研究一下科学计算对于汽车改装的重大意义！

宁夏老方 · 发表于 2010-6-6 00:52

科学简介：是人类的分门别类的学问。

科学是由人类感知的自然现象，通过观察、抽象、总结形成家教个性论说，再形成有因果系统的宗教共性论说，再通过设置实验环境、证明宗教论说的真假、形成有因果系统的科学个性结论，再形成有因果系统的科学共性结论，进而形成有因果系统的有实验共性结论的可重复验证的学问，这就是科学。
科学是技术之母。科学是知识体系。科学不是生产力；但它可以提高生产力。如，著名的科学结论“杠杆原理”一样。它不是生产力；但它可以提高生产力。

科学是在“科学家”使用“明确”、“具体”、“可操作”、“有数据”、“有算法”、“有责任”的“动力”及其在“时间”、“地点”、“人物”、“事件”、“内容”、“意义”充分的“技术”条件和“物质”条件下进行的“实验行为”及其通过实验得出的“科学”和“技术”“结论”。

科学一词，英文为science，源于拉丁文的scio，后来又演变为scientin，最后成了今天的写法，其本意是“知识”、“学问”。日本著名科学启蒙大师福泽瑜吉把“science”译为“科学”〔香港创业学院院长张世平：即分类的“知识”、“学问”〕。到了1893年，康有为引进并使用“科学”二字。严复在翻译《天演论》等科学著作时，也用“科学”二字。此后，“科学”二字便在中国广泛运用。

基本定义——科学是崇尚真理和真实的人们的，永无止境地探索、实践，阶段性地趋于逼近真理，阶段性地解释和揭示真理的阶段性、发展性、历史性、辩证性、普遍性、特殊性、信息性等特点，尽可能不包含自相矛盾的知识体系,且是一项成果的绝大部分有利于造福人类社会的高尚事业。

科学,应该是五个方面的内容:第一,科学就是知识。第二，科学不是一般零散的知识，它是理论化、系统化的知识体系。第三，科学是人类和科学家群体、科学共同体对自然、对社会、对人类自身规律性的认识活动。第四，在现代社会，科学还是一种建制。第五，科学技术是生产力，科学技术是第一生产力。

贝尔纳则把现代科学的主要特征概括为六个方面：一种建制；一种方法；一种积累的知识传统；一种维持或发展生产的主要因素；构成我们的各种信仰和对宇宙和人类的各种态度的力量之一；与社会有种种相互关系。

很早有人就认识到了科学是一项造福人类的社会事业，但其意义是随时代发展进一步深化的。而这也是缺少教育的人们不易理解的。知识表现在书本里怎么又是一种社会活动呢？不能被别人理解，不能被别人重复验证，这本身就不叫知识，为什么还要强调其社会性呢？这是因为科学对知识的认识要远远比其它对其的认识严格。不管对巫师、宗教徒、平民还是科学家来说，知识都是指正确的陈述，正确的预见，即知识就是人认为的“真理”。但只有科学家才非常严格地审视“真理”。不光要看它的初始语句（常称为公理）是否来源于直觉、实验或有充分理由，而且严密地审查推导过程中的任何细节，并考查其任一导出结论是否与实验或生活经验相冲突。而这一系列工作都不是没有受过科学训练的人能做的，因此需要教育，需要许多的科学家的共同劳动，也需要广大民众的理解和各方面的支持。随着科学的越来越发达，科学的复杂程度越高，其社会性也就越强。

   迄今为止，人类交织地使用两种方法来认识世界。一种是归纳法，一种是演绎法。前者是从个别中总结一般，而后者则从一般中推导出个别。那么如果不谈诸如灵感、异想天开这样的非理性方法，有没有第三种方法？至少到目前为止，人类没有发现。在我们绝大多数人的思维里，最初的认识过程无疑是与实践同步的归纳法。不妨想象一下中国古代神农尝百草的传说。可能有一天，神农摘到了几个苹果，尝了以后觉得味道很好，事后也没有什么不良反应。于是人们就知道苹果是一种不错的食物。人们就是这样在实践中得到很多经验，在总结经验的过程中一点点积累了知识。

   对于暂时无法解释的现象，如打雷或洪水，人们借助于宗教神灵来解释。这个过程，十七世纪的哲学家洛克用这样一段话进行了概括：“我们且设想心灵比如说是白纸，没有一切文字、不带任何观念；它何以装备上了这些东西？人的忙碌而广大无际的想象力几乎以无穷的样式在那张白纸上描绘了的庞大蓄积是从何处得来的？它从哪里获有全部的推理材料和知识？对此我用一语回答，从经验：我们的一切知识都在经验里扎着根基，知识归根结蒂由经验而。”（《人类理智论》第二卷，第一章，第二节）在现代人来看，会觉得这几乎是不必说的道理，因为这已经成为有教育者的常识的一部分。

   可惜这个看似没有问题的认识却有着一个重大的缺陷：人类的经验总是不完全归纳得到的。如果按神农尝百草那个例子，我们可以问：尝了的是那几个苹果，为什么就认为所有的苹果，或者是以后再摘到的苹果都是可以吃的呢？当然我们可以说通过对苹果这种植物进行分析，证明了是由哪些成份组成的，所以是可以吃的。但分析也只能是抽样的。做分析的那几个是这样，又有什么理由认为其他所有的苹果，或者我们正拿在手里准备吃的这个苹果也是这样的呢？

什么是科学计算：

      实践中提出了大量的科学与工程问题,这些问题的解决是人工及一般计算工具所无法解决的.必须依靠电子计算机,用电子计算机进行的科学技术计算的工作，称为科学计算.。

"科学计算已经成为继伽利略与牛顿开创的实验和理论两大方法后的第三种科研方法,并以前所未有之势推动技术革*命.在这场变革中,计算机与计算方法相互依存,相互配合,计算能力的提高依赖于这两方面的发展."(林群,<区域分解算法-偏微分方程数值解新技术.>一书所作的序.林群,著名数学家,中科院院士.)"

"在实践中提出的科学与工程问题,如油,气藏的勘探与开发,航天飞行器的设计,大型水利设施的建筑,反应堆的设计等等,其数学模型皆属高维,大范围的偏微分方程.所以科学计算的核心就是如何计算偏微分方程.实践中的问题规模如此之大,单靠计算机硬件的发展是远为不够的.因此,研究高效率的计算方法在过去,现在和将来都是提高计能力的重要途径.回忆六十年代有限元素法的出现,七十年代多重网格法的出现,无不如此."(同上).

再说什么是算法.算法是为计算机运算提供的,因此必须是构造性的,而且是数值的(也有非数值的模拟).因为计算机只能执行有限过程,并通过数值演算完成.计算机上执行的算法和一般数学理论上的计算有根本的区别.

研究算法的意义是什么?当然不是你说的那种改进多少精度的问题.给你看一下学计算的人都要先知道的一个例子,这种例很多.解一个20阶的线性方程组(即20个未知数),用克莱姆法则在计算机上属可操作的过程,但要运算10的21次方次乘法,用每秒百万次的计算机须运行一千万年!即使用现在的每秒万亿次的计算机也要算一年以上.这种小问题,在科学计算中根本就是小巫,上面的算法实际没有意义.当然,克拉姆法则是具有重要理论意义的.

再看用高斯消去法,一台每秒几百次的计算机只用几秒就算完了.不过高斯消去法对病态方程组则无能为力,而实践中大量问题是病态的,就只能用迭代法求解,然而迭代法在许多微分方程数值算法中,偏偏又遇到迭代矩阵的谱半径很接近于1的情形,这就会收敛很慢,甚至迭代发散.事实就是这么巧,客观真理不会让人们一下完结,不是什么量*变*问题.

并行算法是一种大规模数值计算方法,只有二十多年的发展历史,方兴未艾.这里算法的构造比串行算法复杂得多,其主要障碍在于设计的算法要解决处理器之间的通讯开销问题.是一大难题.

你还会认为科学计算会象你想象的那么简单吗?

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