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師大要聞

【榜樣的力量】汪波:用數(shù)學(xué)鑄就工業(yè)軟件的基石

2021-12-29 14:46   來(lái)源:湖南師范大學(xué)新聞網(wǎng)   作者:科技處   點(diǎn)擊:

(供稿 科技處)汪波,數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師。2011年畢業(yè)于湖南師范大學(xué)計(jì)算數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè),先后在新加坡國(guó)立大學(xué)、南洋理工大學(xué)、美國(guó)南衛(wèi)理工會(huì)大學(xué)從事科研工作。目前主持國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目和面上項(xiàng)目各1項(xiàng),入選“湖湘青年英才”支持計(jì)劃,現(xiàn)任中國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)計(jì)算數(shù)學(xué)分會(huì)理事。

2020年-2021年主持國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目1項(xiàng),共完成學(xué)術(shù)論文10篇,其中已發(fā)表SCI二區(qū)以上論文8篇。

汪波教授從讀博士開(kāi)始就一直從事數(shù)值模擬算法的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與分析研究,在分層媒質(zhì)快速多極算法、麥克斯韋方程組間斷有限元方法、復(fù)雜散射問(wèn)題高精度數(shù)值算法等領(lǐng)域做出了一系列重要成果。所提出的分層媒質(zhì)快速多極算法,解決了困擾快速多極算法領(lǐng)域三十多年的一個(gè)重大難題,極大拓廣了經(jīng)典快速多計(jì)算法的應(yīng)用范圍,對(duì)電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)(EDA)軟件的開(kāi)發(fā)、新一代太陽(yáng)能電池的研發(fā)等許多重要應(yīng)用領(lǐng)域都將產(chǎn)生重大的推動(dòng)作用。該算法的研究,得到了電磁計(jì)算領(lǐng)域著名專(zhuān)家美國(guó)工程院院士W. C. Chew教授等的高度評(píng)價(jià)。此外,美國(guó)德克薩斯州南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)還特別報(bào)道了這一新算法。2020年1月美國(guó)工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)會(huì)新聞雜志《SIAM NEWS》也轉(zhuǎn)載了這一報(bào)道,具體詳情請(qǐng)查看以下鏈接:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-12/smu-sde121819.php

https://sinews.siam.org/Details-Page/siam-unwrapped-january-2020

目前國(guó)內(nèi)多家從事應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的公司對(duì)該算法表示出了濃厚的興趣,開(kāi)始跟汪波教授洽談合作,計(jì)劃將新算法用于開(kāi)發(fā)新一代高性能電磁計(jì)算軟件。

近年來(lái),我國(guó)工業(yè)軟件嚴(yán)重依賴(lài)從國(guó)外購(gòu)買(mǎi)的現(xiàn)狀飽受社會(huì)批評(píng),大家耳熟能詳?shù)慕^大部分大型應(yīng)用軟件都是由國(guó)外的公司開(kāi)發(fā)。我國(guó)作為世界頭號(hào)制造業(yè)大國(guó),制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體,是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。 要實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,作為工業(yè)制造核心技術(shù)之一的工業(yè)軟件必須擺脫對(duì)外依賴(lài),并且做大做強(qiáng)。目前國(guó)家也開(kāi)始重視這一問(wèn)題,針對(duì)我國(guó)工業(yè)軟件受制于人的重大問(wèn)題以及制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)的重大需求,由科技部制定的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃已啟動(dòng)實(shí)施“工業(yè)軟件”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)。圍繞工業(yè)軟件及數(shù)字生態(tài)前沿技術(shù)、產(chǎn)品生命周期核心軟件等技術(shù)方向支持了一批科研項(xiàng)目,擬投入經(jīng)費(fèi)達(dá)1.92億元。

工業(yè)軟件研發(fā)領(lǐng)域的振興需要國(guó)家的重視和投入,但最終還得依靠廣大科技工作者和工程技術(shù)人員的不懈努力。眾所周知,軟件的核心是算法,有了好的算法,很多原本很難解決的問(wèn)題可以更高效地解決,甚至很多原本解決不了的問(wèn)題都可以迎刃而解。例如:沒(méi)有快速傅里葉變換,就不可能有對(duì)大量聲音、視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)處理;沒(méi)有快速多極算法,就無(wú)法實(shí)現(xiàn)大量粒子間相互作用的快速計(jì)算。算法的基本原理則是數(shù)學(xué),如:快速傅里葉變換的基本原理是三角函數(shù)的周期性、快速多極算法的基本原理是格林函數(shù)的多極展開(kāi)公式以及收斂性理論。

汪波教授與合作者瞄準(zhǔn)分層媒質(zhì)中偏微分方程格林函數(shù)多極展開(kāi)公式的推導(dǎo)這一數(shù)學(xué)難題,經(jīng)過(guò)幾年的潛心研究,提出了一套全新的數(shù)學(xué)方法,推導(dǎo)出一系列新的數(shù)學(xué)公式,并建立了相應(yīng)的收斂性理論,從而徹底解決了這一數(shù)學(xué)問(wèn)題。有了數(shù)學(xué)理論的突破,很自然地就開(kāi)發(fā)出了分層媒質(zhì)中的快速多極算法。這一基礎(chǔ)算法不但可以直接用于高效地解決EDA軟件中的寄生參數(shù)提取問(wèn)題,還可以廣泛地應(yīng)用到其他需要對(duì)分層媒質(zhì)中的電磁場(chǎng)進(jìn)行仿真的工業(yè)軟件。據(jù)了解,在新一代太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)、生物中的離子通道模擬、新材料的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域都急需這樣的快速算法。這一研究成果徹底解決了困擾快速多極算法研究領(lǐng)域近三十年之久的重大難題,受到了廣大同行的高度認(rèn)可。汪波教授也因此成功獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金。為了將算法真正用于滿(mǎn)足國(guó)家重大需求和解決卡脖子問(wèn)題,汪波教授正與華大九天、九同方等軟件公司的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)洽談合作,計(jì)劃將新算法用于實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。

作為在高校工作的科研人員,汪波教授始終堅(jiān)持教研相輔相成的科研理念,積極承擔(dān)本科生核心基礎(chǔ)課程《高等代數(shù)》《線(xiàn)性代數(shù)》《數(shù)值分析》和研究生核心基礎(chǔ)課程《偏微分方程》等的教學(xué)工作。在教學(xué)過(guò)程中,始終堅(jiān)持以培養(yǎng)學(xué)生為中心,注重學(xué)習(xí)與科研相結(jié)合,積極鼓勵(lì)學(xué)生參加自己的研究項(xiàng)目,努力為學(xué)生的發(fā)展謀出路,多次為優(yōu)秀本科畢業(yè)生找工作和繼續(xù)深造進(jìn)行極力推薦。對(duì)研究生的培養(yǎng)更是盡心盡力,從學(xué)習(xí)到做研究都是全程關(guān)注、積極指導(dǎo)。目前為止,已培養(yǎng)畢業(yè)碩士研究生7人,現(xiàn)有在讀碩士研究生3人,作為共同指導(dǎo)老師協(xié)助培養(yǎng)畢業(yè)博士研究生2人,在讀博士研究生2人。所在研究生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)還榮獲了湖南省首屆“優(yōu)秀研究生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。

汪波教授治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、成果豐碩,相信在他不斷地努力之下分層媒質(zhì)中的快速多極算法一定可以在國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)中大放異彩。未來(lái)他還將帶領(lǐng)學(xué)生潛心科研、負(fù)重前行,在高性能數(shù)值算法領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自己更大的人生追求。

編輯:李欣茹

責(zé)編:馬鐵泉

審核:陳麗榮


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