计算科学与计算之美01.ppt

1、计算科学与计算之美(1),计算机学院 李青 2020年7月22日星期三,绪论,课程简介,本课程将围绕科学计算中的若干问题，通过具体案例开展探讨，展现计算之美。 以方法论为主线索，涉及多学科交叉，体现通识教育。 通过课后检索和阅读文献培养学生基本的论文写作能力，锻炼学生的表达、归纳能力。 希望通过该课程的学习，使学生逐步发现其兴趣所在。,课程简介,课程进行中，会给出一些思考题（最好是同学们自己提出一些问题）。 基本要求 出勤及课堂表现10% 课后思考 检索、阅读相关资料文献，撰写阅读报告40% 撰写小论文(格式10%，选题20%，内容20%)50% 形式 分组（5人一组，约40个小组）,课程简介

2、 主要内容,三个专题 计算与科学发现 分形几何学、混沌学 算法人类智慧之光 复杂网络构造、数值算法设计 计算机人造精灵 从沙子到芯片、数字化 其他 大学四年应该如何度过 如何撰写学术论文 计算思维,前言,我们的学科就像鲜花盛开的大花园，美不胜收。 大卫 希尔伯特 David Hilbert,大卫希尔伯特,数学问题 1900年巴黎国际数学家大会上的演讲 我们当中有谁不想揭开未来的帷幕，看一看在今后的世纪里我们这门科学发展的前景和奥秘呢？，新世纪将会带来什么样的新方法和新成果？,21世纪的科学,世界是你们的！也是我们的，但是归根结底是你们的！你们青年人朝气蓬勃，好像早晨八九点钟的太阳。希望寄托在你

3、们身上！ 毛泽东(1957年对留苏学生的演讲) ,21世纪的科学,I think the next century will be the century of complexity. Stephen William Hawking 2000年1月23日，霍金对圣何塞信使报说:“我认为21世纪将是复杂科学的世纪”。,21世纪的科学,什么是“复杂科学” 谈论某问题“复杂”？实质上是没有弄清本质特征 新科学究竟应该有什么样的特征？ 成思危. 复杂科学与管理. 中国科学院院刊，1999，Vol.14，No.3，175-183,成思危复杂科学与管理,科学正面临新的转折 处于20世纪之末的科学，正逐渐走

4、出由易解问题构成的领地，开始接触真正难解的问题。科学已达到一个新的转折点。 复杂系统与复杂性 复杂系统最本质的特征是其组分具有某种程度的智能 ,即具有了解其所处的环境，预测其变化，并按预定目标采取行动的能力。,成思危复杂科学与管理,复杂科学的基本方法 定性判断与定量计算相结合 微观分析与宏观综合相结合 还原论与整体论相结合 科学推理与哲学思辩相结合 复杂科学的主要工具 不确定条件下的决策技术 综合集成技术 整体优化技术 计算智能,非线性科学 数理逻辑 计算机模拟,如何探索复杂系统？,科学实验 科学理论 科学计算 三大科学方法论同等重要（三足鼎立） 科学计算(尤其指高性能计算) 解决科学与工程问题的重要手段 学科交叉的重要桥梁 科研创新的重要途径,计算与美,何为计算？何为算法？ 何为美？何为技术美？如何产生美？ “真”与“美”的关系？ “Beauty is truth, truth beauty”, - that is all we know on earth, and all we need to know. (John Keats)“美就是真，真就是美