最近,我看到一篇文章,感觉写得很有道理,上面写道:面对人工智能,我们改变不了科技的进程。但是,我们可以改变自己,以及我们下一代的知识结构。有学者分析,面对步步逼近的人工智能,你有三个选择:
▲要么积累财富,成为资本大鳄
▲积累名气,成为独特个体
▲积累知识,成为高深技术的掌握者
对于第一个选择,“成为资本大鳄”,这好像也不是我等学工科的能企及的,当然,不排除有例外的情况。
那么,只有从第二和第三个着手了。下面,我就从熟悉的力学的角度谈一谈。
如何能“成为独特个体”和“成为高深技术的掌握者”?显然,幻想通过看看力学教科书、看看力学商业软件使用说明书并熟练应用等,是很难实现的。这上面的一些内容是公开的,谁都可以接触到,你会我会大家会。因此,并不是那么吸引用人单位的眼球。
目前,会计算力学的研究生,尤其是会高性能计算的,很受用人单位的青睐。北京的一些单位已经开出了硕士年薪大于25万、博士年薪大于30万的高待遇。一些人都不敢相信这是真的。今年,我的一名毕业硕士成功应聘了某著名仿真公司的并行计算工程师岗位,同期去的另外2个人是985的博士。要知道,他只是一名硕士呀!这说明了什么?至少说明了这一领域的人才短缺,而且我的硕士的培养质量较高。
为什么现在这么重视这方面的人才?这和我们所处的大环境有关。最近几年,我们国家已经深刻意识到了“卡脖子”问题。最近,习近平总书记在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会、中国科协第十次全国代表大会上指出,科技攻关要坚持问题导向,奔着最紧急、最紧迫的问题去。要从国家急迫需要和长远需求出发,在石油天然气、基础原材料、高端芯片、工业软件、农作物种子、科学试验用仪器设备、化学制剂等方面关键核心技术上全力攻坚,加快突破一批关键核心技术。这是开国以来领袖首次把工业软件放在如此重要的地位进行论述。
仿真软件是工业软件皇冠上的璀璨明珠,我也曾经说过这样的一段话:即使国外的软件或程序做得再好,我们都不应该去奢望或等现成的,也不可能让我们白用。为了解决我们自己面临的问题,在无法利用国外方法的情况下,或国外方法 功能仍有限的情况下,我们应该自己去开发,这会增长我们的才智。否则,在一些方面,我们会被国外甩得越来越远。等靠基本无望,唯有原创才能自强。自主开发的工业软件强,则工业强,则国家强,一个真正的强国不是靠使用别人的工业软件建成的。
计算力学是仿真软件之母,由此可见计算力学的重要性。其实,许多人对于计算力学都不了解,计算力学是根据力学中的理论,利用现代电子计算机和各种数值方法,解决力学中的实际问题的一门新兴学科。它横贯力学的各个分支,不断扩大各个领域中力学的研究和应用范围,同时也在逐渐发展自己的理论和方法。计算力学的应用范围已扩大到固体力学、岩土力学、水力学、流体力学、生物力学等领域。计算力学主要进行数值方法的研究,如对有限差分方法、有限元法、离散元法、连续-非连续方法作进一步深入研究,对一些新的方法及基础理论问题进行探索等等。计算力学横贯各个力学分支,为它们服务,促进它们的发展,同时也受它们的影响。
其实,在90年代,拥有中国最智慧的大脑的钱学森先生,曾讲过著名的一句话:“总起来一句话:今日的力学要充分利用计算机和现代计算技术去回答一切宏观的实际科学技术问题,计算方法非常重要;另一个辅助手段是巧妙设计的实验 。”还有许多科学家都对计算力学的重要性有过精辟的论述。例如,钟万勰、程耿东两位院士说过:对于力学工作者来说,今天的计算力学已经成为他们通向工程的桥梁,为国民经济建设和国防建设服务的不可缺少的手段,也是力学学科与高新技术的结合点。胡海岩院士说过:随着计算力学等的发展,力学从某种困境中走出来。关于计算力学还有一些形象的比喻,例如,计算力学是力学通向工程的桥梁。
我的比喻是,计算力学是力学这棵老树发的新芽。我对计算力学有4点总结:基础性、普适性、时代性和广泛应用性。所谓“基础性”,是指计算力学是建立在数学(例如,数值分析)、力学的坚实基础之上的;所谓“普适性”,是指可以用一套方法解决多种问题,无需引入一些针对某些问题的假设;所谓“时代性”,是指紧跟时代发展步伐,社会永远需要;所谓“广泛应用性”,是指可以解决固体、流体及各种耦合问题,可以在各种工程(例如,土木工程、机械工程、水利工程等)中取得应用,并发挥越来越重要的作用,尤其是对于那些复杂的问题。
我在10年前,放弃了娴熟的某商业软件的二次开发,开始了计算力学研究之路,历经风雨。在这10年,我带领研究生自主开发了富有特色的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法,并形成了岩层运动GPU并行计算系统,适于模拟连续介质向非连续介质转化和非连续介质进一步演化,例如,采动条件下包含或不包含断层采场模型的岩层运动(岩层的变形、开裂、离层、破断和冒落等)和多种载荷条件下(应力加载、位移控制加载和冲击波等)支护(锚杆、液压支架)的洞室(或巷道,下同)围岩模型的破坏(围岩开裂、坍塌和岩块弹射等)。该方法和系统的应用领域十分广泛,所需参数少且它们容易获取,其部分特色在于:引入了朱-王-唐本构模型,以模拟岩石的冲击动力学过程;引入了状态-速率依赖摩擦定律模拟断层黏滑过程,避免了库仑摩擦定律的局限性。
上述方法和系统被中国岩石力学与工程学会岩体物理数学模拟专业委员会等学术团体列入了国内主要的岩土软件名单,相应的研究成果被多次写入了《2020-2021岩石力学与工程学科发展报告》。在连续-非连续方法研究方面,出版专著1部,发表论文30余篇,获得数字仿真科技奖(杰出贡献奖)。目前,在和一些团队积极开展合作,例如,中国矿业大学(北京)的何满潮院士团队。
何院士想做110工法的岩石碎胀研究,我也知道,这个工作不好干,常规方法无法奏效,但仍然欣然领命。接下来,我和两名研究生开始了探索。期间,也遇到了种种困难,并不能模拟出所追求的效果。一时,我们一筹莫展。退缩不是我的风格,迎难而上方显英雄本色。为什么何院士找我来做这件事情,就是因为这个工作没人做得了。我历时10年自主开发了拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法程序,完全可以做出别人做不出而且十分需要的结果。有一天晚上,我躺在床上辗转反侧,竟然失眠了,为什么?大脑在飞速运转,思考疑难问题模拟如何解决。还真是功夫不负苦心人,终于,让我给想通了,欲成功模拟,必须另辟蹊径。第二天一上班,我就把想法告诉了两名研究生,并开始了在计算机上的尝试。
到了汇报进展的那一天,我其实也比较忐忑,最担心此新颖模拟想法被鞭挞得一无是处。没想到,得到了何院士的认可,他从其他角度予以论证,并给予了我进一步指导。我悬着的心终于落下了一点,暂时缓了一口气。后面还有许多工作要做,一个好的想法就成功了一半,为什么我能有这个想法?这源于我的敬业和打破传统的思维定式。
前段时间,有一位朋友想做一些模拟,找到我。我一看,并不太难实现,就答应了下来。我安排了一名研究能力在过去并不出众的研究生来干,由另外两人给予帮助。不做不知道,一做吓一跳,他真是屡做屡错呀。还好,在我们的不断努力下,最终很好地完成了任务。那一天,我对他进行了热烈的口头表扬,当我承诺给他发放额外奖励时,他从座位上马上站了起来,昂起了高高的脖子,挺着胸脯,摆动双臂做前行状,十分惬意的神态。要知道,他的腿脚不太好,这和他过去经常从事剧烈的体育运动有关。
最近,也有著名软件公司有意与我合作,将有关程序放在云端,以供更多的人使用。
所有这些,都说明了我们的计算力学研究得到了广泛的认可,所开拓的崭新事业正在快速发展。
我的计算力学出色的研究生为团队的发展做出了重要的贡献,他们在计算机技能、计算力学和文字表达等方面更为出色,十分受人欢迎,供不应求。某些汽车央企和某些著名仿真公司多次来我这里选人,一些极其知名博导经常要求推荐计算力学人才去深造,一些高校领导来要人。他们毕业之后都在十分知名的学术机构继续深造或在极具发展前景、待遇颇丰的单位(机器人、汽车、风电、软件公司、计算机仿真等)就业,半数北上广。例如,某硕士发表第1、2作者学术论文和以第2发明人获批国家发明专利总数高达9,就业广州;某硕士发表第1、2作者学术论文3篇,以第2发明人获批国家发明专利1项,就业北京某软件公司。
既然计算力学这么好,为什么很少有人知道呢?尤其是一些本科生。其原因不限于下列几点:
▲他们平时基本听不到计算力学的声音。这是因为,做计算力学的人少,他们周围的人通常不做计算力学,没有人会主动去推介计算力学。
▲没有上过计算力学的相关课程。本科教材内容落后,未能紧跟时代的发展。即使有这门课,也主要教授商业软件的使用。这哪里是计算力学?学计算力学要了解软件背后的算法,要亲自在计算机上尝试一下。
▲过于看中眼前的利益,或许缺乏了“为中华崛起而读书”的远见。唯有踔厉奋发、笃行不怠,只有做非常重要的国外卡我们脖子的工作,方能不负历史、不负时代、不负人民,才能实现中华民族的历史宏愿。
学习计算力学有助于“成为独特个体”和“成为高深技术的掌握者”。破内卷,学习计算力学是途径之一。若你会的大家都会,则更可能被内卷。
学得文武艺,贡献咱国家!一切过往,皆是序章,一起向未来!