统计学科:大有用武之地

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二零一一年二月,国务院学位委员会第二十八次会议审议通过了新版《学位授予和人才培养学科目录》,统计学晋升为一级学科,归入理学门类之下,能够授予理学学位kaiyun.ccm,也能授予经济学学位。这一决定符合时代进步趋势,为我国统计学未来的深入发展创造了更广阔空间。

什么是统计学

统计学探究如何高效地汇集、归类和解读信息,目的是针对特定事项得出判断或预判,最终为实施某些措施提供参考和指导。

统计学是一门历史悠久的学科,其历史可上溯至两千三百年前,而统计工作的实践则更为久远。统计学的发展历程与生产力的提升、社会的演变息息相关。在20世纪之前,以数据概括为主的统计方法占据主导地位。这种统计方法主要涉及汇集众多数据资料,通过基础计算,例如确定平均数和比例,或借助图形和表格形式呈现信息。我国古代对钱粮和户口进行登记统计,在实践中形成了诸多理念和技术,春秋时齐国在管仲的考察理念引导下开yun体育app官网网页登录入口,实施了首次经济大盘查,并且运用了经济换算方法。唐代杜佑借助食盐消耗程度来估算民众数目,从而有效管理了户籍事务。西方有古希腊哲学家亚里士多德,他创作了名为《城邦政情》的著作,其中记载了不同城邦的历史沿革、行政管理、科学技术、文化艺术、人口数量、资源分布以及经济财富等社会经济要素的比较研究。《城邦政情》这种形式的统计研究持续了两千多年,这些统计活动都与国家治理实践紧密相关。统计学的名称statistics源自拉丁文,由status(状态、国家)和statista(政治家)演变而成。这一术语自17世纪起,随着西方一些知名学者的研究,推动了统计方法、数学运算和逻辑推理的融合。分析社会经济问题的途径,更加侧重于运用量化手段进行探讨。高斯等人对于误差现象的深入探索,使得正态分布获得了高斯分布这一别名,与此同时,探究不确定性的数学领域——概率论也在那个阶段迅速发展起来,十九世纪末到二十世纪初,基于概率论的数理统计学应运而生,期间英国学派扮演了核心角色。

数理统计学是统计学的基础理论,它专门研究如何处理随机性数据,这种数据在工农业生产、工程技术、自然科学、经济学、社会学等众多领域都有非常普遍的用途,几乎哪里有随机性数据存在,哪里就有数理统计学的应用问题。不过需要明确的是,数理统计学仅仅是一种通用的研究工具,在解决具体问题时,还必须结合各个学科和业务领域的专门知识才能有效应对实际挑战。统计学这门学科有其独特性,研究该领域的人通常分布在各个不同的学科领域,并且组成了各种名称的统计学术团体,1952年国内高校实施院系重组,受到当时苏联模式的影响,统计学被分割开来,概率论与数理统计被划入数学范畴,社会经济统计则被视为具有阶级属性的社会科学,归入经济学管理,另外还有一些更专业化的统计学分支,比如卫生统计学等。二十世纪九十年代以来,国内统计学界便倡导“宏观统计学”理念,主张各类统计学需要具备整体协调性。二零一一年,国家学位评定委员会颁布了更新的学科分类方案,将统计学确立为独立的一级学科,纠正了以往学科分割的不合理状况。美国统计学领域的学者们也有相近的愿望,各个统计协会经常联合举办年度大会,参会者数量庞大,场面十分活跃。

不断拓展的统计学应用

半个多世纪以来,统计学实现了巨大进步,不仅支持了公共管理,还进入了各个领域,遍布社会生活的各个角落。这种现象在西方发达资本主义国家表现得尤为明显。

统计学在医药领域扮演着重要角色。药品研发的每一个环节都离不开统计方法。研究者依靠数据来评估新药的安全性以及功效。为了防止主观偏见干扰结果,实验设计必须采用双盲模式。参与试验的人员和受试者都不清楚药物的真实成分。试验过程中产生的资料由统计专家负责收集处理。他们通过严谨分析得出公正结论。辉瑞企业先前研制过一种针对心脏疾病的药物,男性与女性试验者都反映药效欠佳,不过数据分析师指出男性试验者并未自行处理剩余的药品,这一性别上的不同促使科研人员成功研发了如今广为人知的“伟哥”。当前,个体化医疗逐渐流行,某类药物或许对特定群体效果显著,却无法满足所有人,必须借助数据分析来明确其适用对象。将来可能每个人吃药前都得先查查基因,才能知道哪些药管用,哪些药不能碰。生命活动牵涉到很多统计学难题,一方面资料来自医院和疾控中心,另一方面来自基因分析。所以美国不少高校都单设了生物统计学院系,规模比统计学院还大。1995年引起广泛关注的美国“辛普森杀妻案”期间,辛普森的律师团队对DNA材料表示了质疑,加州大学统计学家Terry Speed教授作为专家顾问向审判团展示了DNA检测过程中数据是如何发挥支持作用的,这可以看作是对统计学进行的极为出色的普及教育。

统计学原本主要运用于制造环节中的品质监管和实验规划方面。为了提升制造效能,优化产品水准,科研工作者需要对众多配方与不同工艺进行筛选和改良。倘若逐一测试每种配方,所需进行的实验数量会极为庞大。借助科学安排实验,统计专家能够显著降低实验数量,精准找到最佳配方或工艺流程。以北京大学为例,1965年概率统计教研室教师通过查阅资料,了解到日本的《质量管理》期刊上刊载了许多运用正交试验设计来提升产品品质的实例,这种设计方法旨在研究多因素多水平,属于分析式设计的重要手段当前,有位曾赴日考察的国家科委(科技部前身)副职表示,日本战后经济腾飞主要依靠数学统计手段,还把田口玄一的《实验计划法》赠予北大。教授学者们对此并不生疏,早先许宝騄教授主持的研讨会上曾深入研习过相关权威著作,并且对某些平衡不完全区组进行了周密探究,于1964年以“班成”的署名刊印过重要学术论文。受到日本同行的影响,教师们选择在北京市举办规模宏大的“试验设计”系列课程,向工业企业推广正交试验设计的实际应用,即使在“文革”那个特殊年代,也组织了为期一年半的研修项目,参与者主要来自三机部(中国航空工业集团公司的前身)的基层人员,他们在讲师的引导下回到各自工厂,运用学到的技术手段处理具体的技术难题。与此同时,中科院张里千研究员及其团队通过实践研究,总结出一套正交表改进应用方案,并阐明了正交法提升效能的学理依据。1978年,中科院与北大的统计学专家联合致信邓小平,强调推广正交实验方法对国家经济的深远影响,很快获得邓小平的批复,由此引发国家科委和全国科协的密切关注。中国现场统计学会于1979年正式获批组建。

与此相关联的还有因子解析,多个变量之间是否存在相互影响?抽烟是否会造成寿命缩短?这些均属于统计学范畴。一个广为人知的案例是尿布与啤酒的关联性。沃尔玛的职员在周期性地统计商品销售数据时,察觉到一个反常的态势:每逢周末,某个连锁店的啤酒与尿布的销量均显著增加。调查发现,美国家庭里,妻子常会叮嘱先生去购买婴儿纸尿裤,而先生在完成购物后,常常会顺便带回自己偏爱的啤酒,导致啤酒和纸尿裤的销量同步上升。

抽样调查最初是为了替代全面统计、降低工作负担而采用的技术手段。如何以最少的投入获取有价值的资讯,关键在于科学规划随机取样方案,也就是怎样获取资料。如今抽样调查的应用领域十分宽广,政治家为了掌握选民想法进而优化竞选宣传方案会实施抽样调查,商家在开发商品、进行广告投放时也需要运用抽样调查。各种指数可以说成是抽样统计,比如道琼斯工业指数就是30家工业公司股票价格的一种均值,能够体现美国经济情形。

当前统计学在应对新挑战时持续进步。譬如,医疗领域统计资料常因患者流动或离世而存在缺失,部分现实状况例如巨型火箭的稳固性,不允许进行大规模测试,可获取的样本极为有限,此类情形不符合常规理论的预设前提,必须依靠统计学者构建创新方法加以应对。此外,统计学的探究范围已从数据延伸至图像、文本等领域,同时电子商务的快速兴起,基因测序费用的显著降低,以及大数据时代的来临,均给统计学者带来了全新的挑战。我们坚信统计学定能在这些挑战中持续进步。

我国统计学教育

我国统计学教育始于清朝末年时期。1902年颁布的《钦定京师大学堂章程》明确仕学馆包含11门学科开元棋官方正版下载,其中商科需开设统计学课程。早期统计学者借助翻译国外著作,编写出许多统计学教材。到了1949年,全国已有18所商科院校或综合性大学商学院建立了统计学系或统计专修科,统计学教育至此已具备一定规模。近些年,我国学术界在海外统计学界享有声誉的是许宝騄先生。许先生于1940年在英国获得科学博士学位,之后在北京大学任职,在概率论、统计推断和多元统计等学术方向都取得了国际公认的成就,被誉为数理统计学领域的杰出专家。抗日战争时期,许先生在西南联大讲授了一学年的课程,这可能是我国最早开设的数理统计课程。

1952年高校重组期间,统计学分裂为两个分支,概率论与数理统计归属于数学学科,通常部署在综合性高等教育机构,社会经济统计则划归经济学门类,一般配置在财经类高等院校。在那之后五十余年时间里,这两种统计学各自独立演进,两者之间几乎不存在任何关联。1956年,在制定“全国科学发展十二年远景规划”的过程中,我国数学家们已经明确认识到概率统计在数学与现实联系中的重要作用,将其视为数学与实际应用之间的关键环节,并将其与数理统计一同确立为数学领域的三大重点发展方向。为了推动这一领域的发展,北京大学率先建立了全国首个概率统计教研室,由许宝騄先生担任主任职务。在那个时期,全国范围内精通概率统计的人才相当匮乏,大多数高等院校尚未开设相关课程。为了快速增强人才队伍建设,需要集中力量,实现全国范围的合作。在此背景下,1956年秋季,从北京大学、中山大学以及南开大学选派了五十余名青年学子和十余名深造教师,他们聚集在北大进行概率统计方面的学习。依照许先生负责制定的培养方案和教学规范,设置了诸如测度理论、概率论极限理论、数理统计学以及马尔可夫过程等高级专业课程。在“文革”之前,北京大学一共培养了八批学生,对于我国概率统计领域教学与科研队伍的建立和进步产生了极为重要的促进作用。

新中国的对外开放时期,我们选派众多学者和学子前往海外进修,显著推动了本国统计学领域的进步。国内众多青年学者也快速崛起,首批通过国内培养获得博士学位的人员中,就有三位是陈希孺院士亲自指导的统计学博士,同时郑祖康等一批从国外归来的学者,也成为了国内统计学界的核心骨干。现在,许多中国大学建立了统计学院、数学与统计学院,或者把统计专业放在数学学院、管理学院等院系里。同时,医学院校的公共卫生学院也包含了流行病学和卫生统计的专业方向。

二十余年持续奋斗,整合后的统计学体系逐渐确立。1998年更新的大学本科专业清单里,原属于数学范畴的“数理统计”以及经济范畴的“统计学”专业被合并为“统计学类”,划归理学范畴,其地位提升至与数学、物理学、经济学等学科同等级别。2011年,国务院学位委员会将“统计学”设为一级学科。这门领域涵盖了概率论与数理统计、经济与管理统计、生命科学统计、金融数据分析、风险控制与保险科学、实用数据分析等分支,目前设有56个博士学位授予点,101个硕士学位授予点。虽然我们这门学科在规范上已经与全球普遍做法一致,但在理念上还需逐步融合,所以未来既要保持自身传统优势,又应积极促进沟通协作。教育学生时,要注重提升他们的以下能力:数学知识,计算机编程和数据库管理,经济学、生物学等学科知识,以及与人交流协作的本领。

当前我国市场经济迅猛发展,社会公众对于产品品质和经营效益的期待会持续提升,统计学发挥其作用的领域必将持续拓展,这一点可参考美国劳动力市场的现状。二零零九年,《纽约时报》刊载了一篇题为《对求职者而言关键要素只有一个:数据》的深度报道,通过具体案例阐释了数据分析在各行各业中的关键作用。当年八月二十五日,《华尔街日报》发布了一篇题为《有助于求职的五门学科》的文章,指出统计学是美国就业领域中最受青睐的五门学科之一。如此宽广的就业前景必然促进了统计学教育的进步。二零一零年,教育部增设了“应用统计”这一硕士专业学位,修业期限为两到三年。目前,已有七十八所院校获得了授予应用统计硕士专业学位的资格。近些年,众多赴欧美求学的年轻统计精英已在国际领域崭露锋芒,其中六位荣获统计学界的最高荣誉(COPSS奖),许多人在美国知名大学的统计系担任领导职务,还有人在学术团体担任会长,并且负责多个权威期刊的编务工作,郁彬更被选入美国人文与科学院成为院士,可以说没有任何一个学科能让大陆学生拥有如此突出的行业地位。团结海外华人力量,我们一定能率先把我国建设成为统计学强国。

(作者系北京大学数学科学学院教授,统计科学中心副主任)

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