新的数学和统计创新研究所的芝加哥大学的组成一个协作群从UChicago数学家和统计学家,西北大学、伊利诺伊大学芝加哥和伊利诺大学香槟分校的寻求带来强大的数学思想对当代科学和技术关键的挑战。IMSI得到了美国国家科学基金会1550万美元的五年资助。
IMSI的研究人员将建立一个平台，加速将应用数学和统计技术转化为解决紧急科学和社会问题的方案。其中许多问题自然出现在四个合作机构已经在研究的一系列领域，包括气候变化、医疗保健、量子信息理论、人工智能、数据科学、经济学和材料科学。
当前复杂的科学和工程研究环境涉及到多学科的深入互动来解决科学问题。这些相互作用通常规模非常大，需要复杂的数学和统计方法来支撑科学问题的解决方案。虽然使这些应用数学方法,IMSI将受益于每个大学的制度优势的合作伙伴,在数学科学以及特定应用领域的科学,技术,经济和政策,从网络的深入编程专业知识中心和研究小组。
“数学和统计研究所创新将应用数学的一个关键国家资源,有意联系和发现数学和统计学方法应用科学和技术的方式达到跨学科和汇集了各种各样的合作者来解决我们这个时代的一些最具挑战性的问题,”罗伯特·j·齐默说,芝加哥大学的总统。“我们很高兴在芝加哥大学成立这个研究所，并期待看到它的工作在未来几年的影响。”
应对现代大规模互联系统的挑战
在建立和探索现代科学发现的理论和定量基础方面，数学一直发挥着基础性作用，通常是在经验科学建立之前多年独立地发挥作用。然而，应用科学和技术的最新进展正在挑战数学家和统计学家开发的现有模型和范例，为发现新的应用数学技术和发现提供了肥沃的土壤，这些发现对关键的现代应用科学问题有直接的应用。
由数据科学、机器学习和人工智能组成的迅速发展的领域提供了一个热门的例子。在过去的十年里，科学机构、政府机构和工业界积累了大量与复杂的生物、技术、物理和社会系统相关的数据。与此同时，机器学习和人工智能的新方法被开发出来，从这些数据中提取意义和预测结果，成为科学发现的重要组成部分，就像理论、实验和模拟一样。然而，随着这项工作的发展，应用科学家们已经揭示了这些算法的更深层次和结构，这些算法还没有完全从数学理论的角度被理解。因此，科学为基础数学工作提供了一块沃土，一旦完成并理解了这些工作，就会立即有助于更好地理解和验证那些指向数学问题的人工智能应用。这种发现基础应用数学的潜力，再加上解决迫切的应用问题，使得建立IMSI成为我们机构的理想和重要平台。
对于数据和人工智能,这些数学和统计解决方案将帮助解释一系列现代科学和技术挑战的特点是大量连接系统和复杂的数据集,包括极端气候事件的频率和强度所引起的气候变化,全球经济的动力系统、基因和环境之间的相互作用,组织和提供医疗保健、承诺和量子计算的局限性,以及在处理包含敏感信息的大型数据集时保护个人隐私。
“有很多方法数学科学可以帮助我们面对巨大的可用的数据量增长描述复杂系统,以及计算的复杂使用现在用来从这些数据中提取意义,可能会留下他们的数学和理论基础,”凯文说Corlette,数学教授UChicago和IMSI董事就职。“这些包括评估数据集质量的方法，简化模型以提高其预测能力和洞察潜在原理的能力，以及估计模型预测结果的不确定性的新方法。”
他说:“IMSI将成为数学科学家和广泛学科研究人员在这类问题上持续参与的工具。”
研究、培训和推广的国家平台
这种新的科学挑战的复杂性和规模要求观点的多样性和深入的专业知识，这使得任何一个单独的机构都很难单独完成。相反，通过系统地建立机构伙伴关系，可以更好地实现最佳解决方案，将公立和私立大学、国家实验室和企业伙伴聚集在一起，以便从每个机构汲取力量并扩大其效力，同时使伙伴关系作为一个整体超越规模限制。
IMSI将通过与伊利诺伊州四所顶尖研究型大学的合作，建立一个全国性的研究、拓展和劳动力发展平台，以培训下一代数学和统计学研究人员。这四个赞助机构汇集了在数学、统计和许多其他领域的良好的智力和机构资源。把IMSI放在芝加哥大学的中心，也将使它能够利用校园里的世界级学术资源，它与Argonne国家实验室，Fermilab和海洋生物实验室的关系，以及它与丰田技术研究所的地理位置。芝加哥大学通过其位于北京、德里、香港、伦敦和巴黎的全球学术中心网络，为国际伙伴关系提供了一个天然的门户，并能够迅速将新研究所的工作推广到全球范围和连接。
西北大学在理论和应用科学方面的优势将促进学院的智力和职业发展。UIUC和UIC都在数学和工程领域带来了独特而深入的专业知识，并将学院的触角延伸到更广泛的学生群体。现有的学术伙伴关系将与IMSI有重要的协同作用，例如芝加哥量子交换和发现伙伴研究所。通过在每个合作机构建立广泛的产业伙伴关系，IMSI将增强芝加哥市和伊利诺伊州的科学研究和劳动力发展的前景。
该研究所将汇集来自全国和全球各地应用领域的研究人员。科学活动将包括讲习班和长时间的项目，通常是四分之一(10周)的长度。研究活动将围绕将随时间发展的主题进行组织，最初的重点是数据和信息、气候科学、卫生保健、材料科学、量子计算和信息以及不确定性量化。
还将持续关注与其他领域的研究人员的交流，以及教育公众有关数学和统计在日常问题和社会问题上的广泛应用。IMSI将赞助针对K-12学生、教师、本科生和研究生的拓展和劳动力发展项目，向参与者介绍数学和统计领域的就业机会，特别是那些来自传统上在科学领域未得到充分代表的社区的学生。
“数学科学对我们日常生活的影响无处不在，影响深远，”美国国家科学基金会数学科学部门主任胡安·c·梅扎博士说。“这个项目代表了对跨科学领域的跨学科连接的投资，并对计算、工程和健康等领域产生影响。”
国家科学基金会支持其他6个数学科学机构推进数学科学研究，提高数学科学在其他学科的影响力，扩大美国从事数学研究的人才基础。
这些机构包括:位于加州圣何塞的美国数学研究所会议中心(AIM)、布朗大学数学计算和实验研究所(ICERM)、加州大学洛杉矶分校纯数学和应用数学研究所(IPAM)、加州伯克利数学科学研究所;位于北卡罗来纳州三角研究园的统计和应用数学科学研究所(SAMSI);与普林斯顿高等研究院(IAS)合作。