NSF为本科生提供计算数学
下面的文章是由学院数学系的David Lutzer和Chi-Kwong Li提交的，关于一个跨学科的教师团队获得80万美元的资助，以帮助将计算数学纳入本科课程。
今天的科学家和工程师所解决的问题，其计算复杂性仅在上一代人之前还会令他们的前辈感到惊讶。统计计算表明，一种新的抗癌药物对具有某种遗传标记组合的患者非常有效，尽管它对整个人群并不是特别有效。新一代飞机的机翼是在计算机上设计和测试的，而不是在风洞里。关于早期宇宙的宇宙学理论是通过计算机模拟“大爆炸”后的第一个10亿年来研究的。老化核武器的有效性是在计算机模拟中而不是在核试验爆炸中评估的。
这些成就之所以成为可能，是因为最近计算机和这些新计算机所实现的数学的改进。这导致了一个新的数学领域的兴起，称为“计算数学”。
计算数学包括寻找解决经典问题的新方法和发展新的数学理论，旨在理解在某些计算环境中真正发生的事情。作为第一类的例子，数学本科学生早就知道如何找到函数f（x1, x2，···，xn）的最大值或最小值，其中输入变量x1， x2，···，xn描述了某个系统的状态。假设函数f足够好，艾萨克·牛顿时代的数学家知道该怎么做。但有时旧的方法太慢，有时函数f不够好，所以就需要新的数学技术，以及新方法的无懈可击的证明。第二种类型的一个例子来自计算机设计师的尝试，他们试图利用量子系统的独特功能来构建一种新型计算机，这种计算机的性能可能超过当今任何可用的数字计算机。但量子计算提出了一系列问题，这些问题一旦用数学方式表述，就会在传统的数学研究领域提出新的问题。
计算数学已经在研究层面产生了重大影响。但是计算数学应该如何改变本科生的学习内容呢？为了找到这个问题的答案，美国国家科学基金会（NSF）发起了一项名为“数学科学本科生计算科学培训”（csum）的国家计划。全国的学院和大学被邀请提交提案，描述他们对计算数学应该如何进入本科课程的想法。一个由学院数学系、计算机科学系和应用科学系的教员组成的团队最近获得了美国国家科学基金会（NSF）的csum资助，为期五年，总额超过80万美元。参与研究的教师包括数学系的Sarah Day、Michael Lewis、Li Chi-Kwong（主任）、David Lutzer、David Phillips和石俊平、计算机科学系的Andreas Stathopoulos和Virginia Torczon，以及应用科学系的Greg Smith。
威廉和玛丽学院是被选为csum项目的（不到10所）学院和大学之一。概括地说，该学院csum项目的目标是提高数学科学本科生教育的计算方面，并更好地为这些学生在需要计算和数学综合优势的领域从事职业和研究生学习做好准备。具体而言，三个参与系会在课程中更强调计算，引入与计算数学相关的新课程，并在部分现有课程中加入更多计算问题。将会有关于这个主题的教师和学生研讨会和讲习班。此外，在学年和夏季，学生将被招募与教师一起研究涉及计算数学的问题。就学院而言，它将为该项目的学生提供校园夏季住房。除了获得研究津贴外，学生还将有机会在美国或国外旅行，参加专业会议并参观其他研究小组。
欲了解更多详情，请访问csum网站www.wm.edu/mathematics/CSUMS.php。
