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张平文主讲才斋讲堂第123讲:计算与预测
日期: 2016-10-18  信息来源: 研究生院

计算已经成为理论和实验之后人类进行科学研究的第三大手段,计算能力是国家实力的一个重要方面,高性能计算机是计算的工具,国家需求是计算的驱动力,以模型、算法、数据和软件为代表的数学元素是构成计算能力的核心要素。大数据极大地拓展了计算科学的研究领域,价值驱动已经成为应用数学和计算科学研究的重要方面。2016年10月13日晚,北京大学数学科学学院教授、中国科学院院士、北京大学副教务长、学科建设办公室主任张平文教授做客才斋讲堂,做了题为“计算与预测”的主题讲座。研究生院副院长姜国华主持并全程参加了讲座。

 
张平文主讲才斋讲堂第123讲:计算与预测

张平文教授在讲座一开始回顾了自己在北大求学、科研、任教的经历,和大家分享了在北大33年的感悟。并提出一个问题“计算强国在路上,我们准备好了吗”作为讲座的开始。

首先,张平文教授介绍了计算数学学科的内容和发展历程,王选院士、杨芙清院士等知名大家都是计算数学专业的学生,计算数学作为一门学科虽然一直存在,但自从计算机在社会发展的过程中逐渐发挥重要作用,计算数学才走上了告诉发展的道路。从高性能计算机发展水平来看,我国已经是世界强国。但我们国家的计算能力还不具备优势,效率不高、能耗过大、适应性的算法与软件配套不到位、容错处理难、用户友好度不够等问题亟待解决。从科学计算的属性来看,天文领域的问题是典型的基于模型的计算,核武器的数值模拟和为大飞机研制服务的数值风洞也是基于模型的计算,而天气预报是基于模型和数据的混合计算,这些领域都需要高性能的科学计算支持。张平文教授为大家介绍了大数据领域的计算特性,以搜索引擎、金融领域、交通问题、人工智能等为例说明大数据的诞生导致科学计算呈现出价值驱动、计算无边界、中间环节减少等特性。

然后,张平文教授为大家讲解了新型计算的知识和概念。第一个概念是量子计算机,如果取得突破将是颠覆性的,但近期可能性不大,在特殊领域做成专用型计算机还是有可能的;另一个概念是类人脑计算机,人脑是一种非常强大的“计算机”,具有低能耗、分区计算、分层次计算、有决策力等特点,开发类人脑计算机就是要尽量模拟这些特点,这是一个前景非常好的新领域。

随后,张平文教授向大家介绍了数学在计算领域的作用。第一是建模,数学可以使模型得到优美的表达,数学方法也可以约简模型从而建立模型之间的联系;第二是算法,高效高精度算法在计算中越来越重要;第三是数据,数据分析与挖掘中使用的算法跟计算数学、优化、统计、机器学习等学科都有关联,融合不同学科特点运用数学方法研究这些算法非常重要;第四是软件,软件需要跟计算机匹配,属于集成创新研究,软件对发挥高性能计算机的计算能力有很强的促进作用。

 
认真听讲的同学们

最后,张平文教授还和大家分享了自己关于计算与预测领域的相关思考。科学计算已经成为科学研究的第三种手段,并且改变了大家的生活。未来计算科学的发展能否把不可计算的问题变成可计算的问题?能否产生颠覆性的计算工具?计算是否有边界?这些问题还有待进一步观察和思考。

虽然是专业性很强的计算数学内容,但张平文教授深入浅出、鞭辟入里,用幽默的语言和易懂的解释让全场同学理解了数学领域中计算与预测的相关知识。提问环节,到场同学结合老师讲解提出了自己的问题,与张平文教授充分交流,碰撞思想。讲座在大家热烈的掌声中结束。

主讲人学术简历 :

张平文,北京大学数学系本科、硕士、博士毕业,1992年获计算数学专业博士学位后留校任教至今。现任北京大学副教务长、学科建设办公室主任,数学科学学院党委书记,博士生导师,数学及应用教育部重点实验室主任。2015年当选为中国科学院院士。主要从事计算数学和科学计算研究,在复杂流体的数学理论和计算方法、移动网格方法及应用、多尺度算法与分析等多个领域的研究取得了一系列原创性的重要成果,迄今在JAMS,SINUM,PRL等杂志发表论文百余篇。曾获国家自然科学二等奖、教育部高等学校自然科学一等奖、国家杰出青年基金、冯康科学计算奖、教育部“长江学者”特聘教授、“百千万人才工程”国家级人选、国家自然科学基金委“创新研究群体”学术带头人、北京市师德标兵、北京市“五四”奖章、首都劳动奖章等多项荣誉和奖励。

专题链接:才斋讲堂

编辑:白杨


   
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