----作者:陸宏志
一凭豪、作為計算工具已經(jīng)死去
我念博士的時候,一個開始禿頂?shù)囊荒昙壊┦繋煹苌硅荆浅`嵵氐貙ξ艺f嫂伞,“以后我每天少睡一個小時多讀些書”,我很驚訝,現(xiàn)在就要少睡覺了帖努,那點頭發(fā)能熬過博士畢業(yè)嗎撰豺?
原來他的導師給他推薦了一本書,而且告訴他拼余,要打好基礎(chǔ)污桦,必須先讀懂這本書。書已經(jīng)老的像煎餅一樣焦黃酥脆匙监,比我年齡還大凡橱,上面滿是微積分符號和張量公式,不要說看出無數(shù)次公式轉(zhuǎn)化之中的奧妙舅柜,一條公式也看不懂啊梭纹。我想這個師弟就是每天不睡覺也讀不懂這本天書躲惰。
這本書是講解如何通過公式推導致份,一步步計算出飛機機翼的阻力和升力。(如果你微笑理解础拨,說明你至少是70后氮块,只有那個年紀的人還能趕上這類書)。
我當時不屑一顧诡宗,計算這種東西滔蝉,上計算機按幾下回車就算完了,有看書的時間可以寫個仿真軟件了塔沃,何況還有那么多又好用又準確的商業(yè)軟件蝠引。
確實,只過了短短的幾年蛀柴,我用的計算機從8兆硬盤螃概、讀5寸大軟盤(真該留一張讓你猜猜是什么)的286臺式機,發(fā)展到幾百兆的內(nèi)存和光驅(qū)的計算機鸽疾。大家不斷地買更好的計算機吊洼、盜用更高版的軟件,再也沒有聽說導師讓學生去讀那種書了制肮。
要一個80后冒窍、90后用推導公式求解阻力、升力豺鼻,不亞于要他吃飯前學習種麥子综液,而他只想叫外賣。
60后和70后儒飒,年輕時學習公式推導谬莹,工作了用仿真軟件,被老人斥責為不懂數(shù)學沒水平,被年輕人蔑視為不懂軟件沒見識届良。也有兩方面都好的笆凌,反正不是我。
對于50后和40后士葫,理論求解那是唯一的計算和設(shè)計工具乞而。他們沒有計算機沒有軟件,他們的時間不是用來點鼠標而是推公式慢显。
在他們見到現(xiàn)代計算機出現(xiàn)之前爪模,就有了飛機和火箭,他們連計算器都沒有荚藻,設(shè)計是在坐標紙上畫屋灌,計算是查對數(shù)表、拉計算尺应狱、手搖計算機共郭。當年推公式那是基本功,誰將不可直接計算的偏微分方程轉(zhuǎn)化為可以求解的形式疾呻,那就是大師啊除嘹。
可惜理論分析作為直接計算工具已經(jīng)在很多年前被計算機仿真殺死了。
去年岸蜗,我被迫聽一群60多歲的老頭講了20天的課尉咕。他們用顫巍巍的聲音,告訴我們?nèi)绾螌⒁恍袑懖煌甑钠⒎址匠套詈蠛喕癁橹挥袃扇椀乃闶搅г馈B犃藥滋煳乙矊W會了那慣用的幾招:
1.首先假定外形是二維平面或圓柱體年缎,直接將三維問題改為二維問題,公式縮水1/3铃慷。
2.然后假定流動是無粘的单芜,又少了1/3,這時公式已經(jīng)簡單的只用半行字了枚冗,但是還無法求解缓溅。
3.再假定流動有個什么特點,某參數(shù)基本不變赁温,某比例可以是定值坛怪,稀里嘩啦刪除幾項,直到將富麗堂皇的偏微分方程,變成一條小學生的四則運算式股囊。
我眼里看到的是袜匿,這種算法完全抹殺了外形的邊邊角角、流動的千回百轉(zhuǎn)稚疹,難怪過去的設(shè)計外形都那么簡單居灯,只是二維平板和圓柱的組合體祭务,這種工具太粗糙了。
我試探地問老頭怪嫌,您認為當今的仿真是否比直接用理論計算好义锥。
老頭怒斥我,仿真的湍流模型你們都不清楚岩灭,計算有準嗎拌倍?我心里納悶,你連粘性都不要了噪径,有什么資格說我們仿真的湍流模型不準確柱恤。看到老頭滿臉通紅找爱,好像要犯高血壓梗顺、冠心病,我立即聲稱车摄,當今做仿真都是因為我們年輕人不懂數(shù)學寺谤,沒有他們能干,只好用計算機了练般。老頭大悅矗漾,又給我講了兩條公式。
二薄料、作為分析理解的靈魂還活著
你可以安心地宣稱,你是一個不懂理論沒有數(shù)學功底的優(yōu)秀設(shè)計師泵琳。
理論作為仿真和實驗的基礎(chǔ)還活的很結(jié)實摄职,但是有人替你干理論工作,沒有必要被理論公式拴住获列。
社會分工就是這樣變得越來越多元谷市,吃面條不需要種麥子,不需要磨面击孩,也不需要會搟面條迫悠,只需要會叫外賣。
不要說理論是一切的基礎(chǔ)巩梢,不懂理論公式就用不好軟件创泄。寫算法的應(yīng)當懂公式,寫軟件的應(yīng)當懂算法括蝠,做設(shè)計就會用軟件鞠抑,不行嗎?
提高我們消化信息的能力尋找到內(nèi)在規(guī)律的恰恰是理論忌警。
當我們用上了越來越快的計算機搁拙,夜以繼日地為我們創(chuàng)造數(shù)據(jù),當我們有了越來越精細的測量設(shè)備,以T為單位采集實驗數(shù)據(jù)箕速。面對這些無窮盡的數(shù)據(jù)和后面無數(shù)的現(xiàn)象酪碘,我們感到茫然和無助。
過量的數(shù)據(jù)如同望不到邊的滿漢全席盐茎,多的讓人吐婆跑。
我們往往只能羅列矩陣,對比設(shè)計的總性能庭呜,但是不敢保證數(shù)據(jù)對不對滑进,也不知道性能為什么變化。
我在劍橋大學做訪問學者的時候募谎,蹭了幾堂課扶关,老師同樣用三段論將一行寫不完的公式簡化為兩三項的公式,但是他沒有讓我們用這么簡單的公式去直接計算參數(shù)数冬,也沒有犯高血壓节槐。
他告訴我們,因為這個公式簡單拐纱,可以直接看到影響性能的最重要的因素有哪些铜异,以及對性能影響是平方關(guān)系還是線性關(guān)系,知道這些規(guī)律秸架,設(shè)計的時候就知道先改進那些因素了揍庄。
突然間我明白了,我做了這么多設(shè)計取得了五花八門的結(jié)果东抹,好像無頭蒼蠅勤奮地試各種想法蚂子,就是因為不知道重要的影響因素只有這兩三個。
我們的設(shè)計仿真缭黔,往往憑借感覺去拼命地試食茎,靠運氣和努力取得成功。如果擁有了能夠揭示重要因素和規(guī)律的理論指導馏谨,雖然還需要我們繼續(xù)努力别渔,但是不再盲目了。
說是這么說惧互,我也沒有每天少睡一小時哎媚,去讀紙質(zhì)酥脆的黃書,只是愿意用現(xiàn)成的簡單公式去理解
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復雜的現(xiàn)實數(shù)據(jù)截珍。理論不能當飯吃攀甚,但是有用。