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OpenAI攻克了NS方程难题,却掲示了AI的弱点
OpenAI 9月8日发布新闻,9月9日公开166页研究报告,证明在大量算力、智能体合作的努力下,只花了88小时,攻克了关于纳维叶-斯托克斯(NS)方程的千禧年重大难题。
NS方程是流体力学理论和工程的基础。人类努力实现的航海航空航天事业,给排水和水力水利工程,大气环境和气象,生物流体等等,都依赖着NS方程的指引。攻克NS方程难题应当是流体力学科和工程界的大好事。订单却没有得到很高兴的感觉,是什么原因?
我正在拜读OpenAI的长篇报告,上了年纪效率很低,发现了几个疑问,还不能肯定我想法的对错。
但突然想起:NS方程的存在和光滑性问题,在流体力学教科书上似乎都有,不过形式和千禧年的要求不同。常见在粘性流体教材中,介绍已经用NS方程解决的层流精确解的内容。如库埃特流动、帕肃叶流动、斯托克斯第一第二问题等。但当着流速增大到一定程度,流动状态就会发生变化,流动会不稳定和波动,发生湍流。而且当流速继续增加到一定程度,水流又变成了专业词为“平稳”的形态。这个过程呈现了两个转折点:(1)流动开始不稳定;(2)流动虽然不稳定,但统计地“平稳”了。实际上,从第一个转折开始,已经不能得到NS方程的精确解析解,也不存在“光滑”问题。这两个转折点就是先后两个“奇点”(不需要速度为无穷大)。因此,如果说千禧年难题是求证NS方程的存在和光滑性,人类早就在实践中解决了!
又想起,上面说的湍流问题早在19世纪已经有了研究和经验,例如雷诺数(1883年)。而千禧年问题是1934年提出,2000年由克雷研究所列入的。而这个难题针对的是要求NS方程的精确解析解。为什么没有考虑流体的随机运动-湍流呢?上网找到了可能原因。下面是在克雷研究所网站上找到的一张图:
请DeepSeek翻译了上面两段英文
上面一段译文:
纳维-斯托克斯方程
这是支配水和空气等流体流动的方程。然而,几十年来,人们始终未能找到证明来回答最基本的问题:解是否存在?解是否唯一?为什么要寻求证明?因为证明不仅带来确定性,也带来理解。
下面一段译文:
当我们驾船在湖面上蜿蜒前行时,波浪紧随其后;当我们乘坐现代喷气式飞机飞行时,湍流气流也如影随形。数学家和物理学家相信,对微风与湍流的解释和预测,都可以通过对纳维-斯托克斯方程解的理解来实现。尽管这些方程早在19世纪就已写下,但我们对它们的理解仍然极为有限。挑战在于:要在数学理论上取得实质性进展,从而解开纳维-斯托克斯方程中隐藏的秘密。
注:照片正是建立方程的两位科学家之一:斯托克斯爵士(1819/8/13—1903/2/1)
比较这两段文字可见,千禧年难题并没有涉及现代“湍流”问题,而是方程解的存在性和唯一性。有可能是为了尊重爵士的初衷。
但是流体力学的实践早已证明,流体运动容易从稳定转变为不稳定,无法获得NS方程确定的解析解。另一方面,流体运动可能呈现统计规律。NS方程结合统计理论,开始了随机过程(和随机场)理论和实践的发展。现今大量涉及流体的理论和工程的伟大成就,都体现了结合NS方程湍流理论的成功。著名的“雷诺数”其实就是发生奇点的判据。
问题来了:
克雷研究所对难题的设定是否过时?一定要查找关于NS方程精确解析解的存在和光滑性?OpenAI费大力气攻克这个难题,有必要吗?顶级AI为什么不能像我们普通科研人员这样,想想多年来流体力学理论和实践的成就和经验?为什么没去查查克雷研究所网页上,关于难题的起始思想:斯托克斯爵士的初衷?
这是不是恰好暴露了AI的弱点,以及和人类思维方式的差别?
有短视频说,“韦神”东奕,也在研究NS方程,但包括“稳定性”。这才是人类科研的特色,具有创造性。
但流体力学和NS方程还有难题需要解决:
从稳定的层流(有旋无涡)开始失效时有个奇点,是涡量(旋度)开始发展出涡旋。这些涡旋微小,可以有多个。问题:这个奇点是怎样发生的,物理机理?
初始湍流经过一段发展时间后,会“充分发展”形成统计意义上的“平稳”湍流。这里有另一个奇点,怎样判定,物理机理?
还有个有趣的难题:涡量(Vorticity)即旋度,是个强度量。涡旋(Vortex)才是个可以看到和累加的量。二者有直接关系,但可以“有旋无涡”。然而,涡量看不见,但有明确定义。涡旋能看见,却难以计量。怎样定量描述“涡旋”也是个难题。看到有吴介之等教授的“纵横场”论,以及刘超群教授提出的新定义Liutex(替代Vortex)?
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读OpenAI报告,我发现有疑问。另文再写,
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GMT+8, 2026-9-18 20:01
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