“数学研究离不开高科技工具”——对话国家最高科学技术奖获得者谷超豪
访谈
2010年1月11日,国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行,中国科学院院士、复旦大学数学研究所名誉所长谷超豪获得2009年度国家最高科学技术奖。这是继2000年吴文俊获得这项大奖以来第二位数学家,而在计算机界,只有王选、金怡濂获此殊荣。
在谷超豪的学术研究中,计算机起着相当重要的作用。在采访中,他也提到了计算机和数学研究的关系,并就数学研究的未来发展提出了自己的看法。
电脑报:上世纪60年代从事高端数学的研究,谷老是否碰到很多困难?
谷超豪:当然是。上世纪60年代初我从事的是气体动力学方程组研究。
气体动力学方程组相应于激波现象间断解的研究,最早可追溯到黎曼(1860年)。到20世纪四五十年代,由于超音速飞行和核反应研究的推动,它开始成为“热点”。
对单个方程的情况,20世纪50年代在理论上已得到圆满解决,但对于方程组,还只有分段常数数据及直边界情形能得到结果。对于平面超音速尖头绕流这类重要的实际问题,却具有弯曲边界及非常数的数据,此时如何确定含激波的流场,成了迫切需要解决的问题。
要解决“超音速弹头附近气流计算”这个实际应用问题,需要大量计算。而当时的条件非常艰苦。数学系有一台“719”计算机是我唯一可以依赖的“先进”设备。
电脑报:那个时候的计算机很多人都没有见过,能否请谷老介绍一下?
谷超豪:我印象中研究所的这台计算机大而笨重,占据了一个房间,一秒钟只能算几万次。更要命的是这台计算机没有自动保存功能。如果题目做了一半,停电或者机器故障,资料就会全部作废。
现在的人可能难以想象,当年我们为了电源稳定,只能半夜去用计算机,而且一算经常要四五个小时。在这段时间里,我们一边抓紧计算,一边提心吊胆地怕出问题,不过最终还是解决了难题,也算是给自己争了口气。
电脑报:那么后来计算机在数学研究上的作用是怎样逐渐增大的?
谷超豪:从20世纪70年代开始,国内对计算机的开发到了一个新的水平,与此同时国外的一些高尖端计算机也被引入进来,研究所的计算机工具开始升级换代,这个时候在运算速度、稳定性方面都大大提升,至少比过去强得多。在这种情况下,我们也取得了许多研究成果,计算机工具在其中起到了相当大的作用。
电脑报: 早在几十年前,计算机科学本身是数学学科的一个分支,早期从事计算机研究的人士都是从数学研究开始的。从学术角度来看,计算机和数学之间的关系是怎样的?
谷超豪:从基本原理的角度来看,计算机运算本身就是从数学领域脱胎而出的,很多地方都源于数学学术的思想。当然,现在计算机已经成为一个庞大的产业,在学术方面也独立了,但这并不意味着数学和计算机就没有关系了。
从数学的角度来看,我们可以利用计算机解决许多海量计算问题,这些问题通过人工是根本无法在短时间完成的。可以说计算机和数学之间就是互帮互助的关系。
电脑报:现在很多青年人觉得数学研究太枯燥,没有乐趣,从你的经历来看,怎样去看待数学研究这个领域?
谷超豪:做学问绝不能停,一旦停下要再恢复就很困难。对数学研究,我给自己提出了“不断线”的要求,无论我乘火车、坐飞机,从白天到黑夜,只要一有机会,思绪就会回到数学之中。另一方面,做学问就像下棋,要有大眼界,只经营一小块地盘,容易失去大局。


谷超豪的故事>>
人生求百通

谷超豪是知名的数学家,在多元混合型和双曲型偏微分方程、规范场的数学结构、可积系统理论和无限维变换群理论等方面都获得了富有开创性的重要成果。
在谷超豪的学生中,6人当选中国科学院院士,3人当选中国工程院院士。
1926年5月15日,谷超豪出生在温州。小学三年级,循环小数让谷超豪感受到数学的神奇,到了六年级,遭遇“鸡兔同笼”、“童子分桃”等应用题,有些同学死背公式,但谷超豪却琢磨出用更简单的方法来解。谷超豪的数学天赋从小就得到很好的培养。
1956年,国家制定的10年科学规划中,提出在计算数学、概率论、偏微分方程等方面有所突破,于是1957年谷超豪在赴苏联学习时,有意识地补充学习空气动力学方面的课程,回国就把主要精力放在偏微分方程的新方向。
几十年来,在谷超豪先生的数学生涯中,除了他在当今核心数学前沿最活跃的三个分支——微分几何、偏微分方程和数学物理及其交汇点上获得了国际领先的成果外,培养新人和如何做好数学始终是他的工作重心。
而今,这位83岁的科学家还在思考一些新的数学问题。在这个计算机时代,他依然喜欢用一支笔、一张白纸,写下他的思想火花。当然,计算机已是他重要的工具,从上世纪70年代的笨重大机器到现在的高性能计算机,随时为他验证推算。在数学家的书桌上,一台戴尔电脑就在默默陪伴。