深度解析時(shí)空數(shù)據(jù) 推動(dòng)科學(xué)管理決策
——記浙江大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)研究中心研究員高照省

張 聞 謝更好

當(dāng)今世界，大數(shù)據(jù)猶如洪水般襲來，對(duì)各個(gè)行業(yè)產(chǎn)生一系列席卷效應(yīng)。而隨著大數(shù)據(jù)進(jìn)入經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)也開始呈現(xiàn)海量性、高速性、多樣性和真實(shí)性等特征。在這一過程中，如何從大數(shù)據(jù)中提取有效信息，對(duì)具有時(shí)變結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)金融系統(tǒng)進(jìn)行理論建模，并將其應(yīng)用到宏觀經(jīng)濟(jì)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)、經(jīng)濟(jì)金融風(fēng)險(xiǎn)管理等具體問題中，對(duì)于我國經(jīng)濟(jì)金融政策的制定與實(shí)施具有重要意義，是值得研究的重要課題。

在金融界，曾流行著這樣一句話：“擁有對(duì)數(shù)據(jù)駕輕就熟的能力就像擁有了超能力。”而浙江大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)研究中心研究員高照省的研究領(lǐng)域就和這項(xiàng)“超能力”息息相關(guān)。多年來，他前往國內(nèi)外多所高校進(jìn)行科研探索，在金融計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)及機(jī)器學(xué)習(xí)等交叉學(xué)科中，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并將其應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)金融預(yù)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)管理和商務(wù)管理數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等，以更好地服務(wù)于國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，探尋金融市場(chǎng)的規(guī)律，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

以數(shù)學(xué)為馬

著名的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家赫爾曼·外爾曾說過：“數(shù)學(xué)是無窮的科學(xué)?！睆男?，數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)就對(duì)高照省有著巨大的吸引力。憑借優(yōu)異的數(shù)學(xué)成績(jī)，高考時(shí)高照省順利被四川大學(xué)數(shù)學(xué)基地班錄取。

四川大學(xué)數(shù)學(xué)基地班是國家理科基礎(chǔ)科學(xué)研究和教學(xué)人才培養(yǎng)基地，旨在為國家培養(yǎng)德智體全面發(fā)展的、優(yōu)秀的基礎(chǔ)科學(xué)研究和教學(xué)人才。本科4年間，隨著對(duì)數(shù)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域日漸深入的學(xué)習(xí)，高照省打下了十分扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；與此同時(shí)，他的心中也萌生出一個(gè)巨大的疑問，數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)，到底能應(yīng)用到社會(huì)的哪些方面？直到大學(xué)畢業(yè)，高照省仍舊沒有找到內(nèi)心的答案。為了能夠接觸到更多領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，本科畢業(yè)后，高照省選擇前往香港科技大學(xué)數(shù)學(xué)系進(jìn)行深造，以探尋心中的未解之謎。

21世紀(jì)以來，隨著科技的進(jìn)步，統(tǒng)計(jì)學(xué)、大數(shù)據(jù)科學(xué)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所占的比重越來越大，人工智能的春風(fēng)也逐漸吹到了世界各地。而數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科之一，正是相關(guān)領(lǐng)域研究的“奠基人”與“領(lǐng)航員”。這讓高照省感受到了相關(guān)領(lǐng)域研究的極大應(yīng)用潛能。

高照省的導(dǎo)師凌仕卿教授是著名的統(tǒng)計(jì)學(xué)與計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)教授，主要從事計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型的漸近理論和統(tǒng)計(jì)推斷的研究，而這些問題均需要良好的數(shù)學(xué)背景。博士期間，高照省在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，順利完成了數(shù)篇高質(zhì)量統(tǒng)計(jì)學(xué)論文，其成果在實(shí)證研究中，分析了W o l f太陽黑子數(shù)及美國的失業(yè)率數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)非連續(xù)門檻模型更適合描述這兩類周期變化的數(shù)據(jù)。相關(guān)工作解決了如何從統(tǒng)計(jì)意義上區(qū)分連續(xù)和非連續(xù)門檻模型，對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)家在機(jī)制轉(zhuǎn)換模型選擇中具有統(tǒng)計(jì)指導(dǎo)意義。相關(guān)工作得到了世界知名統(tǒng)計(jì)學(xué)家、英國皇家學(xué)會(huì)院士戴維·考克斯（David Cox）的贊許與高度評(píng)價(jià)。憑借出色的專業(yè)能力，高照省用不到3年的時(shí)間就拿下了數(shù)學(xué)博士學(xué)位，這當(dāng)時(shí)在整個(gè)香港科技大學(xué)都是極為罕見的。而這些經(jīng)歷，也更加奠定了他扎根相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行科研創(chuàng)新的決心。

高照省

做緊跟世界腳步的科研人

行萬里路，方知天地之廣闊。在高照省看來，科學(xué)研究是沒有界限的，在多年的科研之路上，他一直在積極地向領(lǐng)域的前沿靠近，去汲取更加先進(jìn)的知識(shí)，以服務(wù)于社會(huì)所需。

“人工智能時(shí)代，對(duì)知識(shí)更新的要求越來越高，然而數(shù)學(xué)學(xué)科中很多基礎(chǔ)的內(nèi)容都是上百年沒有改變的?！备哒帐≌f。為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展與需要，博士畢業(yè)后，他選擇前往海外進(jìn)行科研學(xué)習(xí)，“我想去領(lǐng)略不同地方做科研的方式、做研究的內(nèi)容?！备哒帐≌f。就這樣，他在理想的驅(qū)使下，離開了自己的祖國，這一去就是5年。

在這5年的時(shí)間里，高照省先后在英國倫敦政治經(jīng)濟(jì)學(xué)院和美國芝加哥大學(xué)的布斯商學(xué)院進(jìn)行博士后研究。英國是統(tǒng)計(jì)學(xué)等自然科學(xué)學(xué)科的發(fā)源地，在英國倫敦政治經(jīng)濟(jì)學(xué)院求學(xué)期間，高照省在姚琦偉教授的引領(lǐng)下接觸到了高維時(shí)間序列數(shù)據(jù)的計(jì)量建模和預(yù)測(cè)研究。

在信息時(shí)代，高維大尺度經(jīng)濟(jì)時(shí)間序列的廣泛存在給計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)家和統(tǒng)計(jì)學(xué)家?guī)砹饲八从械臋C(jī)遇和挑戰(zhàn)，對(duì)于高維經(jīng)濟(jì)時(shí)間序列的建模和預(yù)測(cè)的需求則來源于各種實(shí)際問題，因此，高維時(shí)間序列的建模給計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。在相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，高照省與導(dǎo)師姚琦偉教授、北京航空航天大學(xué)馬瑩瑩博士、北大光華管理學(xué)院王漢生教授合作，將相關(guān)研究成功應(yīng)用在北京市P M2.5數(shù)值觀測(cè)上。在這一研究中，他們?cè)诒本┦性O(shè)立了36個(gè)P M2.5觀測(cè)點(diǎn)。通常來講，每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)會(huì)每小時(shí)記錄周圍的P M2.5數(shù)值，因此在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，他們可以同時(shí)獲取36個(gè)觀測(cè)值，形成空間觀測(cè)量，然后將這些空間觀測(cè)數(shù)值按照時(shí)間采集，以形成時(shí)空數(shù)據(jù)。在這一過程中，他們通過研究P M2.5數(shù)據(jù)并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來的趨勢(shì)，為政府部門制定政策來減少空氣污染并保護(hù)人類身體的健康作出了良好的科技支撐。相關(guān)工作發(fā)表于經(jīng)濟(jì)學(xué)期刊《計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)雜志》上。

在英國結(jié)束博士后研究工作后，高照省本來有可能留在本校繼續(xù)參加科研工作。但就在此時(shí)，他收到了美國芝加哥大學(xué)布斯商學(xué)院拋來的橄欖枝。就這樣他于2017年來到了美國繼續(xù)他的科研之旅。

美國芝加哥大學(xué)商學(xué)院是全世界最好的商學(xué)院之一，那里匯集了全世界優(yōu)秀的學(xué)者，有著更加多樣的研究方向，并且十分注重科學(xué)研究的應(yīng)用。在芝加哥大學(xué)布斯商學(xué)院從事科研工作期間，高照省師承蔡瑞胸院士，在之前他所從事的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)量經(jīng)濟(jì)的理論建?；A(chǔ)上，增加了更多應(yīng)用研究，在這一過程中高照省領(lǐng)略到了“學(xué)以致用，是一個(gè)相互交織的過程”。

在這一期間，高照省在蔡瑞胸院士的指導(dǎo)下，對(duì)經(jīng)濟(jì)和金融大數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入的理論和實(shí)證研究，開發(fā)了一系列大數(shù)據(jù)降維和降噪的新方法，提出了一系列高維因子建模方法和預(yù)測(cè)模型。他與蔡瑞胸院士合作，在權(quán)威的統(tǒng)計(jì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)期刊《美國統(tǒng)計(jì)學(xué)會(huì)會(huì)刊》和《國際預(yù)測(cè)學(xué)雜志》等著名雜志上發(fā)表了多篇有關(guān)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)建模和預(yù)測(cè)的創(chuàng)新性工作。在出色的科研成果下，高照省被美國賓夕法尼亞州理海大學(xué)數(shù)學(xué)系引進(jìn)，擔(dān)任統(tǒng)計(jì)學(xué)助理教授，在這里度過了兩年的科研時(shí)光。

回國繼續(xù)研究之旅

游子思?xì)w，科研報(bào)國?！皩?shí)際上在美國的時(shí)間久了，我也十分想念在國內(nèi)的家人。”高照省說。在他的心中，始終認(rèn)為：雖然科學(xué)無國界，但是科學(xué)家有自己的祖國。因此，闊別祖國5年后，高照省選擇了回國，并于2021年7月來到了浙江大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)研究中心擔(dān)任研究員。“浙江大學(xué)是國內(nèi)的頂尖高校，地理位置優(yōu)越、人才聚集，來到這一平臺(tái)之后，我希望能夠?yàn)樽鎳慕?jīng)濟(jì)大數(shù)據(jù)建設(shè)貢獻(xiàn)自己的一份力量?！彼f。

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展瞬息萬變，在高照省看來，現(xiàn)如今小體量及低維數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足時(shí)代的發(fā)展需求。在中國當(dāng)前國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重大需求下，發(fā)展大數(shù)據(jù)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的前沿理論和方法，提倡以科學(xué)方法對(duì)經(jīng)濟(jì)管理和公共政策評(píng)估開展量化研究，對(duì)于推動(dòng)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化，分析和預(yù)判我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)金融風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

那么，對(duì)于高維和大尺度時(shí)間序列數(shù)據(jù)，如何針對(duì)此類數(shù)據(jù)特征修正已有的方法或發(fā)展新的計(jì)量建模方法？已有的統(tǒng)計(jì)理論和計(jì)算方法是否依然適用于大尺度時(shí)間序列計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)建模？面向這些問題展開研究，回國后高照省得到了國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目等的資助。在研究項(xiàng)目的支撐下，他和科研團(tuán)隊(duì)將在深入分析我國大數(shù)據(jù)資源多樣性和復(fù)雜性等基礎(chǔ)上，系統(tǒng)提出基于高維時(shí)間序列大數(shù)據(jù)的降維技術(shù)、變量選擇、空間計(jì)量和因子學(xué)習(xí)等計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)建模的原創(chuàng)性理論和智能化分析方法，通過理論和實(shí)際的結(jié)合，開發(fā)新的模型、計(jì)量理論和計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)。

行程萬里，初心不變。身肩科學(xué)家創(chuàng)新之使命，長(zhǎng)期以來，高照省最大的理想就是通過自己的創(chuàng)新研究更好地推動(dòng)科學(xué)前沿的發(fā)展，為我國的經(jīng)濟(jì)、金融系統(tǒng)保駕護(hù)航。與此同時(shí)，他也希望能通過自己的力量，為相關(guān)領(lǐng)域培育出更多的青年人才，以應(yīng)對(duì)未來國家經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的重重挑戰(zhàn)?！澳壳?，我的團(tuán)隊(duì)中有數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等領(lǐng)域出身的學(xué)生，未來我希望有不同背景的學(xué)生加入我的研究團(tuán)隊(duì)，共同研究大數(shù)據(jù)的奧秘，促進(jìn)祖國經(jīng)濟(jì)數(shù)字化進(jìn)程的發(fā)展?！备哒帐≌f。