北京師范大學概率論研究群體已有50余年的傳統(tǒng),經(jīng)過嚴士健和王梓坤及幾代人的努力,至2001年,已在交互作用粒子系統(tǒng)、測度值隨機過程、馬爾可夫過程的譜理論等方面取得系統(tǒng)的研究成果,并有相當?shù)膰H影響。這個僅有12人的團隊,在國際上被稱為“馬氏過程的中國學派”或“北京學派”。
自2002年起,該群體得到國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體基金長達9年的資助。學術帶頭人、北京師范大學數(shù)學系教授陳木法回憶道,當年申請這一基金時,他一度認為他們這樣的“小學科、小團隊”不太可能獲得國家重大項目的支持。“當?shù)玫劫Y助的消息傳來時,全體成員高興的同時更多是感慨,須知當時我們處于非常的困難時期,這項資助真是雪中送炭。”陳木法說。
正是在該基金的支持下,這一團隊以“探索與概率論相關的無窮維數(shù)學的理論基礎,特別是尋求新的數(shù)學工具和方法”為主要目標,取得更大的研究成果和可喜的新進展。
無窮維給研究工具帶來了巨大的挑戰(zhàn),許多在有限維非常有力的工具對無限維不再適用,需要探索和發(fā)展新的研究工具。然而,無窮維與有限維之間有著天然的聯(lián)系,特別是與分析、幾何、譜理論等緊密交融。在這一背景下,該群體發(fā)展了涉及多個領域的耦合方法、泛函不等式和斜卷積半群等代表性工具,且在馬氏過程的穩(wěn)定性、新型Harnack不等式及應用、測度值過程的遍歷性、排隊網(wǎng)絡與反應擴散過程等方向的研究中取得了系統(tǒng)的成果,得到同行的大量引用。
馬氏過程穩(wěn)定性速度是群體研究的中心課題。“與先前馬氏過程定性理論的研究不同, 我們從事的定量研究遠為艱難,可視為馬氏過程發(fā)展的新階段。”陳木法說,其研究的范圍是全方位的:離散或連續(xù),無邊界或帶邊界,凸或非凸邊界,有限維或無窮維,遍歷或非遍歷,指數(shù)式或非指數(shù)式收斂等等,涉及概率、分析、幾何、物理、排隊網(wǎng)絡等多個領域,獲得各種穩(wěn)定性的關系圖、主特征值的對偶變分公式、顯式判別法和顯式估計等系統(tǒng)成果。
該群體的第二大成果是,在隨機分析與幾何領域,發(fā)展了耦合方法,建立了與維數(shù)無關的Harnack不等式;進一步應用到強Feller性、概率密度估計、各種超壓縮性以及泛函不等式、傳輸不等式的研究。該方法比已有的分析與概率方法具有更廣的適用范圍。獲得帶邊流形上第二基本型的漸近公式,刻畫了該幾何量所確定的反射擴散,過程的分析性質(zhì),引發(fā)了關于Neumann半群的一系列新成果;特別是對于非凸情形,給出了對數(shù)Sobolev不等式的顯式判別條件。在流形的路徑空間上構造了一大類帶一般擴散系數(shù)的擴散過程;首次在跳過程的路徑空間上建立了Poincaré不等式。
而在粒子系統(tǒng)與測度值分枝過程研究中,該團隊證明了隨機環(huán)境分枝粒子系統(tǒng)的極限定理,在此模型和仿射金融模型之間建立了聯(lián)系。證明任何具有一階矩的仿射過程都是正則的。證明了一般分枝機制的Dawson-Watanabe超過程分布的絕對連續(xù)性和超Lévy過程的瞬時傳播性質(zhì)。在帶跳隨機方程的Yamada-Watanabe判據(jù)、解的比較定理等問題的研究上取得了實質(zhì)性進展,由此證明了廣義Fleming-Viot隨機流的強存在性。在有限跳幅隨機環(huán)境隨機游動中找到了分枝結構,得到了若干極限定理。建立了幾類測度值過程的極限定理、中偏差和大偏差原理。
創(chuàng)新成果的取得極大提高了我國概率論研究在國際上的地位。9年中,群體參與組織了中國概率統(tǒng)計年會、中美概率統(tǒng)計聯(lián)合研討會等會議,特別是群體組織了7屆“馬氏過程及相關論題”國際研討會,吸引了來自近20個國家和地區(qū)的名家及大批中青年專家前來參會。群體還邀請了3位客座教授,為來自全國各地的研究生和青年教師開設前沿短課,邀請百余人次專家前來訪問講學,為推動我國概率論的發(fā)展做出了極大的努力。
此外,該群體與法國布爾戈尼大學、德國比勒菲爾德大學和加拿大McMaster大學開展了博士生聯(lián)合培養(yǎng)計劃,群體成員經(jīng)常到國內(nèi)其他大學和國外科研院所訪問或參加學術會議。通過“請進來、走出去”,研究群體建立起與國內(nèi)外同行合作交流的平臺,奠定了進一步發(fā)展的基礎。在前沿短課講義的基礎上,客座教授方詩贊和馮水分別出版了兩本專著,至此,在施普林格出版社《概率論及其應用》叢書已出版的33本專著中,有3本書的作者來自這一群體。
據(jù)該群體成員介紹,帶交互作用的無窮隨機系統(tǒng)這一所研究的課題相關研究目前在國際上的競爭非常激烈,而該領域研究涉及多個學科和領域,靠單兵作戰(zhàn)不可能完成,必須采取群體形式的戰(zhàn)略攻關。“因而,創(chuàng)新群體基金長達9年的資助,激發(fā)了群體成員拼搏進取的極高熱情,我們團結協(xié)作,才有了今天的成果。”他們?nèi)缡钦f。
群體名片
“概率論創(chuàng)新研究群體”:陳木法,王鳳雨,李增滬,張余輝,毛永華,洪文明,王穎喆,張梅,邵井海,馬宇韜,何輝。該群體圍繞“探索與概率論相關的無窮維數(shù)學的理論基礎,特別是尋求新的數(shù)學工具和方法”,在馬氏過程穩(wěn)定性速度、隨機分析與幾何和測度值過程等方面取得了相當數(shù)量的成果,其中不乏原創(chuàng)的新發(fā)現(xiàn)和新方法,被國際同行高度評價和大量引用。