郭强辉

• 1993-1999，河南师范大学附属中学

• 1999-2003，西安电子科技大学 信息与计算科学专业 学士

• 2003-2006，南开大学组合数学中心 应用数学专业 硕士，导师：陈永川 院士

• 2006-2009，南开大学组合数学中心 应用数学专业 博士，导师：陈永川 院士

• 2007-2008，英国爱丁堡大学信息学院，联合培养博士，导师：Peter Buneman 教授

2009年-2017年，南开大学组合数学中心

2017年至今，南开大学数学科学学院应用数学系

        郭强辉，南开大学数学科学学院应用数学系副教授，“南开大学-新智感”生态数学与智慧自然保护联合研究中心负责人，国家林业和草原局国家公园和自然保护地标准化技术委员会委员。

        本人2003年本科毕业于西安电子科技大学信息与计算科学专业，随后保送至南开大学组合数学中心跟随陈永川院士学习组合数学及其应用，于2006年和2009年获应用数学硕士和博士学位。博士期间受国家留学基金委首届“建设高水平大学公派研究生”项目资助，赴英国爱丁堡大学信息学院，在著名学者Peter Buneman教授和樊文飞教授的指导下学习数据科学。博士毕业后留校在组合数学中心工作，后调至数学科学学院。

      我一直致力于组合数学及其应用领域的研究，研究生期间的研究方向为组合恒等式的机器证明，即利用符号计算的理论工具和计算机程序来证明以往需要高超的人工技巧和复杂的人工推导才能得到的组合恒等式，也为化简一些组合计数上得到复杂求和式提供了非常简便快捷的方法。按照当前的流行说法，这是数学与人工智能相结合的研究方向，与吴文俊先生开创的数学机械化也有着密切的关系，可以归在数学机械化这个大的框架下。

      博士毕业后，我的研究方向转为计算生物学中的组合学，主要是利用组合数学的工具来研究一些分子生物结构如：RNA二级结构、蛋白质及其接触图等的计数问题及相关的组合性质和组合算法。这个方向是美国科学院院士M.Waterman教授于上世纪70年代在研究RNA二级结构预测时开创的，是组合数学与生物学交叉领域的一个重要研究方向。在此方向上，我们已形成由多位老师和十多名研究生组成的课题组，目前的主要研究课题就是从组合计数方面的研究入手，为蛋白质接触图和RNA二级结构的研究建立统一的组合数学体系框架。

      在从事上述数学理论性较强的课题研究的同时，我从研究生期间开始也参与了很多应用数学特别是组合优化方面的应用课题研究，如与工业界企业和研究院所合作研发的电路图自动布图系统、电缆网自动布图系统、智能故障诊断系统等多个智能系统，都成功实现了落地应用，提高了工作效率。工作后我仍然对通过实际应用课题开展数学的应用研究保持浓厚的兴趣，目前聚焦在通过跨学科和校企合作在人工智能、生态数学领域开展合作研究，如“天空地”一体化多模态生态监测数据融合分析，面向生物多样性监测的野生动物物种、个体和行为的智能识别分析，面向生态监测的无人机协同巡护轨迹规划等。

       经过多年的合作积累，我于2023年牵头发起成立了“南开大学-新智感生态数学与智慧自然保护联合研究中心”，是国内外首个生态+数学+智能信息技术的交叉研究平台，旨在以南开数学学科优势引领，凝聚相关学科力量，充分发挥新智感科技在智慧自然保护领域深耕多年的业务和技术优势，面向国家在生态保护领域的重大战略需求，在技术落地、成果转化、学术交流、人才培养及平台搭建等方面开展前沿探索，力争打造成政用产学研协同创新的典范平台。

      （中心成立新闻报道：南开大学新闻网报道、南开大学数学科学学院网站报道）

— 组合计数与计算生物学

    本方向以RNA二级结构和蛋白质接触图为背景，从组合数学的视角研究生物结构的计数问题。涉及生成函数、组合双射、文法等组合计数的经典理论和方法以及分析组合学等现代组合方法。围绕该方向已形成由金应烈教授、郭强辉副教授、孙慧教授及10余名研究生组成的研究组，短期研究问题十分丰富，同时还有中长期的研究规划。

— 组合优化机器学习方法

    本方向在无人系统任务规划应用场景下，提炼路径优化等组合优化问题，并研究利用深度学习、强化学习、图神经网络等机器学习方法进行求解。该方向与南开人工智能学院相关团队合作开展研究和研究生指导工作。

讲授课程

  — 本科生课程：组合计数，离散优化，高等数学，文科概率统计

  — 研究生课程：组合计数，组合数学与计算分子生物学，专业外语

教学风格活泼，深入浅出，治愈过很多同学的高数和数学恐惧症。

教学项目

  — 主持教育部产学合作协同育人项目：校园智能无人物流配送中的离散优化问题虚拟仿真实验（2023）；

  — 主持天津市高等学校研究生教育改革研究计划项目：融合课程思政与探究式学习的组合计数课程改革（2023）；

  — 主持南开大学研究生课程思政示范课项目：组合计数（2022）；

  — 参与南开大学本科教育教学改革项目：数学的内容方法和意义课程建设（2022），图算法设计与应用（2023）；

  — 参与京津冀数学课程思政校级虚拟教研室（2021）；

  — 指导国家级大学生创新项目：面向公民科学的以图搜图植物搜索引擎技术（2023），面向电子电气设备虚拟装配的智能三维布线算法研究及实践（2022），基于深度学习和声学监测的鸟类智能识别系统研究与实现（2022），图论与组合最优化VR实验教学研究与实践（2021）；

  — 指导天津市级大学生创新项目：蛋白质接触图中队列结构的计数（2023）；

  — 指导校级大学生创新百项项目：基于人工智能的组合恒等式证明与发现探索（2022），基于大熊猫面部图像数据的大熊猫个体识别（2022），基于VR的智能优化可视化虚拟仿真互动实验系统设计与实现（2022）。

教材编写

1. 主编教材：郭强辉，李晶，李茂林，李艳主编，高等数学学习指导与习题精解，南开大学出版社，2018.

2. 主编教材：肖马成，孙慧，郭强辉主编，线性代数学习指导与习题精解，南开大学出版社，2018.

3. 主编教材：徐兵 主编，邱忠文，王千，郭强辉 副主编，微积分（经管类）（第三版），高等教育出版社，2023.

4. 主编教材：史永堂 主编，郭强辉，黄申为，雷辉，李佳傲 副主编，离散优化简明教程，高等教育出版社，2023.

5. 主编教材：金应烈，郭强辉，孙慧 主编，组合数学，高等教育出版社，2024.

6. 参编教材：徐兵等主编，高等数学（理工类）（第三版），高等教育出版社，2018.

7. 参编教材：徐兵等主编，微积分（经管类）（第三版），高等教育出版社，2018.

8. 参编教材：徐兵等主编，高等数学（理工类）（第四版），高等教育出版社，2023.

纵向课题

• 主持国家自然科学基金青年项目（11501307），蛋白质关联图的基本结构及其计数问题，2016-2018；

• 主持中央高校基本科研业务费青年教师项目，蛋白质关联图的结构及其计数问题，2010-2012；

• 参与国家自然科学基金面上项目（12071235），Ramanujan theta函数中的代数组合方法，2021-2024；

• 参与国家自然科学基金面上项目（11771222），基本超几何级数的应用与扩展，2018-2021；

• 参与国家自然科学基金面上项目（11371206），组合方法在数论和代数中的应用，2014/01-2017/12；

• 参与国家自然科学基金面上项目（10701045），对称函数秩理论，2008/01-2010/12；

• 参与国家自然科学基金面上项目（10401017），q-级数与机器证明，2005/01-2007/12；

• 参与国家自然科学基金面上项目，对称函数中的组合方法，2005/01-2007/12；
  

• 参与天津市自然科学基金青年项目（16JCQNJC09400），基于组合数学的蛋白质二级结构研究，2016-2019；

• 参与天津市科委应用基础面上项目，基于Meta分析与复杂网络对膀胱癌基因共表达网络的研究，2008-2013；

• 参与天津市科委科技攻关计划重点科技攻关专项项目，数学机械化，2005-2007；

• 参与973项目，数学机械化方法及其在信息技术中的应用，2004-2009。

横向课题

• 电子电气设备自动布图系统、系统故障智能诊断、实验系统虚拟仿真等工业软件项目。

• 中国国家公园生态影像数据智能处理模型与算法研究，委托方：国家林业和草原局林草调查规划院。

论文（组合数学方向）

    1. Qiang-Hui Guo, Qing-Hu Hou, Lisa Hui Sun, Proving hypergeometric identities by numerical verifications, Journal of Symbolic Computation 43(12), 895-907 (2008).

    2. William Y.C. Chen, Qiang-Hui Guo, Lisa Hui Sun, Jian Wang, Zigzag stacks and m-regular linear stacks, Journal of Computational Biology, 21(12), 915-935 (2014).

    3. Qiang-Hui Guo, Lisa Hui Sun, Jian Wang, Enumeration of extended m-regular linear stacks, Journal of Computational Biology, 23(12), 943-956 (2016).

    4. Qiang-Hui Guo, Lisa Hui Sun, Jian Wang, Regular simple queues of protein contact maps, Bulletin of Mathematical Biology, 79, 21-35 (2017).

    5. Qiang-Hui Guo, Lisa Hui Sun, Combinatorics of contacts in protein contact maps, Bulletin of Mathematical Biology, 80(2), 385-403 (2018).

    6. Qianghui Guo, Jian Wang, Zhao Xu, Approximation algorithms for protein folding in the HP model on 3D hexagonal prism lattice, Journal of Computational Biology, 25(5), 487-498 (2018).

    7. Qianghui Guo, Yinglie Jin, Mengqin Li, Lisa Hui Sun, Yanyan Xu, On the number of saturated and optimal extended 2-regular simple stacks in the Nussinov-Jacobson energy model, Journal of Computational Biology, 29(5), 425-440 (2022).

    8. Qianghui Guo, Yinglie Jin, Lisa Hui Sun, Mingxing Weng, A semi-bijective algorithm for saturated extended 2-regular simple stacks, Advances in Applied Mathematics, 146, 102491 (2023).

     9. Qianghui Guo, Yinglie Jin, Lisa Hui Sun, Shina Xu, Bijective enumeration of general stacks, submitted to Advances in Applied Mathematics, 2023.

   10. Qianghui Guo, Yinglie Jin, Lisa Hui Sun, Hang Yang, Jie Yang, Explicit enumeration formulas for m-regular simple stacks, submitted to Discrete Mathematics, 2023.

论文（其它方向）

    1. Peter Buneman, Qianghui Guo, Heiko Mueller, Detecting and representing changes in multi-version XML documents with key structure for archiving, Technical Report, Edinburgh University, 2008.

    2. 郭强辉，徐召，谢远锋，电缆网电路图自动布图算法的研究与系统实现，计算机工程与应用, 53 (24), 245-251 (2017).

    3. Hongpeng Wang, Shangyuan Song, Qianghui Guo*, Dian Xu, Xiaoyang Zhang, Peizhao Wang, Cooperative motion planning for persistent 3D visual coverage with multiple quadrotor UAVs, IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, doi: 10.1109/TASE.2023.3279092, 2023.

— 天津市普通高校大学数学竞赛优秀指导教师（2012，2013）

— 南开大学数学科学学院党委“优秀共产党员”（2021）

— 南开大学优秀硕士学位论文指导教师（2022）

— 指导本科毕设获南开大学优秀本科毕业论文（2022）

— 指导学生团队获全国研究生数学建模竞赛三等奖（2022）

— 南开大学研究生教学成果特等奖（2022）

— 指导大创项目获南开大学本科生创新科研优秀项目二等奖（2023）

— 南开大学“师生同行”社会实践优秀指导教师，指导大创项目获“师生同行”校级优秀团队标兵，3名队员获评校级十佳个人、校级优秀个人标兵、校级优秀个人（2023）

— 南开大学数学科学学院尚格奖教金二等奖（2023）

标准

1. 国家标准，国家公园监测规范（GB/T 39738-2020）

2. 国家标准，自然保护地勘界立标规范（GB/T 39740-2020）

3. 四川省地方标准，自然保护区信息化建设规范（DB51/T 2407-2017）

发明专利

1. 用于国家公园及自然保护地的多无人机巡护路径规划方法（专利号：202211112515.1）

2. 基于强化学习的国家公园无人机巡护路径优化方法（专利号：202211572414.2）

软件著作权

1. 面向生态与自然保护的计算生态学算法库软件（2022SR0324108）

2. 多模态生态大数据弹性计算引擎中间件（2022SR0423379）

3. 离散优化装箱问题虚拟仿真教学软件（2023SR0441513）

4. 离散优化路径优化问题虚拟仿真实验教学软件（2023SR0441608）