式的空間異質(zhì)性如何決定人口的區(qū)域豐度。與先前理論工作的預(yù)測(cè)相反，論文發(fā)現(xiàn)在空間異質(zhì)環(huán)境中獲得的區(qū)域均衡豐度比同質(zhì)環(huán)境中的更低。
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? ? ? ? 教授簡(jiǎn)介
? ? ? ?? 倪維明教授是香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院校長(zhǎng)講座教授。他在1972年于國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)（中國(guó)臺(tái)灣）獲得學(xué)士學(xué)位，在服滿(mǎn)兩年兵役后，于1979年獲得紐約大學(xué)（庫(kù)朗研究所）博士學(xué)位。1979年以來(lái)，他先后在賓夕法尼亞大學(xué)擔(dān)任助理教授，明尼蘇達(dá)大學(xué)擔(dān)任教授，2010至2017年，他在華東師范大學(xué)擔(dān)任偏微分方程中心主任。
? ? ? ?? 倪教授的研究領(lǐng)域主要是偏微分方程，近十年來(lái)專(zhuān)注于生物中的數(shù)學(xué)問(wèn)題。他已在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表100余篇學(xué)術(shù)論文。他的論文絕大多數(shù)均發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)雜志上，并被大量地引用，倪教授還是全世界被引用最高的數(shù)學(xué)家之一。
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教授采訪(fǎng)
Q. 倪教授您好，可以請(qǐng)您簡(jiǎn)要地介紹一下這篇論文及您的研究歷程嗎？
倪維明教授：這篇論文主要講述了兩個(gè)結(jié)論的數(shù)學(xué)和實(shí)驗(yàn)證明，第一個(gè)是在異質(zhì)環(huán)境中隨機(jī)擴(kuò)散的種群比未擴(kuò)散的種群具有更高的總規(guī)模，另一個(gè)是均勻分布的資源比異構(gòu)分布的資源支持更高的總承載能力。第一個(gè)結(jié)論似乎違反了許多人的直觀(guān)，它也同時(shí)顯示，似乎有必要重新審視并定義生態(tài)學(xué)中的一個(gè)重要的基本觀(guān)念 - “總承載量（carrying capacity）”：基于我們的研究，它似乎應(yīng)該是“動(dòng)態(tài)的” – 不但依賴(lài)于資源總量，也與種群中個(gè)體的運(yùn)動(dòng)速率息息相關(guān)。第二個(gè)結(jié)論推翻了過(guò)去基于logistic方程的推斷，并指出資源與環(huán)境變化對(duì)物種的重要影響。
? ? ? ?? 這篇文章的出發(fā)點(diǎn)是從數(shù)學(xué)來(lái)的。我是從2008年開(kāi)始研究數(shù)學(xué)在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用的，張波在2012年聽(tīng)了我的一個(gè)報(bào)告后，我們開(kāi)始合作——她想從實(shí)驗(yàn)的角度來(lái)證明或否定我做的數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)，我本人也非常好奇。我們從單一方程做起，第一次實(shí)驗(yàn)以浮萍為研究對(duì)象，2015年完成了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了第一個(gè)結(jié)論，但因?yàn)槟鞘沁`反直觀(guān)的，而且實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，而遭到質(zhì)疑。第二次實(shí)驗(yàn)以酵母（yeast）為對(duì)象，使用了現(xiàn)代精確的生物儀器（包括鐳射及l(fā)iquid-handling robot）來(lái)保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了上述的兩個(gè)結(jié)論。
? ? ? ? 我們團(tuán)隊(duì)里既有實(shí)驗(yàn)生物學(xué)家，也有理論生態(tài)學(xué)家，我在其中主要負(fù)責(zé)以數(shù)學(xué)證明模型結(jié)論的正確性。數(shù)學(xué)證明是不會(huì)錯(cuò)的，生物實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是不會(huì)錯(cuò)的，需要注意的就是模型的建立。我們得出了一個(gè)違反直觀(guān)的結(jié)果，就可以對(duì)之前的logistic模型進(jìn)行優(yōu)化，讓模型更反應(yīng)真實(shí)，對(duì)（其他）相關(guān)自然現(xiàn)象也希望能夠增加了解。
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Q. 您怎樣理解數(shù)學(xué)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用呢？
倪維明教授：數(shù)學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，在其他領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如生物、物理、工程等等。通過(guò)建模，數(shù)學(xué)的一個(gè)基本觀(guān)念常常可以應(yīng)用到許多領(lǐng)域，既能將表面上不相關(guān)的現(xiàn)象在本質(zhì)上連接起來(lái)，也能對(duì)一個(gè)現(xiàn)象有較為深入的了解。比如，波在二維（例如：聲波）和三維（例如：水波）中傳遞現(xiàn)象的差異，完全可以從數(shù)學(xué)公式上讀出來(lái)；我至今還記得當(dāng)初學(xué)到這件事時(shí)激動(dòng)的心情，也讓我決定進(jìn)入這個(gè)專(zhuān)業(yè)。
? ? ? ? 我認(rèn)為數(shù)學(xué)是了解現(xiàn)象或解決問(wèn)題最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)霓k法，能規(guī)避直觀(guān)帶來(lái)的錯(cuò)誤判斷；換個(gè)角度來(lái)說(shuō)，直觀(guān)源自于經(jīng)驗(yàn)，而數(shù)學(xué)使我們得到正確的直觀(guān)。對(duì)世界的認(rèn)知，我個(gè)人充滿(mǎn)了好奇心，我覺(jué)得這不僅在數(shù)學(xué)方面對(duì)我有深刻的影響，也給我的職業(yè)生涯平添了很多樂(lè)趣。
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Q. 您對(duì)于本科生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)有什么建議呢，如哪些課程比較重要呢？
倪維明教授：本科的數(shù)學(xué)課程基本上都是十分重要的，但微積分是基礎(chǔ)，一定要學(xué)好，多練習(xí)，多思考。
? ? ? ? 數(shù)學(xué)分支很細(xì)，差別也相當(dāng)大，比如代數(shù)和分析，各方面差別都比較大。想把數(shù)學(xué)的每一個(gè)方向都徹底弄明白，困難也不小。大學(xué)目前修讀應(yīng)用數(shù)學(xué)與分析方面的同學(xué)稍微多一些。本科的時(shí)候，可以開(kāi)始注意自己的興趣取向，像微分方程、概率論和最優(yōu)化這些課程就為我們以后使用、分析數(shù)學(xué)模型的能力提供了基礎(chǔ)，平時(shí)應(yīng)該注意積累，廣泛的閱讀或選修其他領(lǐng)域的學(xué)科，以便將來(lái)能將數(shù)學(xué)與其他學(xué)科結(jié)合。在做學(xué)問(wèn)上，保持赤子之心（好奇心），自然實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域研究。
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轉(zhuǎn)載自理工學(xué)院微信公眾號(hào)
采訪(fǎng)/撰稿：邵詩(shī)雯（2017年理工學(xué)院、思廷書(shū)院）
