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中國科學院院士陳恕行:碰到困難不是壞事,科研是突破與迷茫的反復糾纏
2024-10-30 11:22
復旦大學
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  “人工智能日新月異,要想進一步發(fā)展,數(shù)學的突破少不了。”

  10月29日下午,中國科學院院士、復旦大學數(shù)學科學學院教授陳恕行站上相輝堂北堂講臺,以《求索、攀登、奮斗》為題,開講“強國之路”思政大課,從自己的經(jīng)歷說開去,結(jié)合應用案例深入淺出,將數(shù)學科研之路與復旦2024級理科新生分享、共勉。

  在復旦,結(jié)緣偏微分方程

  “我出生在解放前,成長在新中國,從小就對解方程很感興趣?!?/p>

  從未知推導已知,由問題找到答案,這個神奇的過程讓少年陳恕行著迷。在高考選擇專業(yè)的時候,他不假思索地報考了復旦數(shù)學系。1959年國慶,在第一教學樓前,陳恕行留下一張青澀的合影。


陳恕行(前排右1)

  彼時的復旦數(shù)學系,在以蘇步青教授、陳建功教授為代表的老一輩數(shù)學家的帶領(lǐng)下,英才云集,名聲鵲起。

  從小對解方程的特殊愛好,促使陳恕行在大學四年級選專業(yè)方向時選擇了偏微分方程。本科畢業(yè)后,他在復旦繼續(xù)深造,師從谷超豪先生。


谷超豪(后排右2)與陳恕行(后排右1)

  “一個好的偏微分方程,往往可以涵蓋一門物理科學大多數(shù)數(shù)量規(guī)律?!逼┤纾琋avier-Stokes方程總結(jié)流體力學主要數(shù)量規(guī)律于一體,麥克斯韋方程則涵蓋了電動力學的數(shù)量規(guī)律……一行方程,短小簡潔,卻蘊藏深刻豐富的內(nèi)涵,陳恕行被偏微分方程雋永的美,深深吸引。

  數(shù)學研究如何走向應用?1960年代,青年陳恕行與復旦數(shù)學系同事深入工業(yè)一線調(diào)研,造訪上海汽輪機廠,上海電機廠,前往上海重型機器廠探訪江南造船廠生產(chǎn)的萬噸水壓機,到工業(yè)生產(chǎn)第一線調(diào)研學習。

  通過深入社會生產(chǎn)實踐,數(shù)學系師生對書本理論的應用需求有了更深了解,還參與到解決應用問題工作中去:以蘇步青先生為代表的復旦數(shù)學人長期參與江南造船廠的研究工作,并發(fā)展了計算幾何的新方向;數(shù)學系尚漢冀等與上海柴油機廠聯(lián)合,研究出新型氣缸活塞設計,不僅提高廠里的生產(chǎn)效益,成果還獲首屆國家科技進步獎一等獎。

  在當時,有些人認為數(shù)學只是科學技術(shù)的計算工具,“這樣的認知是膚淺的”,陳恕行說?!半S著國家工業(yè)水平的提升,你會發(fā)現(xiàn)數(shù)學的很多應用,還遠未被發(fā)掘出來。”

  “用小機器解決了大問題”

  1975年,子彬院二樓,年輕的陳恕行坐在學校機房前,留下一張珍貴的照片。

  “白天機房電壓不穩(wěn)定,我們只能在深夜通宵計算?!迸R危受命,從設備到方法,陳恕行用“白手起家”形容這段在超音速繞流計算小組的經(jīng)歷。

  當時,陳恕行等人采用復旦研制的719 浮點計算機進行計算,輸入和輸出設備仍采用原始的穿孔紙帶。盡管719計算機是復旦計算機史上第一部用高級語言編程的機器,但相較于國外的先進計算機,在計算能力上仍有數(shù)量級差異?!暗覀兊炔涣恕保愃⌒姓f。從來沒有數(shù)字計算經(jīng)驗,那就從零開始,從頭查資料、學方法。

  “用小機器解決了大問題”,中國科學院院士、著名數(shù)學家谷超豪戲稱這段難忘的科研經(jīng)歷。

  “第四次智能化工業(yè)革命,或許就需要數(shù)學科學的革命性變化來推動。”陳恕行眼中的數(shù)學,既是多個科學領(lǐng)域的核心技術(shù),也是國家實力的表現(xiàn)。北斗導航、隱身戰(zhàn)機、嫦娥六號探月……我國重大科技成就的背后,都有數(shù)學的支撐。

  陳恕行十分重視數(shù)學理論基礎(chǔ)創(chuàng)新。在開展超音速繞流研究期間,他關(guān)注到超音速氣流經(jīng)過物體表面會產(chǎn)生不同形狀的激波。這一結(jié)論得到空氣動力學實驗結(jié)果的支撐,但尚未在數(shù)學上得到證實。

  他抓住這一由超音速氣體運動引申出的數(shù)學理論問題,在長期研究后取得突破性進展。相關(guān)研究成果“高維非線性守恒律方程組與激波理論”于2005年榮獲國家自然科學獎二等獎,并引發(fā)國際數(shù)學界關(guān)注。2010年,陳恕行受邀在國際數(shù)學家大會作45分鐘邀請報告。

  在求索的過程中攀登

  回顧一生的研究工作,陳恕行說,“我這一生一直在求索,對數(shù)學的認識不斷加深?!弊铋_始,只認識到數(shù)學是人類生活的基本需求,學習數(shù)學是出于興趣愛好;后來,了解到數(shù)學是科學的語言,是科技發(fā)展不可缺少的工具;隨著學習與研究的深入,才認識到數(shù)學是促進人類文明進步推動社會發(fā)展的巨大動力,數(shù)學是核心技術(shù),是國家實力的表現(xiàn)?!霸谇笏鞯倪^程中,我不斷攀登和奮斗。”

  陳恕行對在場的同學們表示,來到復旦開啟新的人生歷程,會有很多問題需要思索,會遇到困難和挑戰(zhàn)。碰到困難不是壞事,“每天都像喝白開水一樣度過,那有什么意思呢?只有克服困難、踏上新臺階,才能不斷前進?!?b>科研的過程是突破與迷茫的反復糾纏,勝利喜悅是暫時的,艱苦攀登是長期的,他希望同學們始終保持強烈的探索興趣。

  提問環(huán)節(jié),2024級數(shù)學科學學院本科生范蘇偉問道:“為什么國內(nèi)很多高校數(shù)學系都偏重偏微分方程領(lǐng)域的研究?未來是否會出現(xiàn)其他數(shù)學分支成為下一個數(shù)學研究的常青樹?”陳恕行認為,偏微分方程的應用面很廣,社會需求很大,還有許多理論問題尚未得到解決,值得學者探索。在偏微分方程之外,其他數(shù)學分支也重要,具有不同的理論深度和應用價值。

  2024級計算與智能創(chuàng)新學院本科生樊越菡提問:“青年應該如何學好數(shù)學?如何利用數(shù)學工具做好研究?”“復旦大學的課程設計很精密”,陳恕行表示,“最重要的是把課程學精、學深、學透”。

  “在人工智能時代,數(shù)學的重要性體現(xiàn)在哪些方面?”2024級大數(shù)據(jù)學院本科生劉俊彥提問。陳恕行認為“隨著人工智能發(fā)展,算力需求越來越大,但只從數(shù)量上增加設備或計算時間是不夠的,需要在數(shù)學思路、方法層面有所突破,才能實現(xiàn)真正的創(chuàng)新和提高?!?/p>

  課程接近尾聲時,陳恕行向同學們送上祝福:“個人發(fā)展跟國家命運交織在一起,能為國家昌盛、民族復興竭盡個人之力是非常幸福與令人欣慰的事情。希望在年輕人身上。我衷心祝你們成功!”

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