封面新聞記者 歐陽宏宇

在現代科學和工程技術中，經常會遇到大量復雜的數學或數據問題，除了理論和實驗之外還有沒有第三條解決路徑？

12月18日，中國科學院院士、北京師范大學香港浸會大學聯合國際學院校長湯濤在2023《財經》年會上分享了關于科學計算研究方式的思考。他表示， 科學計算使科學技術研究本身發生了根本變化。“傳統的科學技術主要是理論手段和實驗手段，引入計算機之后，科技計算已成為同等重要的第三個組成部分。”

所謂科學計算，是指利用計算機再現預測和發現客觀世界運動規律和演化特性的全過程，包括建立數學物理模型，研究計算方法，設計并行算法，研制應用程序，開展模擬計算和分析計算結果等過程。科學計算需要處理的問題是科學研究和工程技術中遇到的數學方程或數據相關的計算，比如天氣預測、地震預測、核爆炸破壞強度、飛機設計、汽車設計、水壩設計等問題都可以應用科學計算的方式。

據了解，在全球范圍內，中國科學家在算法和專用型數值計算軟件中已位于領先的地位，中國人發表的論文數量和質量也都位居前列，很多算法都被國外的通用型數值計算軟件采用。

科學計算到底有哪些優勢？湯濤認為，主要有兩個方面：第一，科學計算能夠誠實承擔真實實驗不能完成的研究工作，例如，研究海嘯、地震、核爆炸的破壞等，人類不可能進行真實實驗，但可以進行科學計算來模擬場景。

第二，科學計算具有成本低、可重復的特點，能夠極大降低真實實驗需要的成本，提高研究效率。研究人員通過改變數據就可以根據需要獲得任何一個時刻、任何一個地點研究對象發展和演化的大部分信息，進而可以充分了解和細致認識研究對象的發展與演化。

談及科學計算的主要環節，湯濤將其分為三步，即數學建模、算法設計和計算機實現。“科學計算可以提供全過程全時空的定性定量的認識，處理更復雜更困難的實際問題，如何把實際問題數學模型化轉化為計算問題是科學計算的首要任務；而數據算法到計算機實現，最終成為軟件，則是科學計算的重要目標。”

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