“人工智能日新月異,要想進(jìn)一步發(fā)展,數(shù)學(xué)的突破少不了?!?/p>
10月29日下午,中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院教授陳恕行站上相輝堂北堂講臺(tái),以《求索、攀登、奮斗》為題,開講“強(qiáng)國(guó)之路”思政大課,從自己的經(jīng)歷說(shuō)開去,結(jié)合應(yīng)用案例深入淺出,將數(shù)學(xué)科研之路與復(fù)旦2024級(jí)理科新生分享、共勉。
在復(fù)旦,結(jié)緣偏微分方程
“我出生在解放前,成長(zhǎng)在新中國(guó),從小就對(duì)解方程很感興趣。”
從未知推導(dǎo)已知,由問(wèn)題找到答案,這個(gè)神奇的過(guò)程讓少年陳恕行著迷。在高考選擇專業(yè)的時(shí)候,他不假思索地報(bào)考了復(fù)旦數(shù)學(xué)系。1959年國(guó)慶,在第一教學(xué)樓前,陳恕行留下一張青澀的合影。
陳恕行(前排右1)
彼時(shí)的復(fù)旦數(shù)學(xué)系,在以蘇步青教授、陳建功教授為代表的老一輩數(shù)學(xué)家的帶領(lǐng)下,英才云集,名聲鵲起。
從小對(duì)解方程的特殊愛好,促使陳恕行在大學(xué)四年級(jí)選專業(yè)方向時(shí)選擇了偏微分方程。本科畢業(yè)后,他在復(fù)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(gè)好的偏微分方程,往往可以涵蓋一門物理科學(xué)大多數(shù)數(shù)量規(guī)律?!逼┤?,Navier-Stokes方程總結(jié)流體力學(xué)主要數(shù)量規(guī)律于一體,麥克斯韋方程則涵蓋了電動(dòng)力學(xué)的數(shù)量規(guī)律……一行方程,短小簡(jiǎn)潔,卻蘊(yùn)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(xué)研究如何走向應(yīng)用?1960年代,青年陳恕行與復(fù)旦數(shù)學(xué)系同事深入工業(yè)一線調(diào)研,造訪上海汽輪機(jī)廠,上海電機(jī)廠,前往上海重型機(jī)器廠探訪江南造船廠生產(chǎn)的萬(wàn)噸水壓機(jī),到工業(yè)生產(chǎn)第一線調(diào)研學(xué)習(xí)。
通過(guò)深入社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐,數(shù)學(xué)系師生對(duì)書本理論的應(yīng)用需求有了更深了解,還參與到解決應(yīng)用問(wèn)題工作中去:以蘇步青先生為代表的復(fù)旦數(shù)學(xué)人長(zhǎng)期參與江南造船廠的研究工作,并發(fā)展了計(jì)算幾何的新方向;數(shù)學(xué)系尚漢冀等與上海柴油機(jī)廠聯(lián)合,研究出新型氣缸活塞設(shè)計(jì),不僅提高廠里的生產(chǎn)效益,成果還獲首屆國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
在當(dāng)時(shí),有些人認(rèn)為數(shù)學(xué)只是科學(xué)技術(shù)的計(jì)算工具,“這樣的認(rèn)知是膚淺的”,陳恕行說(shuō)。“隨著國(guó)家工業(yè)水平的提升,你會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的很多應(yīng)用,還遠(yuǎn)未被發(fā)掘出來(lái)?!?/p>
“用小機(jī)器解決了大問(wèn)題”
1975年,子彬院二樓,年輕的陳恕行坐在學(xué)校機(jī)房前,留下一張珍貴的照片。
“白天機(jī)房電壓不穩(wěn)定,我們只能在深夜通宵計(jì)算?!迸R危受命,從設(shè)備到方法,陳恕行用“白手起家”形容這段在超音速繞流計(jì)算小組的經(jīng)歷。
當(dāng)時(shí),陳恕行等人采用復(fù)旦研制的719 浮點(diǎn)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算,輸入和輸出設(shè)備仍采用原始的穿孔紙帶。盡管719計(jì)算機(jī)是復(fù)旦計(jì)算機(jī)史上第一部用高級(jí)語(yǔ)言編程的機(jī)器,但相較于國(guó)外的先進(jìn)計(jì)算機(jī),在計(jì)算能力上仍有數(shù)量級(jí)差異?!暗覀兊炔涣恕保愃⌒姓f(shuō)。從來(lái)沒有數(shù)字計(jì)算經(jīng)驗(yàn),那就從零開始,從頭查資料、學(xué)方法。
“用小機(jī)器解決了大問(wèn)題”,中國(guó)科學(xué)院院士、著名數(shù)學(xué)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(xué)科學(xué)的革命性變化來(lái)推動(dòng)?!标愃⌒醒壑械臄?shù)學(xué),既是多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的核心技術(shù),也是國(guó)家實(shí)力的表現(xiàn)。北斗導(dǎo)航、隱身戰(zhàn)機(jī)、嫦娥六號(hào)探月……我國(guó)重大科技成就的背后,都有數(shù)學(xué)的支撐。
陳恕行十分重視數(shù)學(xué)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(guò)物體表面會(huì)產(chǎn)生不同形狀的激波。這一結(jié)論得到空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的支撐,但尚未在數(shù)學(xué)上得到證實(shí)。
他抓住這一由超音速氣體運(yùn)動(dòng)引申出的數(shù)學(xué)理論問(wèn)題,在長(zhǎng)期研究后取得突破性進(jìn)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(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),并引發(fā)國(guó)際數(shù)學(xué)界關(guān)注。2010年,陳恕行受邀在國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)作45分鐘邀請(qǐng)報(bào)告。
在求索的過(guò)程中攀登
回顧一生的研究工作,陳恕行說(shuō),“我這一生一直在求索,對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)不斷加深?!弊铋_始,只認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)是人類生活的基本需求,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)是出于興趣愛好;后來(lái),了解到數(shù)學(xué)是科學(xué)的語(yǔ)言,是科技發(fā)展不可缺少的工具;隨著學(xué)習(xí)與研究的深入,才認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)是促進(jìn)人類文明進(jìn)步推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的巨大動(dòng)力,數(shù)學(xué)是核心技術(shù),是國(guó)家實(shí)力的表現(xiàn)?!霸谇笏鞯倪^(guò)程中,我不斷攀登和奮斗?!?/p>
陳恕行對(duì)在場(chǎng)的同學(xué)們表示,來(lái)到復(fù)旦開啟新的人生歷程,會(huì)有很多問(wèn)題需要思索,會(huì)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(guò),那有什么意思呢?只有克服困難、踏上新臺(tái)階,才能不斷前進(jìn)?!?b>科研的過(guò)程是突破與迷茫的反復(fù)糾纏,勝利喜悅是暫時(shí)的,艱苦攀登是長(zhǎng)期的,他希望同學(xué)們始終保持強(qiáng)烈的探索興趣。
提問(wèn)環(huán)節(jié),2024級(jí)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院本科生范蘇偉問(wèn)道:“為什么國(guó)內(nèi)很多高校數(shù)學(xué)系都偏重偏微分方程領(lǐng)域的研究?未來(lái)是否會(huì)出現(xiàn)其他數(shù)學(xué)分支成為下一個(gè)數(shù)學(xué)研究的常青樹?”陳恕行認(rèn)為,偏微分方程的應(yīng)用面很廣,社會(huì)需求很大,還有許多理論問(wèn)題尚未得到解決,值得學(xué)者探索。在偏微分方程之外,其他數(shù)學(xué)分支也重要,具有不同的理論深度和應(yīng)用價(jià)值。
2024級(jí)計(jì)算與智能創(chuàng)新學(xué)院本科生樊越菡提問(wèn):“青年應(yīng)該如何學(xué)好數(shù)學(xué)?如何利用數(shù)學(xué)工具做好研究?”“復(fù)旦大學(xué)的課程設(shè)計(jì)很精密”,陳恕行表示,“最重要的是把課程學(xué)精、學(xué)深、學(xué)透”。
“在人工智能時(shí)代,數(shù)學(xué)的重要性體現(xiàn)在哪些方面?”2024級(jí)大數(shù)據(jù)學(xué)院本科生劉俊彥提問(wèn)。陳恕行認(rèn)為“隨著人工智能發(fā)展,算力需求越來(lái)越大,但只從數(shù)量上增加設(shè)備或計(jì)算時(shí)間是不夠的,需要在數(shù)學(xué)思路、方法層面有所突破,才能實(shí)現(xiàn)真正的創(chuàng)新和提高?!?/p>
課程接近尾聲時(shí),陳恕行向同學(xué)們送上祝福:“個(gè)人發(fā)展跟國(guó)家命運(yùn)交織在一起,能為國(guó)家昌盛、民族復(fù)興竭盡個(gè)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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