AVUSTRALYA 2025: Bilim geleceğin zorluklarını nasıl ele alacak? Avustralya’nın baş bilim adamı Ian Chubb ile işbirliği içinde , her bir bilim disiplininin şimdi ve gelecekte Avustralya’ya nasıl katkıda bulunacağını soruyoruz. Aydınlatıcılar tarafından yazılan ve daha geniş bir bakış açısı sağlamak için iki uzman yorumun eşlik ettiği bu makaleler, iki haftada bir yayınlanır ve başlıca bilimsel alanların her birine odaklanır. Bugün, karışıma matematiği ekliyoruz.
Matematik geleceğimizin kesinlikle kritik bir parçası ve şimdi fırsatını yakalarsak önümüzdeki 11 yıl içinde kamu ve özel sektör yararına etkisini en üst düzeye çıkarabiliriz.
Bunu doğru kılan matematiğin çok disiplinli ve evrensel doğasıdır: geniş kapsamı nedeniyle çok disiplinli ve süreçlerinin etkinliği nedeniyle evrensel.
Bazı alanlarda destekleyici, bazılarında ise öncü rol oynar. İstediğimiz türde bir ekonomiye ulaşmak için çok önemli olacak bir öncü rolü anlatacağım: kamu ve özel sektör girişiminin optimizasyonu. (Değerli meslektaşım Terry Speed’in bu seride daha sonra ele alacağı için, istatistiklere ve veri analizindeki rolüne ancak geçerken değineceğim.)
Charles Darwin, matematiğin derin önemini şu sözlerle özetledi:
Matematik, insana yeni bir anlam gibi bir şey bahşeder gibi görünüyor.
Matematikçilerin bu ekstra anlamda tekelleri yoktur. Topluluk genelinde geniş matematiksel yetenek , 2025 hedefinde tanımlanan çoğu özelliğin temelini oluşturur . Bankacılar, hemşireler ve mühendisler, günlük olarak çeşitli matematik biçimlerini yetkin bir şekilde uygularlar.
Bugün ortaokula başlayan 12 yaşındakiler, 2025’in genç mezunları olacak. En son Uluslararası Öğrenci Değerlendirmeleri Programı ( PISA ) sonuçlarında sergilenen 15 yaşındaki çocuklarımızın performansındaki düşüşten sonra , bugünün 23 yaşındakileriyle aynı geniş matematiksel yetenekten yararlanacakları net değil.
Avustralya Matematiksel Bilimler Enstitüsü’nün ( AMSI ) 2025 yılı için kendi arzusu , nitelikli matematik öğretmenleri tarafından verilen ortaöğretim matematik derslerinin yüzdesini şu anda %66 olan korkunç bir orandan %100’e çıkarmaktır.
Burada sadece statükoyu korumak için yapacak ciddi işlerimiz var, ancak hızla değişen bu dünyanın ortaya çıkardığı yeni nicel ve nitel zorluklarla başa çıkmaya da hazırlıklı olmalıyız – ve bunu yapmak için olduğumuzdan daha çevik olmalıyız. şu anda.
Matematik hakkında pratik yapmak
Biyoloji bunun bir örneğidir. Üniversite biyoloji müfredatında matematik ve istatistiğin yavaş alımı, araştırma alanında matematiksel olarak yetenekli uzmanlara olan talebe rağmen ilerlememizi engelliyor.
Buradaki ders, geleneksel olarak yakın olmayan iki disiplin olan (Darwin’in gözlemine rağmen) okullarımızdaki matematik ve biyolojiyi birbirine bağlamaktır. 20. yüzyılda matematiğin fizikle tanışması gibi, matematik de 21. yüzyılda biyobilimlerle buluşuyor ve bunu müfredat aracılığıyla iletmeliyiz – Brian Cox , Simon Singh , Facebook ve Twitter’a bırakmamalıyız.
Disiplinin kendisinin gevşek bir şekilde uyguladığı ileri matematik,
teorik matematik: harici uygulamaya hemen bakmadan geliştirildi. Pek çok kişiyi bu disipline çeken şey teorik matematiğin derin entelektüel doğasıdır ( Clay Millenium problemlerini düşünün ).
uygulanabilir matematik: çeşitli zaman ölçeklerinde pratik faydaya odaklanmıştır. 2025 hedeflerimiz üzerinde en doğrudan, ancak bununla sınırlı olmayan etki, uygulanabilir matematiktir.
Birçoğumuz ikisi arasında özgürce hareket ediyoruz ve tarih gösteriyor ki matematiğin multidisipliner kapasitesi kritik olarak disiplinin sağlığına bağlıdır. 19. ve 20. yüzyıl diferansiyel geometrisinin 21. yüzyıl bilgisayar grafiklerinde kullanılması çarpıcı bir örnektir. Bu sivri gözlem üniversitelerimizin yönetimlerine yöneliktir!
Aşağıdaki kelime bulutu, tümü 2025’te nerede olacağımıza kritik olarak katkıda bulunan ve tümü araştırma eğitimi almış matematikçiler ve istatistikçiler istihdam eden veya onlarla ilişki kuran bazı kamu, özel ve araştırma kuruluşlarını göstermektedir.
Matematikçilerin rolleri, ilerlemeye bağımlı bir dünyada giderek daha önemli hale geliyor ve çok disiplinli bir yapıya sahipler – istatistikçiler, sadakat programlarını iyileştirmek ve analiz etmek için perakendecilerle birlikte çalışıyor ve matematikçiler, finansal riski yönetmek için bankalarla ve acil servis iş akışlarını yönetmek için hastanelerle birlikte çalışıyor.
Bilgiye dayalı endüstrilerin büyümesine ve doğal ve birincil kaynak sektörlerinin akıllı çalışmasına temel bir katkı sağlıyoruz. Maalesef bunu özellikle öğrencilere ve velilerine çok iyi aktaramıyoruz ama bir başlangıç yapıyoruz .
Bu uygulanabilir matematiğin pratiği, destek rolleri ve lider rollere bölünebilir. Kabaca söylemek gerekirse, destek rolleri mevcut karmaşık matematiğin pratiğini içerir ve lider roller aktif araştırmayı içerir:
hesaplamalı matematik, iklim değişikliği modellerinin artan doğruluğu ve karmaşıklığı gibi endüstriyel, biyolojik, ekonomik ve çevresel modellemede öncü bir rol oynar.
biyoinformatik , genetikte öncü bir rol oynar, hastalık için genetik belirteçleri ortaya çıkarmak için genomik verileri analiz etmek için algoritmalar oluşturur.
optimizasyon , hem Avustralya ekonomisini 2025’te rekabetçi hale getirmede hem de ulusal refahımızı iyileştirmede öncü bir rol oynamalıdır.
Optimizasyon optimizasyonu
Genel olarak konuşursak, matematiksel optimizasyon alanı, bir dizi alternatif arasından en uygun senaryoyu (bazı kriterlere göre) belirlemeyi içerir.
“Rota” ve “Lokasyon” un birçok anlam taşıyabileceği iki lokasyon arasındaki en verimli rotanın belirlenmesi veya üretim süreçlerinde kaynakların en ekonomik şekilde kullanılması. Optimizasyon problemleri binlerce değişken içerebilir ve birçok “objektif fonksiyonu” minimize veya maksimize edebilir.
Kulağa kuru geliyor, ancak “verimlilik artışı!” Diye haykırıyor. ve “rekabet avantajı!” ve acil durumlarda “ kurtarılan hayatlar! ”
Darwin, optimizasyonun kendi “yeni anlamda” kategorisinde olduğu konusunda kesinlikle hemfikirdir.
Avustralya, trafik yönetiminden madenciliğe ve uçak planlamasına kadar optimizasyonda daha iyi hale geliyor, ancak düzensiz. Savunma kuvvetleri, kısmen Savunma Bilim ve Teknoloji Kurumu’nun ( DSTO ) yanı sıra CSIRO , NICTA , IBM ve bazı üniversitelerin çalışmaları nedeniyle bu konuda çok iyi .
Sağlık sektörü, ne de toplu taşıma sistemlerimiz optimizasyon konusunda eşit derecede iyi değil.
Küçük ve orta ölçekli işletmeler bu konuda hiç iyi değil. Optimizasyonun milyarlarca değerinde olduğu Almanya ve ABD gibi ülkelere kıyasla bizler ormanda bebekleriz .
Altyapıyı optimize etmenin gerçekten akıllı yolu, tasarımın optimalliğini oluşturmaktır. Bunu neredeyse hiç yapmayız – eğer varsa, genellikle sonradan düşünülerek optimize ederiz.
Ancak tasarımda optimizasyonun Avustralya’daki parlayan örneklerinden biri, iş analitiği ve optimizasyon şirketi Biarri Commercial Mathematics’in Ulusal Geniş Bant Ağı ( NBN ) üzerindeki çalışmasıdır – o kadar iyi çalışırlar ki prestijli Franz Edelman Ödülü için 2014’ün altı küresel finalistinden biri olurlar .
Hükümet tarafından önemli kamu ve özel altyapı projelerinin tasarımında entegre optimizasyonun zorunlu kılınması, Avustralya ekonomisi üzerinde dönüştürücü bir etkiye sahip olacaktır. Yalnızca üretkenliği artırmakla kalmayacak, aynı zamanda rekabet avantajı da oluşturacak ve sürdürülebilir bir geleceğe katkıda bulunacaktır.
Optimizasyon, tüm ölçeklerde ekonomik kültürün bir parçası haline gelecektir.
Bürokrasiyi minimumda tutan bu önlem, Biarri gibi dinamik şirketlerin büyümesini teşvik edecek ve hepsi tasarım işi için teklif verebilecek olan CSIRO, IBM, NICTA ve üniversitelerin kapasitesinden yararlanacaktır.
Matematik bilimlerini güçlendirecek ve bizi matematiksel cehalet çukuruna düşmekten korkmadan 2025 ve ötesine emin adımlarla götürecektir.
Nalini Joshi , Sidney Üniversitesi’nde Matematik Profesörü
Matematik, önemli soruları yanıtlayan kalıpları ortaya çıkarmak için bir sorunu soyutlayarak yeniliğin kilidini açan evrensel bir dildir. Avustralya’nın gelecekteki rekabet gücünün ve güvenliğinin anahtarı, gerçek dünyanın matematiksel temsillerini sürekli olarak yaratmakta ve uyarlamakta yatmaktadır.
Matematiksel gerçekler, karmaşık bir dünyayı daha anlaşılır ve yönetilebilir hale getirir; ekonominin her düzeyinde verimlilik ve yenilikle iç içedirler.
Matematik bize şehirlerimizdeki trafik karmaşasını nasıl en aza indireceğimizi , karmaşık bir demiryolu ulaşım ağında maliyetleri nasıl azaltacağımızı, internette sıkışıklığı nasıl önleyeceğimizi, optik lenslerde yenilikçi tasarımlar üretmeyi, çevresel politikaların maliyet ve faydalarını tartmayı ve küçük bir işletme planını optimize etmeyi gösterebilir.
Matematik, yeni ve daha iyi Avustralya endüstrileri yaratabilir. Artık doğa, yaşam ve sağlıkla ilgili temel soruların merkezinde yer almaktadır.
Genomik bilgi erken yaşamda gelişime ve daha iyi sağlığa nasıl yol açar? Dosya boyutlarını azaltırken tıbbi görüntülerin çözünürlüğü nasıl geliştirilebilir? Finansal piyasalar için daha güvenli bir düzenleyici çerçeve oluşturmak için matematik nasıl kullanılabilir?
Bir toplum teknolojik olarak ne kadar karmaşık hale gelirse, matematiksel düşünme ihtiyacı o kadar kritik olur. Ekonomik çeşitlilik ve fırsatlara giden yollar matematikle döşenmiştir.
John Rice , Sydney Üniversitesi’nde Fahri Matematik Profesörü
Akıllı bir ekonomi, matematiksel becerilere bağlıdır, ancak bunu pek bilemezsiniz. Pratikte matematik genellikle bu şekilde tanınmaz ve okul ve lisans matematiği açısından tanınmaz. Bu matematik eğitiminin büyük başarısızlığıdır.
Matematik disiplininin Avustralya’nın akıllı ekonomisine yapabileceği en büyük katkı, bunu düzeltmektir.
Çözüm, içerik kadar yaklaşımla da ilgilidir. Uygulandığı şekliyle matematik, araştırma ve profesyonel mesleklerde düşünme, yaratıcılık, yargılama, sorgulama ve problem çözmeyi gerektirir. Üretim hatlarına dayalı bir ekonomi bu becerileri doğal olarak gerektirmeyebilir, ancak bilgi ve yeniliklere dayalı bir ekonomi ister.
Okullarda ve üniversitelerde mevcut matematik eğitimi, öğrencileri belirli matematiksel işlemleri yapacak şekilde programlamakla yetinmekte ve değerlendirme, hiçbir şey anlamasa bile her şeyi hesaplayabilen öğrencileri ödüllendirmektedir.
Bilgiye dayalı bir ekonomiden çok bir üretim hattına hazırlanmak gibidir.
Matematik disiplini, matematik öğretenlerin bilgi tabanını geliştirmede bir çare arar. Bununla birlikte, “aynısından daha fazlasına” sahip “yetenekli” öğretmenler, matematiği akıllı bir Avustralya’nın ihtiyaç duyduğu biçimde sunmayacaktır.
Hem inovasyon ekonomisinde hem de araştırmada, matematiğe katılanlar tarafından “daha çok yapıldığı gibi öğretilmesine” ihtiyacımız var. Bu, disiplinin kendisini içeren, okul ve üniversite sistemlerinde yaygınlaştırılması gereken kültürel bir değişimdir.
Bu olmadan, matematik ve ekonomi arasındaki bağlantı halkın zihninde şüpheli kalmaya devam edecek ve matematik, uygun etkisini elde etmede ve faydalarını 21. yüzyıl Avustralya’sına ulaştırmada yetersiz kalacaktır.