第105章 手搓一台天河超算?

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  赵立国猛地抬起头,布满血丝的眼睛里闪过一丝迷茫。
  不等?
  怎么不等?
  机器就在那里,算力是固定的。
  申请排期要三个月,这是死规定。
  难道还能凭空变出一台“天河”不成?
  虞修远也被问得一愣,他皱眉看著许燃:“什么意思?说清楚。”
  钱博文嘴角牵动了一下,发出一声若有若无的冷哼,似乎觉得许燃是在说胡话博眼球。
  许燃的目光从眾人脸上扫过,从他们的表情中,他读懂了根深蒂固的思维定式。
  那是追赶者的思维。
  工具不如人,所以想尽办法去抢更好的工具。
  路被人堵死了,所以拼命想把路拓宽。
  但他想做的,从来不是这些。
  “我的意思是,”
  许燃的声音不大,但吐字清晰,確保每个人都能听见,“我们为什么要执著於在『暴力求解』这条路上,去追赶別人已经走了几十年的老路?”
  “暴力求解?”赵立国咀嚼著这个词,有些陌生。
  “对,暴力求解。”
  许燃点了点头,走到那面写满公式的白板前,拿起笔,指向了那串复杂的纳维-斯托克斯方程。
  “传统的计算流体力学(cfd),本质就是把飞机表面划分成几百万,几千万甚至上亿个小网格。
  然后用计算机,去暴力地,一遍又一遍地,求解这些控制方程在每一个网格里的近似解。
  网格越多,算得越准,需要的算力就越恐怖。”
  “这……这不就是cfd的原理吗?”孙浩忍不住小声嘀咕道。
  他学了三年,就是这么学的。
  “是原理,但不是真理。”
  许燃一句话,再次顛覆了他们的认知。
  他转过身,看向虞修远和赵立国,拋出了一个全新的概念。
  “既然我们的目標,只是为了得到一个准確的气动仿真结果,那我们为什么非要亲手去『解』这个方程呢?”
  “我们可以换一种思路,训练一个『神经网络』,让神经网络去『学习』这个方程的规律。”
  “神经网络?”
  “学习?”
  这两个词,让整个实验室里一半以上的人都露出了困惑的表情。
  在二十一世纪初的这个时间点,这个词汇更多还停留在科幻电影和少数顶尖实验室的构想里。
  对这些搞传统流体力学的工程师来说,无异於天方夜谭。
  钱博文终於找到了反击的机会,他像看一个白痴一样看著许燃,嗤笑道:
  “你在开什么国际玩笑?用神经网络搞流体力学?你知道流场是多么复杂的非线性系统吗?
  神经网络那种『黑箱』模型,根本无法保证物理上的严谨性!
  这纯粹是学术界的玩具,在工程应用上,是绝对的禁区!
  荒谬!”
  他说的句句在理,也代表了在场绝大多数人的心声。
  工程,需要的是100%的精確和可靠,而不是一个模糊的,无法解释的“学习”结果。
  面对钱博文的激烈反驳,许燃连眉毛都没动一下。
  “谁说它是黑箱?”
  他转过身,在白板的空白处,写下了一行让所有人更加看不懂的標题。
  【physics-informed neural networks (pinn)】
  “基於物理信息的神经网络。”许燃淡淡地解释道。
  “我们不必把它当成一个黑箱。
  恰恰相反,我们要把『物理规律』,也就是纳维-斯托克斯方程本身,作为神经网络的一部分,强行『灌输』给它。”
  他怕这些人听不懂,打了一个更通俗的比方。
  “传统的cfd,就像是一个笨学生做应用题。
  他不会公式,只能靠蒙,靠一次次代入不同的数字去试错,最终找到一个最接近的答案。
  我们的『天河』,就是靠著无与伦比的计算速度,把这种试错过程缩短了而已,本质没变。”
  “而我的方法,”
  许燃的眼睛里,闪过绝对自信的光芒,“是直接把这道题的『官方標准答案』,也就是纳维-斯托克斯方程这个『物理规律』,写进神经网络的『损失函数』里,作为它必须遵守的铁律。”
  “我们不再让它去暴力求解。
  我们是让神经网络在满足物理规律的前提下,去无限逼近真实流场。
  它不是在计算,它是在『学习』。
  学习如何完美地擬合我们给出的物理定律。”
  钱博文像是听到了更可笑的笑话,立刻抓住了他话语中的漏洞:“学习?学习就需要数据!
  你需要海量的实验数据或者cfd仿真数据来训练你的神经网络!
  如果你已经有了准確的cfd数据,那你还要这个神经网络干什么?
  这根本就是一个悖论!你连最基本的机器学习原理都不懂!”
  他的质问又急又响,充满了智力上的优越感,仿佛已经將许燃驳斥得体无完肤。
  孙浩和李芸也不由自主地点了点头。
  確实,这个问题很致命。
  然而,许燃的回应,却彻底击碎了钱博文最后的挣扎。
  “谁说需要海量数据?”
  许燃摇了摇头,那眼神,像是在看一个固守著牛顿力学,却无法理解相对论的古人。
  “这就是pinn革命性的地方。
  它不需要大数据驱动。它的『数据』,就是物理方程本身!”
  他拿起笔,在白板上画了一个机翼的截面。
  “我们只需要提供给它最基础的边界条件。
  比如,无穷远处的来流速度是多少,机翼表面的流速是零。
  再给它几个稀疏的,无关紧要的內部点作为锚定。”
  “然后,我们就告诉这个神经网络,你的任务只有一个:
  在你预测的整个流场空间里,纳维-斯托克斯方程必须处处成立!
  任何一个违反物理定律的点,都会给你的最终得分带来巨额的惩罚。”
  “神经网络会为了得到一个『高分』,发了疯一样地调整自己內部的参数,直到它输出的整个流场云图,丝滑地嵌入了纳维-斯托克斯方程这个宇宙真理之中。”
  许燃的声音顿了顿,环视全场,一字一句地拋出了结论。
  “这不叫暴力求解,这叫算法降维。”
  “我们给神经网络的不是问题,而是规则。
  让它用我们无法想像的非线性擬合能力,自己去寻找那个唯一的,符合所有规则的答案。”
  话音落下。
  整个实验室,鸦雀无声。
  钱博文张著嘴,大脑一片空白。
  他想反驳,却发现自己脑子里那些关於“大数据”,“过擬合”,“梯度消失”的机器学习知识,在许燃这套全新的理论框架面前,根本无处著力。
  赵立国则是身体巨震,他听懂了!
  他虽然不懂神经网络,但他听懂了那个核心思想!
  “用……用物理定律本身……去约束网络的训练过程?”
  他的声音因为极度的震撼而颤抖,像是看到了神跡。
  “在满足物理规律的前提下,让机器自己去寻找解?
  这……这简直是……简直是神乎其神的思路!”
  孙浩和李芸已经彻底麻木了。
  他们感觉自己像是科幻电影里的土著,正在仰望降临在头顶的外星战舰。
  今天发生的一切,已经完全超出了他们过去二十多年建立起来的知识体系。
  赵立国深吸一口气,强行压下內心的狂澜。
  他不是技术专家,但他是一个顶级的项目管理者。
  他敏锐地抓住了最关键的一点。
  死死盯著许燃,他眼睛里射出迫切的光芒。
  “別跟我扯那些公式和理论!我就问你一个问题!”
  “用你这个……pinn,需要多久?能比『天河』快多少?!”
  所有人都屏住了呼吸,这个问题才是决定一切的关键。
  许燃迎著虞修远的目光,平静地伸出三根手指。
  “快多少,没有意义,因为这是两个维度的东西。
  打个比方,我们现在需要求解一个复杂工况,『天河』的cfd暴力求解,需要排队三个月,计算三天。”
  他顿了顿,说出了那个让时间静止的答案。
  “而一个训练好的pinn代理模型,在同样精度的要求下,跑出结果,可能只需要……三分钟。”
  三分钟!
  “嘶——”
  赵立国倒吸一口凉气,差点把自己的舌头咬掉。
  钱博文的瞳孔骤然收缩,心臟狂跳起来!
  “当然,”许燃话锋一转,“这个代理模型需要时间去『训练』,这才是最耗时的部分。”
  钱博文像是抓住了救命稻草,立刻讥讽道:“训练要多久?三年?五年?”
  许燃没有理他,只是看著虞修远,平静地给出了那个最终的,决定一切的数字。
  “从零开始,搭建框架,编写算法,完成初步模型的训练。”
  “我需要72小时。”

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