摘要
近日，香港中文大學（深圳）理工學院校長講座教授倪維明教授的論文「Carrying capacity in a heterogeneous environment with habitat connectivity」榮獲美國生態學會的「傑出生態學理論論文獎「(Outstanding Ecological Theory Paper Award）。
學會&獎項簡介
美國生態學會（ESA）成立於1915年，是美國最大的專業生態學家組織，在全世界擁有10000多位科學家會員。ESA每年評選出了多個獎項，包括傑出生態學理論論文獎（每年一篇），旨在表彰在生態學領域做出傑出貢獻的學術成果。
獲獎論文簡介
倪教授的論文於2017年發表在Ecology Letters，題目為「Carrying capacity in a heterogeneous environment with habitat connectivity」，第一作者為邁阿密大學張波博士，倪維明教授為共同作者。
該論文將數學分析，數值計算和實驗工作相結合，以解釋空間種群生物學中的一個基本問題：環境因素和運動方式的空間異質性如何決定人口的區域豐度。與先前理論工作的預測相反，論文發現在空間異質環境中獲得的區域均衡豐度比同質環境中的更低。
教授簡介
倪維明教授是香港中文大學（深圳）理工學院校長講座教授。他在1972年於國立臺灣大學（中國臺灣）獲得學士學位，在服滿兩年兵役後，於1979年獲得紐約大學（庫朗研究所）博士學位。1979年以來，他先後在賓夕法尼亞大學擔任助理教授，明尼蘇達大學擔任教授，2010至2017年，他在華東師範大學擔任偏微分方程中心主任。
倪教授的研究領域主要是偏微分方程，近十年來專注於生物中的數學問題。他已在相關領域發表100餘篇學術論文。他的論文絕大多數均發表在國際權威學術雜誌上，並被大量地引用，倪教授還是全世界被引用最高的數學家之一。
教授採訪
Q
倪教授您好，可以請您簡要地介紹一下這篇論文及您的研究歷程嗎？
倪維明教授：這篇論文主要講述了兩個結論的數學和實驗證明，第一個是在異質環境中隨機擴散的種群比未擴散的種群具有更高的總規模，另一個是均勻分布的資源比異構分布的資源支持更高的總承載能力。第一個結論似乎違反了許多人的直觀，它也同時顯示，似乎有必要重新審視並定義生態學中的一個重要的基本觀念 - 「總承載量（carrying capacity）」：基於我們的研究，它似乎應該是「動態的」 – 不但依賴於資源總量，也與種群中個體的運動速率息息相關。第二個結論推翻了過去基於logistic方程的推斷，並指出資源與環境變化對物種的重要影響。
這篇文章的出發點是從數學來的。我是從2008年開始研究數學在生態學領域的應用的，張波在2012年聽了我的一個報告後，我們開始合作——她想從實驗的角度來證明或否定我做的數學預測，我本人也非常好奇。我們從單一方程做起，第一次實驗以浮萍為研究對象，2015年完成了實驗，實驗結果證實了第一個結論，但因為那是違反直觀的，而且實驗不夠嚴謹，而遭到質疑。第二次實驗以酵母（yeast）為對象，使用了現代精確的生物儀器（包括鐳射及liquid-handling robot）來保證實驗的嚴謹性，最後實驗結果證明了上述的兩個結論。
我們團隊裡既有實驗生物學家，也有理論生態學家，我在其中主要負責以數學證明模型結論的正確性。數學證明是不會錯的，生物實驗結果也是不會錯的，需要注意的就是模型的建立。我們得出了一個違反直觀的結果，就可以對之前的logistic模型進行優化，讓模型更反應真實，對（其他）相關自然現象也希望能夠增加了解。
Q
您怎樣理解數學在其他領域的應用呢？
倪維明教授：數學是一門基礎學科，在其他領域應用廣泛，如生物、物理、工程等等。通過建模，數學的一個基本觀念常常可以應用到許多領域，既能將表面上不相關的現象在本質上連接起來，也能對一個現象有較為深入的了解。比如，波在二維（例如：聲波）和三維（例如：水波）中傳遞現象的差異，完全可以從數學公式上讀出來；我至今還記得當初學到這件事時激動的心情，也讓我決定進入這個專業。
我認為數學是了解現象或解決問題最嚴謹的辦法，能規避直觀帶來的錯誤判斷；換個角度來說，直觀源自於經驗，而數學使我們得到正確的直觀。對世界的認知，我個人充滿了好奇心，我覺得這不僅在數學方面對我有深刻的影響，也給我的職業生涯平添了很多樂趣。
Q
您對於本科生學習數學有什麼建議呢，如哪些課程比較重要呢？
倪維明教授：本科的數學課程基本上都是十分重要的，但微積分是基礎，一定要學好，多練習，多思考。
數學分支很細，差別也相當大，比如代數和分析，各方面差別都比較大。想把數學的每一個方向都徹底弄明白，困難也不小。大學目前修讀應用數學與分析方面的同學稍微多一些。本科的時候，可以開始注意自己的興趣取向，像微分方程、概率論和最優化這些課程就為我們以後使用、分析數學模型的能力提供了基礎，平時應該注意積累，廣泛的閱讀或選修其他領域的學科，以便將來能將數學與其他學科結合。在做學問上，保持赤子之心（好奇心），自然實現跨領域研究。
來源：香港中文大學深圳
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