數(shù)學(xué)自習(xí)課的鈴聲,像一道無形的屏障,將教室與外界的喧囂隔絕開來。
林允寧點(diǎn)開了那個(gè)名為real_data.zip的壓縮包。
WinRAR那三本疊在一起的書本圖標(biāo)一閃而過。
“寧神,這鬼畫符跟剛才那個(gè)有啥不一樣?咋看起來更亂了?”
宋子陽伸長了脖子,看著屏幕上那堆毫無規(guī)律的數(shù)據(jù)點(diǎn),一臉的嫌棄,“跟電視雪花點(diǎn)似的,看著就頭暈。”
林允寧沒說話,只是眉頭微不可察地蹙起。
宋子陽看不出門道,他卻很快發(fā)現(xiàn)了問題的關(guān)鍵。
“這噪聲基底……比我在金大實(shí)驗(yàn)室處理的數(shù)據(jù),至少高了一個(gè)數(shù)量級。而且……”
他迅速將數(shù)據(jù)導(dǎo)入程序,先檢查原始譜線中的窄峰與校準(zhǔn)線,發(fā)現(xiàn)線形明顯偏斜,拖尾不對稱——
這意味著儀器響應(yīng)函數(shù)(IRF)本身就并非對稱。
隨后他又做了一個(gè)簡單的傅里葉變換,頻譜圖證實(shí)了他的另一個(gè)猜想:
噪聲能量在各頻段都更高。
“好家伙,韓老師這是把壓箱底的‘臟數(shù)據(jù)’都拿出來了。”
林允寧瞬間明白了。
在集訓(xùn)隊(duì)時(shí),之前的原型算法之所以能跑通,是因?yàn)榻鸫蟮蜏貙?shí)驗(yàn)室那臺(tái)頂級的拉曼光譜儀性能優(yōu)越,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信噪比極高。
但并不是每次實(shí)驗(yàn),都能得到這樣理想化的數(shù)據(jù)。
韓至淵這次發(fā)來的,根本不是一道題。
而是一個(gè)真實(shí)世界里,每個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家都可能遇到的棘手困境。
“有意思。”
林允寧的嘴角微微揚(yáng)起,與生俱來的好勝心,在這一刻被悄悄點(diǎn)燃。
他先是抱著“試一試”的心態(tài),將剛剛完成的那套完美處理了合成數(shù)據(jù)的算法,直接加載了這份‘臟數(shù)據(jù)’。
運(yùn)行。
結(jié)果比預(yù)想的還要慘烈。
屏幕上彈出的擬合曲線,并未收斂至有效解,而是呈現(xiàn)出劇烈的高頻振蕩,與真實(shí)的信號點(diǎn)完全脫節(jié),徹底化為無意義的數(shù)值噪聲。”
“好像……失敗了……”
后排,攝影師小王下意識(shí)地低聲說道。
而導(dǎo)演劉偉,這一次沒有說話。
他只是緩緩地走上前,穿過課桌間的過道,最終停在了林允寧的身后。
他沒有打擾,只是像一尊雕像般,靜靜地看著屏幕上那失敗的結(jié)果,以及林允寧那專注的側(cè)臉。
他身后的攝影師小王立刻會(huì)意,扛著沉重的攝像機(jī),用一個(gè)極其平穩(wěn)的推鏡,將導(dǎo)演的背影和林允寧的側(cè)臉,一同框入了畫面。
沉默持續(xù)了足足一分鐘。
劉偉終于打破了寂靜,他的聲音不高,卻帶著新聞人特有的敏銳:
“林同學(xué),我能問個(gè)問題嗎?”
林允寧的目光依舊鎖定在屏幕上,指尖在桌上有節(jié)奏地敲擊著,頭也沒抬地應(yīng)了一聲:
“可以。”
“你在做什么?”
劉偉問得很直接,“我看不太懂,但這肯定不是高中水平的競賽題。這是……哪個(gè)大學(xué)的科研項(xiàng)目?”
“嗯。”
林允寧依舊沒有回頭,像是在回答一件微不足道的小事,“金大韓老師課題組的。對了,你們后期剪輯的時(shí)候記得打碼,這是還沒發(fā)表的內(nèi)容。”
“長江學(xué)者韓至淵老師?好的好的。”
劉偉前年制作過一期關(guān)于金大的節(jié)目,對這個(gè)名字有印象。
他深吸了一口氣,語氣變得更加審慎,像是在小心翼翼地觸碰一個(gè)敏感話題,“恕我直言,你只是一名高中生。為什么一位國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的教授,會(huì)把這么重要的項(xiàng)目,交給你來做?”
這個(gè)問題,問得極有水平。
它沒有直接質(zhì)疑,卻在字里行間暗示了“特殊關(guān)系”、“走后門”的可能性。
雖然明知這樣做可能會(huì)挑起事端,但作為一個(gè)媒體人,劉偉對新聞的敏感已經(jīng)刻在了骨子里。
絕不會(huì)錯(cuò)過這樣的問題。
教室里,連宋子陽都聽出了這話里的不對勁,緊張地看向林允寧。
然而,林允寧甚至沒有停下手上分析數(shù)據(jù)的工作,只是懶懶地隨口回答道:
“這原來是個(gè)半成品項(xiàng)目,之前的路走不通。我提出了一個(gè)新的解決方案,就這么簡單。”
這句回答,樸實(shí)得不像話,卻又精準(zhǔn)得像一把手術(shù)刀,瞬間切斷了劉偉所有關(guān)于人情世故的猜測。
它將復(fù)雜的關(guān)系,還原成了最純粹的科學(xué)研究本質(zhì)——解決問題。
劉偉愣住了。
他準(zhǔn)備好的一系列追問,在這一刻竟有些說不出口。
但他還是憑著職業(yè)本能,問出了最后一個(gè)問題:
“那如果……你沒有解決方案呢?如果這個(gè)問題,你解決不了呢?”
這一次,林允寧停下了敲擊鍵盤的手。
他終于側(cè)過頭,瞥了這位充滿好奇心的導(dǎo)演一眼,微微一笑。
笑容自信而坦然,帶著點(diǎn)懶散和理所當(dāng)然:
“走不通的路,也是路啊。知道了哪兒是死胡同,不就能找到活路了么?”
他輕描淡寫地說,“這也是一種解決方案。”
說完,他便轉(zhuǎn)回頭,不再理會(huì)任何人。
劉偉的瞳孔微微一縮。
他沒有再追問,只是點(diǎn)了點(diǎn)頭,退回了后排。
他明白了。
眼前的這個(gè)少年,思考問題的方式,與普通人存在著巨大的差別。
他似乎不是在追求世俗意義上的“成功”,而是在探索一個(gè)常人無法領(lǐng)略的世界。
在那個(gè)世界里,甚至連“失敗”,都是一種有價(jià)值的結(jié)果。
……
林允寧的世界,再次回歸寂靜。
他戴上耳機(jī),隔絕了外界。
一場無人知曉的思維攻堅(jiān)戰(zhàn),在他的腦海中正式打響。
【模擬器啟動(dòng)……】
【模擬科研……開啟……】
【注入模擬時(shí)長:500小時(shí)】
【指定課題:強(qiáng)噪聲,非對稱IRF背景下的帶約束反演算法攻關(guān)】
【模擬開始……】
【第1小時(shí):方案A——信號預(yù)處理,啟動(dòng)。你首先嘗試用高斯濾波器對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。】
【第45小時(shí):方案A推演失敗!濾波在抑制噪聲的同時(shí),也模糊了光譜的銳利特征,導(dǎo)致關(guān)鍵物理信息丟失,反演結(jié)果失真。】
【警告:此路不通!】
【第46小時(shí):方案B——迭代盲反卷積啟動(dòng)。你試圖在不依賴精確IRF的條件下,同時(shí)對真實(shí)信號和IRF進(jìn)行迭代求解。】
【第217小時(shí):方案B陷入嚴(yán)重的不適定性(ill-posed)問題。解空間中存在無數(shù)個(gè)數(shù)學(xué)上可能、但物理上荒謬的解,算法無法收斂到唯一的物理真實(shí)解。】
【警告:此路不通!】
【第350小時(shí):所有常規(guī)的、基于確定性模型的路徑均已證偽。你陷入了數(shù)值解的困境,多個(gè)錯(cuò)誤的路徑相互干擾,模擬空間中出現(xiàn)了邏輯奇點(diǎn),推理鏈發(fā)生系統(tǒng)性崩塌。】
【警告:精神負(fù)荷過高,建議中止模擬!】
“唉……”
巨大的精神負(fù)荷下,林允寧不得不中止了模擬,輕輕嘆了口氣,揉了揉有些發(fā)酸的太陽穴。
身旁,百無聊賴的宋子陽正捧著他的那臺(tái)寶貝的索愛W800c,玩著內(nèi)置的內(nèi)置的經(jīng)典游戲《QuadraPop》(俄羅斯方塊消除)。
一個(gè)個(gè)不同形狀的方塊,在屏幕上旋轉(zhuǎn)、下落。
一個(gè)Z形的方塊出現(xiàn),宋子陽手忙腳亂地按著鍵盤,試圖將它塞進(jìn)一個(gè)狹窄的縫隙,卻因?yàn)樾D(zhuǎn)不及時(shí)而卡在了半途,留下一片難看的空洞。
這個(gè)簡單的畫面,無意中被林允寧眼角的余光捕捉到。
他看著那個(gè)卡住的方塊,又看了看自己屏幕上那條混亂的擬合曲線,心中莫名升起了一個(gè)絕妙的靈感!
【靈感洞察LV.1生效!】
【你迸發(fā)了靈感火花,“俄羅斯方塊”的“試錯(cuò)-適配”模型與“帶約束最優(yōu)化”的“搜索-鎖定”邏輯產(chǎn)生共鳴!】
一瞬間,林允寧混沌的思路被徹底貫通!
他明白了!
他一直在嘗試的,是從一個(gè)充滿噪聲和未知數(shù)的方程組里,求出一個(gè)確定性的唯一“解”。
可是,在信息不足的情況下,這樣數(shù)學(xué)方法根本不存在!
而俄羅斯方塊給他的啟發(fā),是一種思維范式的根本躍遷——
從“確定性求解”,轉(zhuǎn)向“概率性探索”。
與其去追尋那個(gè)唯一的“真值”,他更應(yīng)該做的,是去描繪所有“可能性”的分布地圖。
就像玩俄羅斯方塊一樣,先建立一個(gè)包含所有物理先驗(yàn)(K-K關(guān)系、正性、平滑性)的“目標(biāo)函數(shù)”(場地),然后讓無數(shù)個(gè)隨機(jī)生成的“候選解”(方塊)在里面自由地“下落”(優(yōu)化)。
最終那個(gè)能讓“場地”最“平整”(目標(biāo)函數(shù)值最小)的,就是最可能的物理真實(shí)解!
這正是貝葉斯推斷與馬爾可夫鏈蒙特卡洛(MCMC)方法的思想精髓!
【模擬科研,推演繼續(xù)!】
【第351小時(shí):思維范式發(fā)生躍遷!你放棄了所有解析解的嘗試,開始構(gòu)建一個(gè)全新的、基于貝葉斯框架的正則化蒙特卡洛(MCMC)算法。】
【第398小時(shí):你將K–K因果約束作為模型的內(nèi)在結(jié)構(gòu)保留;對測量帶外按物理可接受的尾項(xiàng)進(jìn)行外推,并采用窗函數(shù)抑制端點(diǎn)誤差與圓卷積偽影。】
【第420小時(shí):你將光譜的真實(shí)形態(tài)、非對稱IRF、噪聲模型都視為待定參數(shù),建立后驗(yàn)概率密度。采用Metropolis–Hastings算法在龐大的高維參數(shù)空間中進(jìn)行隨機(jī)采樣,尋找后驗(yàn)概率最大化的最優(yōu)解。】
【第500小時(shí):推演完成!】
【模擬結(jié)果表明,模擬結(jié)果表明,該算法展現(xiàn)出高度的魯棒性(robustness)。它不再輸出一個(gè)單一的解,而是給出了所有模型參數(shù)的后驗(yàn)概率分布。不僅能從強(qiáng)噪聲中提取出最可幾的真實(shí)光譜信號,甚至連那個(gè)非對稱的儀器響應(yīng)函數(shù),也能在先驗(yàn)約束下近似重構(gòu),并給出不確定度評估。】
【最優(yōu)方案已確認(rèn)!】
林允寧猛地睜開雙眼。
他摘下耳機(jī),長長地吐出一口濁氣。
那雙總是帶著幾分懶散的桃花眼里,此刻布滿了血絲,但也燃燒著專注的光芒。
身后,導(dǎo)演劉偉下意識(shí)地屏住了呼吸。
他不知道這個(gè)少年剛剛經(jīng)歷了什么,為什么會(huì)突然之間變得如此疲憊。
但他能清晰地感覺到,對方身上的氣場,在霎那間變了。
如果說之前的林允寧是一把藏鋒于鞘的利刃,那此刻,刀鋒已然出鞘,寒光畢現(xiàn)。
修長的手指輕動(dòng),在電腦上新建了一個(gè)空白的.py文件,命名為:
Aether_v2_Robust.py
隨即,林允寧的雙手重新放回鍵盤。
沒有絲毫的停頓與思考,他的指尖開始在鍵盤上敲擊,發(fā)出一連串清脆而富有韻律的“嗒嗒”聲。
那是一種行云流水般的流暢感,仿佛完整的邏輯結(jié)構(gòu)與每一行代碼,早已在他的腦海中預(yù)演了千百遍。
他的手指,只是在執(zhí)行一個(gè)早已確定的完美藍(lán)圖。
屏幕上,全新的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜如精密藝術(shù)品的代碼,如瀑布般傾瀉而下……