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學(xué)霸從數(shù)學(xué)建模開始

第九十八章 求解

  廖弘坐在真皮的座椅上,用右手按摩了一下站了一晚上的小腿和腰椎,環(huán)顧四周,看到各位水利教授各司其職,各盡其責(zé),不管是不是家鄉(xiāng),都在為著中原省的洪水而努力,不禁欣慰的笑了笑。

  想起身去隔壁拿些茶葉來(lái),恢復(fù)下精神,路過(guò)門口的位置時(shí),不經(jīng)意間看到了正在瘋狂敲鍵盤的方舟。

  好奇他孤零零一人不知道在忙什么,于是忍不住湊上前去,看起了電腦屏幕和桌上的計(jì)算過(guò)程。

  天氣預(yù)報(bào)幕后的工作人常常有動(dòng)畫師,對(duì)某地區(qū)天氣系統(tǒng)未來(lái)可能發(fā)生的天氣現(xiàn)象和自然災(zāi)害進(jìn)行動(dòng)畫演示,但那不涉及數(shù)學(xué)。

  這是一條地理學(xué)者一般都不會(huì)選擇的道路,用純數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬實(shí)際生活中發(fā)生過(guò)的大自然現(xiàn)象,并對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)迭代。

  這是只有燒得起錢的3A游戲工作室才會(huì)考慮的工作。

  建模師、美工師和渲染師三者的通力合作之下,使得整個(gè)游戲環(huán)境中的自然模型變得極為逼真,其中的數(shù)學(xué)模型和物理模型或許和現(xiàn)實(shí)接軌,但并沒(méi)有完全接軌,因?yàn)橛螒虮旧泶嬖诔F(xiàn)實(shí)主義,所以玩家會(huì)在游戲中看到各種牛頓棺材板被頂飛的現(xiàn)象。

  脫離巨量玩家為其付費(fèi)的高額收益,用數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬天氣系統(tǒng)的價(jià)格略過(guò)于昂貴,而且永遠(yuǎn)不可能與現(xiàn)實(shí)做到百分百相準(zhǔn)。

  畢竟,數(shù)學(xué)建模只能得到最優(yōu)解,而不是完美解。

  廖弘就站在方舟的身后,一步步看著程序的建立、bug的修改,再測(cè)試,再修改,最終MATLAB導(dǎo)出了一組上千個(gè)經(jīng)緯度的數(shù)據(jù)。

  將得到的經(jīng)緯度結(jié)果、水壩群經(jīng)緯度一同轉(zhuǎn)化為行列式,借助軟件中自帶的畫圖功能,把所有的經(jīng)緯度導(dǎo)出為二維圖片上一個(gè)個(gè)紅色的三角形,隱約間構(gòu)成了多條相連貫穿的曲線。

  隨意放入一個(gè)修圖軟件,降低其透明度,并與中原省內(nèi)地形圖重疊,一個(gè)泄洪方案的最優(yōu)解瞬間展現(xiàn)在了屏幕上。

  四個(gè)作為向外省水資源輸出點(diǎn)的水壩前方,二十個(gè)水壩群呈現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)多鏈條式相連,借助等高線完成的線性規(guī)劃,在覆蓋省內(nèi)原有的河流主干道和徑流之余,還有多條不存在于地形圖上的小型路線。

  只不過(guò)相比于專家那樣利用整片村莊和農(nóng)田作為泄洪渠道不同,方舟得出來(lái)的方案要更為柔和,泄洪渠道雖然多,但是覆蓋面卻沒(méi)有那么廣。

  數(shù)學(xué)建模的計(jì)算過(guò)程可能確實(shí)很復(fù)雜,但數(shù)學(xué)建模結(jié)果的表現(xiàn)形式,一定很簡(jiǎn)單。

  得到最優(yōu)解之后,建模還沒(méi)有結(jié)束,需要將這一結(jié)果重新代入原有的一維洪水流向模型,計(jì)算最終所需要的泄洪時(shí)間。

  只有比原結(jié)果的時(shí)間短,效果好,這樣才能證明,這套改良之后的模型和最優(yōu)解更符合現(xiàn)狀。

  將數(shù)據(jù)完全的敲進(jìn)去上一個(gè)子程序內(nèi),筆記本電腦自動(dòng)進(jìn)入了死機(jī)式計(jì)算中,全部算力除維持系統(tǒng)的后臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)以外,都被用在了跑水流模型程序上面。

  這時(shí)候,方舟的雙手離開了鍵盤,交叉在一起,慢慢的舒緩方才因?yàn)榇蜃诌^(guò)快引起的關(guān)節(jié)僵硬。

  小嘴嘬了一口水災(zāi)之下,來(lái)之不易的熱水,方舟焦急的等待著電腦反應(yīng)過(guò)來(lái)的那一刻。

  想拿起桌上的白紙記錄下方才模擬出的泄洪路線,卻發(fā)現(xiàn)桌上的白紙少了好幾張,扭頭一看才發(fā)現(xiàn),整個(gè)分析小組最大的負(fù)責(zé)人,廖弘正坐在方舟身后目不轉(zhuǎn)睛盯著方舟在紙上建立的一維洪水流向模型。

  方舟頓時(shí)嚇了一大跳,雖然是在干正經(jīng)事,但又有一種開小差被老師發(fā)現(xiàn)了的感覺(jué)。

  “妙啊?!绷魏肟赐炅苏褂?jì)算迭代的洪水流向模型,忍不住稱贊道。

  地理學(xué)界和水利工程學(xué)界雖然對(duì)水流的狀態(tài)也有數(shù)學(xué)意義上的計(jì)算和闡述,以及水流對(duì)周圍應(yīng)力場(chǎng)和地下狹縫的計(jì)算公式,但對(duì)整個(gè)水流運(yùn)動(dòng)過(guò)程的描述更多是以結(jié)合附近地形地勢(shì)為主的文字性描述。

  這種接近現(xiàn)實(shí)意義上的數(shù)學(xué)模型闡述可能更適合他們?cè)陬A(yù)測(cè)和模擬時(shí)的方案調(diào)整。

  忍不住扭頭看向方舟,眼里放光就像看著寶藏一般,驚喜的問(wèn)道:“同學(xué),你這套模型的仿真度高嗎?我們?nèi)笙胭I來(lái)做上課和科研用可以嗎?”

  “額,教授,這套模型可能只符合當(dāng)前中原省的現(xiàn)狀,并不符合全國(guó)大部分地區(qū)的實(shí)際情況,如果只是用于研究當(dāng)然沒(méi)有問(wèn)題,如果用于傳授的話,我怕誤導(dǎo)了學(xué)生...”方舟怯生生的說(shuō)道,本身就在洪水模型的基礎(chǔ)上加入了來(lái)自中原省的干擾項(xiàng),并不是一個(gè)通用解。

  而且...拿這么復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型給一群土地管理專業(yè)的文科生上課和考試用,如果知道模型是方舟做的,殺人的心怕是都有了吧。

  方舟暫時(shí)還不想成為當(dāng)代大學(xué)生的一個(gè)活靶子,所以果斷的拒絕了廖教授。

  簡(jiǎn)單的失望過(guò)后,廖教授轉(zhuǎn)頭看向了方舟靜止不動(dòng)的電腦屏幕,能做出這樣神奇的洪水模型的學(xué)生,一定不止做出了這么一點(diǎn)點(diǎn)成果,慢慢挖掘下去,說(shuō)不定對(duì)方能給自己帶來(lái)驚喜。

  等待了三分鐘過(guò)后,電腦屏幕依舊沒(méi)有任何變化。

  “電腦是壞了嗎?”廖弘忍不住問(wèn)道。

  “不是...它在計(jì)算?!狈街塾行┎缓靡馑嫉恼f(shuō)道

  “哦?!绷魏胄南?,或許是在幫某個(gè)教授做些數(shù)據(jù)處理工作吧,數(shù)據(jù)量一大,沒(méi)有超算的算力,卡成這樣倒也正常。

  再次過(guò)了五分鐘,電腦下面的進(jìn)度條一下從0閃現(xiàn)到了70%,除此之外,再?zèng)]有任何反應(yīng)。

  “能不能和我講一下,你這個(gè)程序是在計(jì)算什么?”廖弘被這破爛一般的電腦等的有些心煩,于是忍不住問(wèn)道。

  方舟把手中用了八分鐘畫好的一座中原省地形圖兼泄洪路線排布圖,展示給廖弘看。

  不畫不知道,一畫嚇一跳。

  擁有開掛般的畫面記憶和往復(fù)查看能力,再附帶平行時(shí)空一名畫家“方舟”的肌肉記憶,右手瞬間化為人體照相機(jī),快速把方才得到的泄洪方案用速寫的形式畫了出來(lái)。

  廖教授接過(guò)來(lái),一邊查看,一邊陷入了沉思。

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