第138章 这就是数学的力量吗?

作品:《我的系统能刷数学经验

    “十分钟就够了?”


    张乐阳还没说话,他身后那个一直负责代码维护的师弟先忍不住了。


    他叫刘凯,是组里的代码担当,平时自视甚高。听到一个大一新生说要改他写了半个月的核心算法,而且只要十分钟,他感觉自己的专业尊严受到了侮辱。


    “同学,话别说太满。”刘凯语气里带着一丝不屑,“你知道这个哈密顿量的梯度有多复杂吗?光是那个非线性的相互作用项,展开就有十几页纸。HMC算法我也试过,根本推导不出解析解,数值解又不稳定。你一个搞纯数的,懂物理里的规范场论吗?”


    另一个师妹也小声嘀咕:“是啊师兄,万一改坏了,咱们连原来的进度都保不住了。而且HMC那种算法,光是推导哈密顿方程就得半天吧?十分钟……是不是有点太夸张了?”


    张乐阳心里也没底,但他看着徐辰那自信的眼神,不知为何,心里突然涌起一股莫名的信任感。


    那种眼神,他在自己的导师,那位物理学院士的眼中也见过。那是对真理绝对掌控的自信。


    “让他试试!”张乐阳一咬牙,“反正现在的代码也是个半残废,死马当活马医了!如果搞不定就继续按原来的跑!”


    他让开了位置,把键盘交给了徐辰。


    ……


    徐辰没有理会刘凯的质疑,甚至连看都没看他一眼。


    他先是打开了那个核心的物理模型文件,快速浏览了一遍哈密顿量的定义。


    屏幕上,密密麻麻的偏微分方程和张量运算。


    徐辰迅速将这些物理符合剥离成了最纯粹的数学结构。


    “动能项是标准的二次型……势能项是一个非线性的相互作用场……约束条件是一个李群流形……”


    徐辰的大脑飞速运转,LV.2的数学直觉,让他瞬间洞悉了这个高维空间的几何拓扑。


    “给我一张纸,一支笔。”徐辰头也不回地说道。


    张乐阳赶紧递上草稿纸和笔。


    徐辰接过笔,没有丝毫停顿,笔尖在纸上飞舞起来。


    “我们要构造一个辛积分器。”


    “首先,引入辅助动量变量 p,构建扩展相空间。”


    H(q, p)= U(q)+ 1/2 p?? M???? p


    “这里的难点在于势能 U(q)的梯度计算。直接求导太慢,而且数值不稳定。”


    徐辰一边写,一边低声自语。


    刘凯原本抱着手臂站在一旁,准备看笑话。


    但当他看到徐辰写下的第一行公式时,他的眉头就皱了起来。


    “这是……勒让德变换?”


    紧接着,第二行,第三行……


    刘凯的表情变了。


    从最初的不屑,变成了疑惑,然后是震惊,最后……彻底变成了茫然。


    “他在算什么?那个算子是什么意思?”旁边的师妹小声问道。


    刘凯咽了口唾沫,声音有些干涩:“好像是……李代数上的伴随表示?他……他怎么直接把那个非线性项给线性化了?这步跳跃也太大了吧?”


    “这不可能!”刘凯忍不住出声质疑,“这里的非线性项是强耦合的,怎么可能直接线性化?你这是在乱写!”


    徐辰手中的笔没有停,头也不抬地回了一句:


    “在切空间上,它是线性的。你没学过微分流形吗?”


    “……”


    刘凯被这一句话噎得差点背过气去。


    微分流形?那是数学系研究生的课,他一个搞计算物理的,哪懂那个?


    ……


    而张乐阳,作为博三的资深学长,虽然也有些跟不上徐辰的跳跃思维,但他能看懂大方向。


    越看,他越心惊。


    “这……这是蛙跳算法的高阶改进版?!”


    “他竟然引入了一个自适应的时间步长,利用局部曲率来动态调整积分精度?!”


    “天哪!这个思路……好厉害!既保证了能量守恒,又避开了那些刚性区域的陷阱!”


    张乐阳感觉自己的头皮一阵阵发麻。


    “他真的是一个大一学生吗?”


    ……


    五分钟后。


    徐辰停笔。


    草稿纸上,已经写满了一整页的数学公式。


    “好了。”


    徐辰把纸往旁边一放,双手放在了键盘上。


    他转过头,看了一眼刚才还在质疑他的刘凯,嘴角勾起一抹淡淡的笑意,半开玩笑地说道:


    “公式我都推导好了,逻辑都在这儿。要不……代码你来写?”


    刘凯看着那张写满了希腊字母和微分算子的草稿纸,脸涨得通红。


    写?写个屁啊!


    他连那个哈密顿方程的变分形式都没看懂,更别说把它翻译成代码了!


    他只能尴尬地低下头,装作没听见。


    “看来还是得我自己来。”徐辰笑了笑,并没有继续为难他,转过身面对屏幕。


    噼里啪啦的键盘敲击声,如同密集的雨点般响起。


    徐辰没有看文档,没有查谷歌,甚至连停顿都没有。


    那些复杂的张量运算、梯度反向传播、辛积分步骤,就像早已刻在他脑子里一样,行云流水般地流淌到了屏幕上。


    def hamiltonian_dynamics(q, p, step_size, num_steps):


    ...


    p -= step_size * grad_U(q)/ 2


    q += step_size * M_inv @ p


    ...


    刘凯站在后面,看着屏幕上飞速生成的代码,脸色惨白。


    他引以为傲的代码能力,在徐辰这种“人肉编译器”面前,简直就像是笑话。


    这人不仅数学强得离谱,连代码能力都这么变态?!居然连调试都不用,直接一遍过?!


    张乐阳站在一旁,眼神已经从震惊变成了狂热。


    【这种人才……要是能拉进我们组……】


    【别说给机时了,就是让我给他端茶倒水我都愿意啊!】


    ……


    短短三分钟,一个全新的采样核心模块,就被他重写完毕。


    “搞定。”


    徐辰按下回车键,替换了原来的Metropolis采样函数。


    “跑一下试试。”


    他转过身,把位置让给了已经看傻了的张乐阳。


    张乐阳颤抖着手,按下了运行键。


    屏幕上,进度条开始跳动。


    所有人都屏住了呼吸,死死地盯着那个代表着“能量误差”和“接受率”的监控窗口。


    一秒,两秒,三秒……


    突然,那个师妹发出了一声尖叫:


    “卧槽!收敛了!收敛了!”


    只见屏幕上,原本像心电图一样剧烈震荡的误差曲线,在经过短暂的波动后,迅速开始断崖式下跌,收敛的速度是原来的10倍,甚至一百倍!


    而那个代表采样效率的“接受率”,从原本可怜的 0.1%,直接飙升到了……


    “72%?!”


    张乐阳揉了揉眼睛,以为自己看错了。


    “72%的接受率?!这……这怎么可能?!”


    相比之前那种“大海捞针”式的盲目试错,现在的算法,简直就像是开了全图挂一样,直奔目标而去!


    “效率提升了……至少几百倍!”


    就在众人欢呼雀跃的时候,徐辰却看着那个数字,微微皱了皱眉,有些遗憾地摇了摇头。


    “可惜了,才72%。”


    他叹了口气,语气里带着一丝不满,“时间太短了,没来得及做细致的流形优化,只能先给一个粗一点的解。要是能再给我点时间,应该能优化到90%以上,不过估计那会你们都跑完了。”


    “……”


    全场死寂。


    张乐阳和刘凯等人,像看怪物一样看着徐辰。


    【粗一点的解?】


    【才72%?】


    【大哥,你知道我们原来的接受率是多少吗?是0.1%啊!】


    【你这随手一改就提升了700倍,还嫌不够好?】


    【这就是学神的凡尔赛吗?太残暴了!】


    张乐阳猛地转过头,看着徐辰,眼神中充满了狂喜与崇拜,甚至还有一丝……恐惧。


    “神了!真的是神了!”


    “同学……不,大神!您到底是哪个石头缝里蹦出来的神仙啊?!”


    徐辰淡定地拿起自己的书包,拍了拍上面的灰尘。


    “数院,徐辰。”


    ……


    这个名字一出,空气仿佛凝固了一秒。


    紧接着,实验室里爆发出一阵比刚才看到数据收敛时还要夸张的惊呼。


    “徐辰?!”


    张乐阳瞪大了眼睛,眼珠子差点没掉出来,指着徐辰的手指都在哆嗦:


    “卧槽!你就是那个徐辰?!数院那个……那个大一就发四大刊的徐辰?!”


    旁边的刘凯也是一脸恍然大悟,猛地拍了一下大腿:


    “怪不得!我就说谁能有这种变态的数学直觉!原来是‘徐神’本尊到了!”


    “天呐,我刚才竟然在质疑徐神的代码……”那个师妹捂着嘴,看着徐辰的眼神瞬间变成了看偶像的星星眼,“我就说这背影怎么有点眼熟,之前在学校论坛热搜上见过照片!”


    【破案了。】


    【如果是徐辰,那这一切就不离谱了。】


    【毕竟是能把数院那帮老教授都惊动的天才,帮我们改个采样算法,那还不是降维打击?】


    原本那种看隐世高人的眼神,瞬间变成了看顶级流量巨星的狂热。


    “既然跑通了,那剩下的机时……”徐辰指了指屏幕。


    “归你!全归你!”


    知道了徐辰的身份后,张乐阳的态度比刚才更加殷勤,甚至带着一丝讨好,“徐神您尽管用!我们这点数据,按您改完的这个速度,一个小时估计肯定就跑完了!剩下的三天……不,这周剩下的时间,全是您的!”


    “谢了。那你们跑完了跟我说,我先走了。”


    徐辰点了点头,背起书包向外走去。


    身后,物理学院的那群人,依旧沉浸在巨大的震撼中,久久无法回神。


    他们看着那个年轻的背影:


    【这就是传说中的徐神吗?】


    【百闻不如一见,太可怕了。】


    ……