林檎點頭,示意她跟上了,他可以繼續往下說。
“狀態方程、熱力學和水汽方程、連續方程以及基於流體力學的運動方程——這是個矢量方程,可以拆成三個方向的單獨公式——這樣一共七個方程,構成了大氣運動的基本方程組。理論上,隻要知道上述7個物理量的初始值,帶入方程組,就能算出任一時刻的大氣狀況。”
林檎目不轉睛地盯著孟鏡年在空白紙上的板書,或許為了跟上解說速度,他寫字要比平常潦草一些,但仍然是好看的。
“這就是現在天氣預報的原理嗎?”林檎問。
“不完全是。一一你們學了微積分嗎?”
“學了。數學是我們的核心課程之一。”
孟鏡年點點頭,“這7個方程,其中有5個是非線性偏微分方程。非線性偏微分方程的求解,是公認的學術難題。”
林檎點頭:“三體問題就是非線性偏微分方程。”
“三體問題僅僅三個質點就無法求解,而大氣運動是一個極為複雜的混沌係統,其質點有無數個。”
“所謂的蝴蝶效應?”
“可以這樣理解。”
“那現在的天氣預報是怎麼做的?”
“目前主流的天氣預報是數值模擬,就是將連續的空間和時間離散化,按照經緯度,把空間劃分成一個個網格……”
或許擔心不好理解,孟鏡年另取了一張空白a4紙,“拿熱傳導方程舉例,傳統方法是找到解,帶入時間,就可以求得任一時間的溫度。但數值模擬的做法,是選取有限個點,以時間間隔往後推算後續的溫度。”
在紙上做演算示範時,孟鏡年看了林檎一眼。
讀博自然不乏給導師做助教的機會,尤其他的導師還是一院之長,教學之外,更有其他職務與非職務性工作,忙得分身乏術。孟鏡年做助教時觀察過院裡學生,大抵隻有三分之一在認真聽講。他也是學生過來的,見怪不怪,也無意乾涉誰在睡覺,誰又在正大光明刷手機。
雖然往後必然也會走上教學這條路,可他心裡清楚自己並不那麼適合做老師,因為心底深處有些厭惡懶惰和愚蠢,老師的基本素質卻是誨人不倦。他並不是一個有耐心的人,隻不過善於偽裝罷了。
而林檎,卻比課堂上最認真的學生還要認真,仿佛他講的內容真有那樣精彩一樣。
孟鏡年稍有分神,直到林檎抬頭看了他一眼,他繼續說:“……要實現精準的數值模擬天氣預報,需要極其龐大的計算量,歐洲氣象中心的ifs係統,一次預測,需要三小時,15億次的運算。”
林檎自然懂得這是怎樣一個概念——要拿她這台筆記本電腦做同樣的運算,估計得花上100年。
“受限於算力的影響,人工智能確實是未來突破的方向。前一陣英偉達剛剛發布了一個ai氣象模型,一一你關注過嗎?”
林檎點頭:“fourcast不過我看報道,它雖然空間分辨率很高,運算速度很快,但是準確率並不高。原因似乎是天氣預報是一個三維的係統,而fourcast隻訓練了二維的數據。我查了一些資料,但還是沒有搞清楚三維的難點在哪裡。”
“或許因為三維的高度層是等壓層而非等高層,等壓層受緯度以及具體海拔的影響,沒有一個特定的規律,轉化為數據之後很難進行修正。難點就是,如何利用算法,消除這樣的誤差。當然這隻是我的一個判斷,算法層麵是人工智能的領域,就不是我的長項了。”
孟鏡年將紅色圓珠筆放了下來。
林檎瞧著滿滿兩頁紙的內容,她一個自己專業課都似聽非聽的人,卻完完整整地聽完了孟鏡年的這一堂課,“……確實是我把這個問題想得太簡單了。”
“我相信未來的你一定能解決這個難題,構建一個絕對精準的ai算法模型。”
“到時候發nature,我讓你掛個二作。”
“那我拭目以待。”孟鏡年聲音帶笑。
林檎也笑了一聲。
孟鏡年看見這一閃而逝的笑容,難免有些意外。林檎是個不怎麼喜歡笑的人,雖然她並不難相處,但總是麵無表情的一張臉,足以勸退所有意圖接近的人。
她笑起來是好看的,眉眼彎彎,多了兩分稚氣,好像才應當是她這個年紀,大多數年輕女孩蓬勃而輕盈的樣子。
窗外陽光,已漸漸變作一種焦糖般的色調,一場落日的序幕。
孟鏡年看一眼時間,快要到五點鐘了,這才意識到自己招待不周:“說了半天,還沒問你要不要喝點什麼。”
林檎脫口而出:“wasser,bittedanke”(請給我水,謝謝。
孟鏡年一頓。
“……我是不是沒說對?”
“不,非常標準。你學了德語?”孟鏡年邊說,邊往廚房走去。
林檎不自覺地跟了過去,“之前笛笛不是說要去德國找你麼,臨時學了幾句簡單的會話。”
“還會說什麼?”
“tschs、ja、ne……kaffee、we、
ot以及一些入門的簡單詞彙,還有……”那句話在腦子裡過了一遍,像塊燒紅烙鐵燙了她的神經一下,她立即住聲。
“還有什麼?”孟鏡年拉開冰箱門。
林檎搖頭,“……沒。彆的想不起來了。”