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2024未来科学大奖周
2024年10月，未来科学大奖科学委员会2024轮值主席，美国布朗大学讲座传授、应用数学系主任，计算数学专家舒其望来到了未来科学大奖周现场，让我们一起听听他都分享了哪些关于计算流体力学的精彩看法！
[color=rgba(17, 73, 177, 0.91)]Q1: 应用数学是什么概念？主要关注哪类问题？
舒其望：应用数学也是数学，但只不过就是说应用数学是从应用中提炼出来的问题，就是说它的这个研究能够用到比如说其他的科学领域，或者其他的工程领域这些方面。固然这个纯数学，它过些年可能也会变成应用数学，就是说它可能现在做的，你不会马上发现有什么用处，100年以后，200年以后，你突然就会发现用处了。我刚从科学峰会的物理报告出来，物理学家觉得这个group theory（群论）没有什么用，是数学家玩的，物理学家不晓得，但是现在物理学家用它用的很多，所以这个东西不好说什么时候它就可以有应用了。比如说物理学，刚才说的物理学，就是一个其他的科学领域、工程或者一些其他的天体物理，天体、生物、化学，各种领域都是有应用。
我主要是研究的是计算数学，那么具体的说呢，是计算微分方程。就是说任何可以用微分方程来描述的物理或者工程征象，它可能都有用处，比如说流体力学，我这个（研究）比力大的一个应用是流体力学，那这个流体力学呢，可以用微分方程来描述，这些微分方程数学上固然很漂亮，但是它写不出它的准确解来。比如说我们这个一元二次方程，你能写出准确解来，但是一元五次方程也许你就写不出准确解来，写不出准确解你就需要用计算的方法去对付它。
[color=rgba(17, 73, 177, 0.91)]Q2: 计算流体力学跟流体力学是什么关系？可以用来做什么？
舒其望：计算流体力学就是流体力学，刚才说过流体力学用一些数学的方式表达出来，特别的说是微分方程，这些微分方程，数学上你可以研究它的解存在不存在，是不是唯一。另外它是不是实定，换句话说，你初值如果有变化，你再过一段时间以后这个解的变化是多大，这些问题你可以从数学上研究。但是你具体要解出它的解来呢，很多微分方程解是写不出来的，那么这时就需要设计比力好的这个计算方法，在计算机上把它近似出来，不是准确的解出来的，是近似出来。比如说是模拟这个飞机附近的流体状的飞机本身的表现，船啊，汽车啊。我们周围全是流体，包括气体也是一种流体，我们周围的空气。
比如说，你想设计一个飞机，以前的话就是用风洞，那比如说我大致猜这个形状是这个样子，我在风洞里吹一下，拿到些数据，然后我把这个形状改一改，可能再吹一遍，拿到一些好一点可能比前面有一些改进的数据。改进的意思，比如说你可以飞起来少用油，或者飞起来更平稳，稳定性更好或者等等。但是这个固然代价很大，你每吹一次风洞要（斲丧）很多能量，那么有了计算机以后呢，从数值上你可以做数值风洞，就是你可以去算出这些结果来，那你每次换一下，就是不需要什么代价，你就在计算机上重跑一次就行了。这样出来以后，再用风洞去验证，大量的减少比如说风洞的利用，那就可以大大提高效率，比如设计这个飞行器的效率就会大大提高。
[color=rgba(17, 73, 177, 0.91)]Q3: 计算流体力学有哪些研究方向？致力于办理什么问题？
舒其望：就是（除了）飞行器，你还有更高速的这些运动物体，那么大家办理起来可能就会更困难一些，说计算流体力学也是流体力学，那么流体力学的这个描述在一般比力极端的情况下，本身就需要研究，相应的也带来对计算方法的考验，就是你要设计的更加完备一些。那么我一般是做数学上的计算方法的一些分析，稳定性、收敛性的这些分析，这些数值方法一旦经过了这种分析，可以利用，然后也要跟工程师或者物理学家、计算流体力学研究者一起把它们用到实际的这个东西中去。
[color=rgba(17, 73, 177, 0.91)]Q4: 计算流体力学目前还有哪些问题有待办理？人工智能是否可以加快研究？
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舒其望：问题固然是照旧很多的，像计算机现在固然发展的很好，但是不管多好，它实际上有些东西我们照旧算不动，就是这个算起来一个模拟要算很长时间。如果说是设计的话，你是要反复的做，这个东西就不太实际了。固然，一个是数学理论上要提高，另外一个就是数值方法也要大幅度的改进。（人工智能）最近这些年来发展的很快，算法上如果你想改进，把它算得快一些，或者甚至是一些颠覆性的，这个算法上本身就用人工智能设计一些新形式的算法，这个是最近发展的挺多的。我本身没有（利用人工智能），但是确实这个方向上最近有有很多这方面的研究。真正造出来的量子计算机规模还比力小，固然现在还只是一个理论上的一个东西，但是如果以后真的造出来的话，它这个效率的改变是颠覆性的。
[color=rgba(17, 73, 177, 0.91)]Q5: 湍流问题是一个千古难题，您认为它可能被办理吗？
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舒其望：它也不叫办理，就是这个问题本身就是一个......
数学上来说，这个描述的已经挺不错的，但是问题就是你要去算它的时候，这是不好做的事情，就是这个scale越来越小，就是你想你要把它全部办理的话，所谓办理就是递进的效果要好的时候，你要用大量的计算时间，这个“大量”目前是做不到的，没有这个（方法），那你就应该想些办法把它近似化，把它就用做一些近似的模型，然后去解这些近似的模型，这样还能在今天的计算机上能够办理它。（目前）工具方面欠缺，数学理论也欠缺。
[color=rgba(17, 73, 177, 0.91)]Q6: 人工智能 量子计算 大数据云计算等快速发展，会给计算流体力学的应用和研究带来什么变化？
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舒其望：像刚才讲的这个人工智能，实际上是用到大数据的，人工智能实际上就是你想让呆板去学，但是你要给它东西它才能学，就是需要大量的数据，这些数据可能是实验数据，风洞里吹出来的数据，也可能是你计算中出来的产生的数据，就是你先算一些东西放在那边，然后让它去学，学会了以后它就会形成一个人工智能模型，这个模型就可以用来办理新的问题。
应该是双管齐下，就是各种传统的方法和一些新的方法都要（发展），各有优缺点都是需要发展的。如果计算的工具充分的有效，那你就可以试验一些用它来可能就能够设计出一些新鲜的东西，这是完全可能的。
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[color=rgba(17, 73, 177, 0.91)]Q7: 您是改革开放以来担任美国名校系主任的第一位大陆留学生作为系主任，您的职责是什么？有什么工作心得？
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舒其望：因为这个我们系的话是一个比力研究型的系，（规模）也不大，系主任的工作根本上没多少工作，（哈哈哈）研究还照做，大家都在很忙的做研究。根本上我们这边系主任一般做两期，然后轮换，我现在又在做系主任，就是隔了好多年以后，现在我来做第三期系主任，但是这个都是一些服务性的吧。
[color=rgba(17, 73, 177, 0.91)]Q8: 对于想要学习流体力学的学生，有什么好的发起？
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舒其望：需要把这个数学底子打好，另外固然也需要一些计算方面的这个能力的培养，再就是努力学习，（哈哈哈）做研究的时候要比力有恒心，应用数学、力学，还有一些计算方面的这个背景很重要。
备注：笔墨根据视频内容整理，仅供参考学习利用！
视频出品：科普中国-创作培养计划
《“未来”科学家—未来科学大奖获奖者访谈实录》
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来源：https://view.inews.qq.com/k/20250403A075BQ00
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