撰文 | 董彬（北京大学北京国际数学研究中心长聘副教授）

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LIGO探测器怎么分析引力波的信号？怎么保证Space X火箭顺利发射升空？雾霾里面的PM2.5怎么计算？对，所有的这些就不得不说到科学计算在其中发挥的巨大作用。

F²科学峰会特别设置了“科学计算及其在科学工程中的应用”议题，邀请三大杰出科学家共同探讨科学计算的魅力及前沿应用。为了让大家对峰会议程有更多的了解，本次我们邀请了未来论坛的青创联盟成员董彬老师对议题进行解读。

无所不能的科学计算

目前科研工作和之前相比，呈现了更多的交叉现象，很多学科学领域在研究的过程中，需要其他领域的知识来协助攻关。在这其中，科学计算凸显了越来越重要的作用。在很多学科诸如天体物理、化学、生物学、医学等方面，科学计算不仅帮助研究者更快的验证自己的理论，同时也在实际应用中越来越多的影响人们的日常生活。

2016年2月11日，LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器，首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号，而小波函数在这次引力波信号分析中起到了重要作用。

另一个科学计算在工程中的应用案例来自于航天领域。Elon musk的Space X在商业火箭发射领域取得了巨大的成功，但是在研发的过程中，科学计算是猎鹰系列火箭得以顺利面世的育婴箱。Space X科学家们对火箭的制造工艺，材料选择，发射流程等众多方面进行了模拟计算，在计算结果上不断修正设计方案，这才让猎鹰火箭顺利发射升空。

日常生活中，我们每天接触的天气与空气污染的预报也因为科学计算在这个领域的不断交叉和深入结合，才可以大大提高了我们的预报准确度，能够预测的时间跨度也越来越长。也因此能够提供给大众准确的各种天气数据，帮助大家安排好工作和生活。

省下巨额资金的科研“第三范式”

如今，借助科学计算，我们很多科学研究已经加快了研究进程，也降低了科研成本。很多科研理论借助科学计算的模拟验证，就可以得出相应结论，并在这个基础上，不断优化研究方向，让科学家更快得出准确的研究成果。这已经成为科学研究的“第三范式”。一些典型的案例比如模拟核试验、空气动力学模拟、天气预报等，都是借助科学计算来实现。

在有些研究领域，比如航天器的风洞试验，由于费用高昂，真正进行风洞测试的机会是极少的。在这之前，科学家通过大量的模拟计算，就能对外型设计进行修正，完成最理想的气动布局。科学计算给科学家插上了无形的翅膀，帮助科学家可以在虚拟过程中，摆脱现实条件的限制，直接抵达研究结果。

数学大师舒其望

主旨演讲嘉宾舒其望教授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。

近年来，他在计算数学领域开展了一系列卓有成效、被国际同行公认的具有开拓性意义的工作。

舒其望教授主要研究兴趣包括计算流体力学和偏微分方程数值解，与Osher合作针对原ENO格式用于多维问题时的困难，提出了基于点值的ENO格式，使它更便于高维问题的求解。与Cockburn等合作将间断有限元方法推广到非线性一维守恒律方程和方程组，高维守恒律方程和方程组，并给出了部分收敛性理论证明等。

作为受教于同一个导师的师弟，我认为舒其望教授的工作，给其他科研工作者提供了一系列强大的工具。如果说科研工作是一个矿工在辛苦的寻找钻石，那么，舒其望教授的成就，就是给了人们一套便利的挖掘工具，助力前沿科学探索，让科学家能够更快更精准的得到自己想要的研究成果。

注：本文由“未来论坛”提供。