藏在日常里的创新引擎:重新认识科学计算应用
你有没有过这种经历?早高峰点开导航,一分钟就给你算出最快的避堵路线;下单外卖,平台几分钟就给你匹配好最近的骑手和最优配送顺序;甚至你去医院拍CT,机器给你重建体内三维影像,这些流程背后,都跑着一套科学计算逻辑。
很多人对科学计算的印象,还停留在顶尖实验室里,博士们对着满屏公式熬夜调参的样子。太刻板了。
超级计算机运行数值天气预报科学计算界面
放在五十年前,算一次未来三天的天气,要算好几个月,等算出来,天气早就变了。现在呢,顶尖超算几分钟就能出结果。就这一点,救了多少可能被台风、暴雨袭击的人命,你算得清吗?
再说我们天天喊的新能源。新能源汽车的电池,为什么这几年续航涨得这么快?不全是材料革命的功劳,至少三成,要算在科学计算头上。以前工程师研发新电池,要开模、做样、测试,来回折腾大半年,成本几百万。现在呢?直接用科学计算模拟电池内部锂离子的运动路径,模拟不同温度下的热扩散效率,哪种结构更安全、续航更高,几个小时就算出来了,不合适直接淘汰,根本不用做实物。
说实话,就这一步,帮企业省了多少时间多少成本,只有圈内人知道。
科学计算模拟蛋白质三维折叠结构图
不过话说回来,现在圈内很多创业公司吹“全AI研发新药”,我每次听到都想笑。哪有那么容易?科学计算才是真的压舱石。AI帮你筛掉90%的无用候选,剩下的10%,还是要靠科学计算算清楚药物的代谢路径、毒副作用、稳定性,不然后续进了临床,出点问题就是几亿打水漂,谁扛得住?
除了制药,现在连城市治理都用上了。我前两年接触过一个项目,新建一个商圈,开发商提前把整个区域的人流、车流、甚至雨季排水都用科学计算模拟了一遍,结果发现原来设计的下穿隧道雨天大概率会积水,提前改了设计,等开业之后遇到大暴雨,真的一点事都没有,这要是建完了再改,几个亿就砸进去了。
卡脖子的地方,藏着最实在的机会
这些年大家都在说工业软件卡脖子,其实卡的核心,就是科学计算的底层算法和求解器。你听过的那些高端工业仿真软件,核心就是一套自主的科学计算求解器,之前高端市场全被国外厂商占了,一套软件授权一年几百万,还动不动就对国内企业禁售,说实话,真的挺窝火的。
这两年不一样了。国内一批从高校、科研院所出来的团队,沉下心啃了快十年,现在很多领域已经追上了。我上个月跟一个给大飞机做气动模拟的团队聊天,他们说,现在国产求解器算机翼的气动阻力,误差已经和国外老牌软件做到同一个级别,适配了国产超算之后,速度还比人家快两成,现在商飞的新机型研发,已经开始大规模用了。
你别以为科学计算应用就是给大企业、科研院所服务的,现在中小制造企业都用得起了。之前很多中小工厂改产品设计,买不起几百万的软件,只能靠经验试,废品率高得吓人,现在国内很多厂商做按次付费的科学计算服务,改一次设计只要几千块,算完之后废品率直接降三五个点,一年下来省几百万,哪个工厂不乐意?
现在大模型这么火,很多人说,以后科学计算会不会被AI替代?我看不仅不会,反而会迎来第二春。大模型容易出幻觉,说出来的结果经常不符合物理规律,要靠谱,就得用科学计算做校验,给大模型“正骨”。还有现在很多团队用科学计算生成大量符合物理规则的合成数据,给大模型微调,比你到处攒真实试验数据便宜多了,准确率还高,这不是新机会是什么?
很多时候,真正改变世界的技术,都不会天天上热搜抢头条。它就默默在你看不见的底层跑着,一点点把原来不可能的事变成日常。就像科学计算应用,你可能没听过它的名字,但它早就已经把我们的生活,拉向了更好的地方。
别躲在实验室了,你天天都在蹭它的好处
就说天气预报吧,现在能给你精确到几点下雨、哪个街区会积水,靠的不是老天气预报员看云猜,是数值天气预报模型——把整个大气层的气流、温度、湿度变化,拆成几百万个网格,用科学计算一步步算出接下来的变化。
超级计算机运行数值天气预报科学计算界面
放在五十年前,算一次未来三天的天气,要算好几个月,等算出来,天气早就变了。现在呢,顶尖超算几分钟就能出结果。就这一点,救了多少可能被台风、暴雨袭击的人命,你算得清吗?
再说我们天天喊的新能源。新能源汽车的电池,为什么这几年续航涨得这么快?不全是材料革命的功劳,至少三成,要算在科学计算头上。以前工程师研发新电池,要开模、做样、测试,来回折腾大半年,成本几百万。现在呢?直接用科学计算模拟电池内部锂离子的运动路径,模拟不同温度下的热扩散效率,哪种结构更安全、续航更高,几个小时就算出来了,不合适直接淘汰,根本不用做实物。
说实话,就这一步,帮企业省了多少时间多少成本,只有圈内人知道。
和AI撞出火花,现在玩法越来越野了
之前科学计算大多是给基础科学、重工业做嫁衣,最近十年,尤其是AI火了之后,两个东西一结合,直接玩出了新赛道。 最火的就是生物制药。你肯定听过AlphaFold,能预测蛋白质的三维结构,当年出来的时候直接炸了整个生物学界。很多人以为全是AI的功劳,其实不对,AlphaFold的核心,是把AI的模式识别能力,和沉淀了半个世纪的分子动力学科学计算规律结合了,纯AI瞎拟合,根本出不了符合物理化学规则的准确结构。
科学计算模拟蛋白质三维折叠结构图
不过话说回来,现在圈内很多创业公司吹“全AI研发新药”,我每次听到都想笑。哪有那么容易?科学计算才是真的压舱石。AI帮你筛掉90%的无用候选,剩下的10%,还是要靠科学计算算清楚药物的代谢路径、毒副作用、稳定性,不然后续进了临床,出点问题就是几亿打水漂,谁扛得住?
除了制药,现在连城市治理都用上了。我前两年接触过一个项目,新建一个商圈,开发商提前把整个区域的人流、车流、甚至雨季排水都用科学计算模拟了一遍,结果发现原来设计的下穿隧道雨天大概率会积水,提前改了设计,等开业之后遇到大暴雨,真的一点事都没有,这要是建完了再改,几个亿就砸进去了。
卡脖子的地方,藏着最实在的机会
卡脖子的地方,藏着最实在的机会
这些年大家都在说工业软件卡脖子,其实卡的核心,就是科学计算的底层算法和求解器。你听过的那些高端工业仿真软件,核心就是一套自主的科学计算求解器,之前高端市场全被国外厂商占了,一套软件授权一年几百万,还动不动就对国内企业禁售,说实话,真的挺窝火的。
这两年不一样了。国内一批从高校、科研院所出来的团队,沉下心啃了快十年,现在很多领域已经追上了。我上个月跟一个给大飞机做气动模拟的团队聊天,他们说,现在国产求解器算机翼的气动阻力,误差已经和国外老牌软件做到同一个级别,适配了国产超算之后,速度还比人家快两成,现在商飞的新机型研发,已经开始大规模用了。
你别以为科学计算应用就是给大企业、科研院所服务的,现在中小制造企业都用得起了。之前很多中小工厂改产品设计,买不起几百万的软件,只能靠经验试,废品率高得吓人,现在国内很多厂商做按次付费的科学计算服务,改一次设计只要几千块,算完之后废品率直接降三五个点,一年下来省几百万,哪个工厂不乐意?
现在大模型这么火,很多人说,以后科学计算会不会被AI替代?我看不仅不会,反而会迎来第二春。大模型容易出幻觉,说出来的结果经常不符合物理规律,要靠谱,就得用科学计算做校验,给大模型“正骨”。还有现在很多团队用科学计算生成大量符合物理规则的合成数据,给大模型微调,比你到处攒真实试验数据便宜多了,准确率还高,这不是新机会是什么?
很多时候,真正改变世界的技术,都不会天天上热搜抢头条。它就默默在你看不见的底层跑着,一点点把原来不可能的事变成日常。就像科学计算应用,你可能没听过它的名字,但它早就已经把我们的生活,拉向了更好的地方。