數(shù)學的威力有多大

數(shù)學的威力有多大？

國防科技大學理學院用實踐給出了最好的答案——他們創(chuàng)造性地運用一個個公式、算法、方程，破解制約部隊戰(zhàn)斗力提升的現(xiàn)實問題，推動了戰(zhàn)斗力生成模式轉(zhuǎn)變。

1、一個公式改變了一支部隊的執(zhí)勤模式

“雷達站為什么要建在偏遠山區(qū)？”最初，當國防科大理學院數(shù)學教授提出這個問題時，不免讓人覺得有點“太業(yè)余”了。

一般來說，擔負測控任務(wù)的部隊，運用的是“測距+測速”國際通用的測控方法，將雷達站建在大山中正是因為“測距”的需要。

“如果拋開測距，僅通過測速來定位不行嗎？”不行。國際上早有結(jié)論：僅憑速度數(shù)據(jù)無法計算出飛行器的具體位置。

然而，該院數(shù)學教授卻“異想天開”：如果能突破這一傳統(tǒng)理論，不僅可以改變部隊傳統(tǒng)的測控方法，還能讓官兵搬出偏遠山區(qū)。

不久，部隊送來一次導彈試驗的測量參數(shù)，請他們幫助進行數(shù)據(jù)分析處理。當他們將幾組測距、測速數(shù)據(jù)放到計算機中進行運算時，發(fā)現(xiàn)其中一個測距雷達并未測到應(yīng)該測到的數(shù)據(jù)。

怎么辦？數(shù)學教授們又想到了拋開測距定位的創(chuàng)新思路。于是，他們嘗試性地將一個相應(yīng)的測速參數(shù)替代這個測距參數(shù)，再算。奇跡出現(xiàn)了——得出了準確的彈道精度。

舉一反三，他們將這一創(chuàng)新成果應(yīng)用于一支測控部隊，改變了傳統(tǒng)雷達測控體制。如今，這支部隊的測距雷達站全部搬出偏遠山區(qū)，遂行測控任務(wù)時，官兵們只需用一臺車載測速雷達到達指定地點就可以了。

2、一個方程將衛(wèi)星圖像質(zhì)量提高30%

衛(wèi)星翱翔太空，需要有一雙明察秋毫的慧眼。但以前我國遙感衛(wèi)星的圖像質(zhì)量卻有待改進。

一個偶然的機會，該校理學院的數(shù)學專家了解到這一情況。要解決圖像質(zhì)量問題，首先要了解成像原理。于是，團隊成員抱來一大摞成像方面的書籍進行系統(tǒng)學習，又到衛(wèi)星研制單位、用戶單位及各相關(guān)部隊進行實地調(diào)研。漸漸地，他們掌握了遙感成像的原理和特點。

專家們將衛(wèi)星圖像質(zhì)量不高的問題，描述成數(shù)學語言，并將誤差擴散過程轉(zhuǎn)換為一個二維方程，然后對這個方程進行求解，從而使受到噪聲斑點污染的圖像恢復(fù)本來面目。

理論上看似行得通，實踐中卻難以實現(xiàn)。攻關(guān)一度陷入困境，但他們沒有放棄。經(jīng)過分析他們發(fā)現(xiàn)，光學圖像處理方法是將噪聲斑點抹掉，而雷達圖像的噪聲斑點抹掉后，圖像信息的保真度不高，質(zhì)量自然也就不清晰，傳統(tǒng)的二維方程也就無法求解。

于是，他們先對二維方程進行改造，建立起一個全新的方程。就是這個方程，一舉將圖像質(zhì)量提高了30%，達到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平。

3、一個算法挽救一臺武器裝備

2008年，某型號裝備在演示驗證中，目標測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)嚴重誤差，使該型號裝備研制陷入困境。

提起“數(shù)據(jù)”這個詞，研制單位立即想到了該院數(shù)據(jù)分析技術(shù)創(chuàng)新團隊。求援電話打過去，3名教授猶如戰(zhàn)士接到了出征的命令，立即動身趕赴試驗現(xiàn)場。

這是一個十分棘手的問題，國內(nèi)研究單位攻關(guān)十余年未能取得突破，國際上也沒有現(xiàn)成方法可供參考。

專家們深知，如果問題得不到解決，裝備研制人員多年攻關(guān)的成果將功虧一簣。3名數(shù)學專家在條件艱苦的試驗場安營扎寨，心無旁騖開始攻關(guān)。

60多個日日夜夜，經(jīng)歷數(shù)不清的挫折和失敗，他們終于從紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)中，鎖定了影響目標測量預(yù)報的關(guān)鍵參數(shù)，找到了解決問題的突破口，并創(chuàng)造性地提出了一個新的算法，徹底解決了數(shù)據(jù)預(yù)報誤差問題，讓這臺武器裝備獲得“新生”。

制導武器開發(fā)和應(yīng)用，都離不開精密的數(shù)學算法。

4、一個軟件將定軌精度提高一個量級

分布式衛(wèi)星的定軌精度，是衡量一個國家空間技術(shù)發(fā)展水平的重要標志。由于我國在這方面起步較晚，定軌精度與國際先進水平相比還有差距。

為改變這一現(xiàn)狀，我國組織多領(lǐng)域?qū)＜医?jīng)過10余年聯(lián)合攻關(guān)，各分系統(tǒng)有關(guān)定軌精度的技術(shù)指標取得了重大突破。然而，當總體單位將各分系統(tǒng)“組合”起來進行整體試驗時，卻出現(xiàn)了令專家們驚詫的結(jié)果：精度與當初的設(shè)計要求相差甚遠。

問題出在哪里？參與聯(lián)合攻關(guān)的該校理學院一位年輕博士突生靈感。經(jīng)過連續(xù)幾天的試驗數(shù)據(jù)分析，他隱隱約約地發(fā)現(xiàn)：精度誤差隨著時間呈一定規(guī)律性變化。

他像哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸一樣興奮，立即著手進行數(shù)據(jù)誤差分析，并將時間處理程序嵌入到一個相關(guān)軟件中，經(jīng)過實驗驗證后，再用這個改進后的軟件進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理時，精度完全達到要求。

研制單位大喜過望，按照他改造的這個軟件，用來校準衛(wèi)星時鐘精度和進行衛(wèi)星軌道參數(shù)處理，難題迎刃而解，精度被提升了一個量級。

近年來，中國衛(wèi)星和月球探測器定軌精度不斷提高，與軟件技術(shù)進步密不可分。

中國新一代戰(zhàn)斗機導彈武器和火控系統(tǒng)戰(zhàn)力的提升，都離不開火控軟件的編寫。

中國新一代打擊武器，射程和精度的提高，也都離不開數(shù)學。

中國軍用通訊和電子戰(zhàn)實力的提升，實際上都是不同數(shù)學領(lǐng)域的實戰(zhàn)化應(yīng)用。

原來數(shù)學的作用如此之大，國泰民安全靠她?。?！

少年智則國智，少年富則國富，少年強則國強，少年獨立則國獨立，少年自由則國自由，少年進步則國進步，少年勝于歐洲，則國勝于歐洲，少年雄于地球，則國雄于地球。

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