¿Por qué el modelado matemático está ganando importancia?

Ilustrar la importancia del modelado matemático en el contexto de los grandes datos y los desafíos transversales, destacando su papel clave en el apoyo a la decisión, la predicción y la innovación tecnológica.

¿Por qué el modelado matemático está ganando importancia?

La importancia de las matemáticas ha sido ampliamente reconocida, sin embargo, dado que las matemáticas son una ciencia que estudia solo sus relaciones cuantitativas y formas espaciales, dejando de lado todas las demás propiedades materiales de los objetos de estudio, las ciencias matemáticas a menudo aparecen en una forma altamente abstracta. Esta forma altamente abstracta, no sólo no significa aislamiento de las matemáticas del mundo real, sino que por el contrario, puede ofrecer posibilidades más amplias para la aplicación práctica de las matemáticas. Sin embargo, para que las matemáticas se apliquen y muestren su poderosa vitalidad, debemos tratar de construir un puente entre los problemas prácticos que enfrentamos y las matemáticas, es decir, convertir los problemas prácticos en problemas matemáticos correspondientes, luego analizar y calcular los problemas matemáticos, y regresar las respuestas obtenidas a la realidad para ver si podemos responder efectivamente a los problemas prácticos originales. Todo este proceso, especialmente el primer paso, se llama modelado matemático, es decir, el establecimiento de un modelo matemático para el problema realista que se está investigando. No hay duda de que el modelado matemático es un puente importante entre las matemáticas y la aplicación, y también es el camino necesario para que las matemáticas lleguen a la aplicación.

Además, el modelado matemático también juega un papel clave en las disciplinas y aplicaciones relacionadas. En el siglo III aC, Euclides, un matemático griego, estableció la geometría euclidiana sobre la base de los resultados de sus predecesores, que es un modelo matemático para la forma espacial del mundo real. Este modelo es muy eficaz, aunque más tarde ha tenido varios desarrollos importantes, pero todavía ha jugado un papel importante. El astrónomo alemán Kepler resumió las tres leyes del movimiento planetario de acuerdo con una gran cantidad de datos de observación astronómica de Tycho, y luego dio una prueba estricta a partir de los principios de la mecánica clásica por Newton utilizando la fórmula de la gravedad universal inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, y es un ejemplo brillante de éxito del modelado matemático. Algunas ecuaciones diferenciales básicas en algunos campos importantes de la mecánica y la física (como la mecánica de partículas, la electrodinámica, la mecánica de fluidos, la mecánica cuántica, etc.) también no son sino modelos matemáticos que captan la esencia de la disciplina, son el contenido central y el marco teórico básico de la disciplina relacionada, conllevan todos los resultados importantes y todas las posibles aplicaciones.

En el siglo XXI, el rango de aplicación de las matemáticas se ha expandido sin precedentes, desde los campos tradicionales de la mecánica y la física hasta la química, la biología, la economía, las finanzas, la información, los materiales, el medio ambiente, la energía y otras disciplinas, así como varios campos de alta tecnología e incluso sociales. Debido a que muchas leyes de nuevos campos todavía están siendo exploradas, el modelado matemático relacionado sigue siendo un desafío para las personas, lo que hace que el modelado matemático no solo resalte aún más su importancia, sino que también se ha convertido en un avance importante y el contenido central del desarrollo de las matemáticas aplicadas modernas.

El modelado matemático no es solo el camino a través del cual las matemáticas se aplican, sino también el camino a través del cual se ilumina la mente matemática. La educación matemática es esencialmente una educación de calidad, que debe hacer que los estudiantes comprendan la esencia espiritual y el método de pensamiento de las matemáticas, dominen la esencia de la disciplina matemática, acepten conscientemente la cultura matemática y hagan que las matemáticas se conviertan en un arma útil en la mano y se utilicen indefinidamente durante toda la vida. Desde que el curso de "Modelo Matemático" comenzó a ser abierto en China en 1982 y el concurso nacional anual de modelado matemático para estudiantes de pregrado comenzó a celebrarse en 1992, la educación y las actividades de competencia sobre el modelado matemático en los últimos 30 años han roto la situación de auto-sistema y auto-cerrado del curso de matemáticas original, y han abierto un canal para que las matemáticas se comuniquen con el mundo exterior en el proceso educativo, proporcionando una manera efectiva. A través de la participación en el aprendizaje y la práctica del modelado matemático, los estudiantes participan personalmente en los intentos de aplicar las matemáticas a la práctica y participan personalmente en el proceso de descubrimiento y creación, obteniendo valiosas experiencias y experiencias personales que no se podían obtener en el aula y en los libros en el pasado. Estas actividades iluminaron su mente matemática, los impulsaron a aplicar mejor las matemáticas, gustar las matemáticas, comprender las matemáticas y amar las matemáticas, integraron el cultivo y la investigación del conocimiento, la capacidad y la calidad, y se dirigieron a casi todos los estudiantes de pregrado especializados, promovieron fuertemente el cultivo de talentos innovadores y excelentes. Esta es la práctica de reforma de la educación matemática más larga, más grande y más exitosa en China en los últimos años, que ha sido ampliamente reconocida, calurosamente bienvenida y fuertemente apoyada por todos los ámbitos de la vida y maestros y estudiantes. La educación y la competencia de modelado matemático han estado en auge y floreciendo, lo que también refleja plenamente la importancia del modelado matemático desde otro aspecto.