2024年CSIAM应用数学落地成果认证名单

（项目名/主要完成人/项目简要）

多介质辐射流体力学新型数值方法及应用

成娟、程剑、刘元元

激光聚变（ICF）是解决人类未来清洁能源问题的重要途径，数值模拟是其不可或缺的重要研究手段，多介质辐射流体力学问题是ICF数值模拟的主要对象，需要解决多介质大变形、强非线性、强间断、极端物理条件等挑战性问题，该类计算是科学计算领域的国际前沿热点课题。本团队近年来开展多介质流体力学与辐射输运方程高置信度数值方法的系统深入研究，在多介质流体力学高精度保物理特性健壮数值方法以及辐射输运方程守恒、保球对称、保正离散纵标方法等方面获得了系列兼有创新性与重要应用价值的研究成果。相关数值方法成果应用于我国自主研制的多介质内爆辐射流体力学二维数值模拟程序，显著提高了程序的健壮性和置信度，克服了原程序难以开展极端条件下带有细致结构内爆模型的流体力学不稳定性研究，以及不能正确描述内爆辐射驱动不对称性匀滑作用的瓶颈问题。改进后的程序目前已成功应用于靶丸非理想因素对ICF内爆性能影响的物理研究，有效支撑了ICF靶内爆实验设计的开展，为我国ICF研究做出重要贡献。

北达飞易有限元仿真分析软件

胡俊、吴金彪、徐士雷

有限元软件是工业软件的重要组成部分，广泛应用于汽车、航天、船舶、土木等领域，成为支撑先进制造和基础设施研发设计的主导技术。当前，我国有限元软件国产化率不足10%，且大部分软件的底层算法仍停留在上世纪六七十年代，难以适应新形势下对软件精度、效率、鲁棒性的更高要求，成为制约我国制造业高质量发展的重要掣肘。

面对新时代对先进工业软件的迫切需求，北京大学数学科学学院、北京大学大数据分析与应用技术国家工程实验室、北京大学重庆大数据研究院三方联手，在胡俊教授的带领下成立北达飞易有限元仿真软件研发中心，将弹性力学问题混合有限元算法、AI 算法和适应新形势的线性代数方程组求解算法等一系列创新成果转化落地，打造新一代有限元软件“内核”，为国产有限元软件崛起筑基。

历经两年攻关，项目团队成功推出北达飞易有限元仿真分析软件。该软件拥有完全自主知识产权，当前版本具有面向结构力学仿真分析方向的模型处理、属性指派、边界条件处理、求解和后处理等功能模块，可实现高精度仿真与数值求解，满足新时代先进制造和基础设施行业对工业仿真软件的现实需求。目前，该软件已在汽车、船舶等领域落地验证，仿真精度及效率居于世界领先水平。

面向大规模产业应用的三维人脸识别关键技术与设备

张举勇、刘利刚、郭玉东、户磊、朱海涛

高可信高精度识别、低成本可大规模应用的生物特征识别在国家公共安全、社会公共服务、金融支付安全等多个领域有着重要的应用价值，然而现有二维人脸识别、虹膜识别等都无法同时满足上述要求。基于人脸的高精度三维几何信息进行识别有望突破上述已有生物特征识别的各种实际应用限制，但三维人脸识别技术的大规模应用也面临诸多挑战，如采集与处理人脸三维数据设备的成本、人脸的实时高精度三维重建与处理、二维图像与三维几何的多模态融合等。

针对上述挑战，申请团队在结构光深度感知、三维人脸建模、三维人脸识别等方面开展了系统的算法研究、工程化集成、成果产品化、产业化应用，实现了三维人脸技术的大规模产业应用。相关成果共获授权发明专利39项，在包括IEEE TPAMI、ACM TOG等国际知名学术期刊与会议上发表学术论文36篇，参与制订国家标准与行业标准多项。项目成果应用于新疆各地公安和边境检查站、派出所，港珠澳大桥香港入境处旅检大厅，广州/深圳/佛山地铁、微信支付设备、小米和TCL智能门锁。该项目提升了我国结构光深度相机从基础光电器件到应用算法的全栈软硬件技术水平，推动了我国公共安全和公共服务智能化升级，经济和社会效益显著。

基于学习优化的云计算资源规划调度方法

王祥丰、周文礼、胡亦秋、朱磊、苏利、金博

云计算资源规划调度的数学理论基础深植于运筹学之中，因其具有大规模、高复杂度和不确定性等特点，“不确定环境下的资源调度问题”和“高维动态复杂系统中的自适应资源规划问题”成为亟待解决的关键科学问题。

本成果创新性提出了一种基于学习优化的云计算资源调度方法，提出并实现了一种组合优化模型指导的强化学习云计算资源调度方法框架。融合华为云实际数据与场景，开源虚拟机调度标准数据集“Huawei-East-1”，国内首次开源云计算资源调度仿真环境VMAgent。本成果通过引入虚拟集群概念及“重规划”思想, 提出以至少资源浪费为目标的容量规划效率度量指标，创新性提出了一种基于学习优化的自适应“重规划”框架方案。该框架已整合入华为云“瑶光”云计算系统架构，通过自适应容量规划子模块增强云计算资源调度效率和稳定性。 

华东师范大学研究团队与华为云计算技术有限公司算法创新实验室自2020年起长期合作，华师大团队承担的“公有云场景下计算资源池容量规划技术研究”项目（华为云2023年“十大优秀技术项目”），并荣获华为云2023年度“技术合作年度优秀合作伙伴奖”。