科普:北太天元軟件和衛(wèi)星定位
全國政協(xié)委員張平文院士的的提案:“定位、導航和授時(PNT)體系是國家信息基礎設施的重要組成部分,也是國家戰(zhàn)略資源和大國較量的制高點?!?,建議“整合測繪、通信、計算機、控制等多學科交叉知識體系,打通數(shù)學、物理等基礎學科與導航應用創(chuàng)新的鏈條,培養(yǎng)符合新時代北斗國家重大戰(zhàn)略需求的專業(yè)型、復合型的導航拔尖創(chuàng)新人才?!?/p>
復合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)對于一個國家的發(fā)展非常重要。美國首先提出了要加強STEM教育培養(yǎng)復合型人才,就是培養(yǎng)能夠綜合運用科學、技術、工程、數(shù)學(STEM)四方面知識,解決真實世界中的問題的復合型人才。包括我國在內(nèi)的很多國家也越來越重視STEM教育。數(shù)學,尤其是應用數(shù)學的工作者,要為國家復合型人才的培養(yǎng)做出更大的貢獻。
通用型科學計算軟件是培養(yǎng)通用型人才培養(yǎng)的一個基礎工具。該類型的軟件的開發(fā)難度大、周期長,中國的此類軟件的市場當前主要由國外產(chǎn)品占據(jù),如美國的MATLAB。2020年,MATLAB禁用讓使得我們更加情形地認識到發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)通用型數(shù)值計算軟件的重要性和急迫性。 在北京大學數(shù)學科學學院、北京大學大數(shù)據(jù)分析與應用技術國家工程實驗室、北京大學重慶大數(shù)據(jù)研究院的支持和領導下,我們開發(fā)了北太天元數(shù)值計算通用軟件。北太天元數(shù)值計算通用軟件可以在“打通數(shù)學、物理等基礎學科與導航應用創(chuàng)新的鏈條,培養(yǎng)符合新時代北斗國家重大戰(zhàn)略需求的專業(yè)型、復合型的導航拔尖創(chuàng)新人才”的方面起到橋梁和紐帶的作用。
我們正在為北太天元數(shù)值計算軟件開發(fā)一個北斗衛(wèi)星定位的插件。 張院士在百忙之中曾多次約談我,關心我的工作,也談到建設發(fā)展獨立自主的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的重要性,使我對定位技術以及相關算法的產(chǎn)生了興趣。這促使我為北太天元數(shù)值計算通用軟件開發(fā)一個插件來實現(xiàn)北斗衛(wèi)星定位的部分算法。這個插件將有助于數(shù)學等非測繪專業(yè)的學生了解衛(wèi)星定位的技術以及其中的數(shù)學問題,將有助于學科交叉以及復合型人才的培養(yǎng)。
在開發(fā)的過程中,我發(fā)過兩個科普的帖子,【北太天元上實現(xiàn)大地坐標和地固坐標的坐標變換】 【北太天元的牛頓法求解四星定位問題】,供非發(fā)測繪專業(yè)的學生參考。