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郑海川说数据整理完第二天发给徐辰,其实是还需要给所里报备一下。这部分数据毕竟也算是国家资产。
原则上是这部分数据是不外发的,但郑海川很清楚,特事必须特办。
此时虽然徐辰目前并没有加入到该项目中来,但是这部分材料不属于尖端科技,徐辰又是国内可控核聚变目前的头号功臣,郑海川想着所里也不会卡着不给。
果然,第二天上午,郑海川就通过加密邮件把整理好的数据包发了过来。
只不过很可惜,打开文件夹的瞬间,徐辰就感受到了失望,因为数据太少了。
……
这些数据大多来自于不同时期、不同反应堆、不同辐照条件下的零星实验。有的是在裂变堆里用热中子照的,有的是在散裂中子源里用快中子轰的,还有的干脆就是理论模拟出来的。
缺乏统一的标准,缺乏系统的规划,更缺乏像美国那样几十年如一日、用核爆数据喂出来的完整数据库。
看着那不多的数据量,徐辰心里忍不住生出一丝对美国材料界的羡慕。
“妈的,这就是老牌帝国主义吃冷战老本的底气吗?拿氢弹当材料测试机,真是狗大户啊……”徐辰看着屏幕上寒酸的表格,忍不住酸溜溜地吐槽了一句。
人家洛斯阿拉莫斯实验室的材料数据库里,光是钨基合金在不同能量中子辐照下的晶格损伤演化数据,就有几十万组!而国内这边,能拿得出手的高质量数据,加起来恐怕连人家的零头都不到。
这不是技术水平的差距,而是历史积累的代差。
美国人从1945年开始搞核武器,到冷战结束前的1992年,足足进行了1054次核试验。每一次核爆,都是一次极端条件下的材料学大考。爆心附近的金属构件在瞬间经历上亿度高温、上百万个大气压以及密度堪比太阳的中子流洗礼,事后被回收的残骸样本,就是最宝贵的第一手数据。
这些数据,是用真金白银和国家意志堆出来的,根本不是和平年代的实验室能复制的。
而华国呢?核试验次数只有45次,且大多集中在六七十年代,那时候的监测设备和材料分析手段还相当原始,很多关键的微观数据根本没能保存下来。
并且,在这件事上,就连系统的虚拟实验室也帮不上什么忙。
虚拟实验室虽然逆天,但它有着严格的限制。它只能生成徐辰已经彻底吃透科学原理的标准科研设备,且规模仅限于常规实验室级别,根本无法凭空变出一座耗资百亿、工程极其复杂的巨型托卡马克反应堆,自然也就没法模拟真实的氘氚聚变14.1MeV高能中子环境。
在虚拟实验室里,徐辰最多只能做做裂变中子辐照实验,毕竟这玩意儿操作简单,只需要在操作台上生成几块高纯度的锎-252或者镅-铍同位素中子源,直接贴在钨合金样品旁边就能照。
但正如之前所说,裂变中子的平均能量只有1~2MeV,跟聚变中子完全是两个概念。这种数据,最多只能做个参考,根本撑不起深度学习的大模型。
巧妇难为无米之炊。没有高质量的底层数据投喂,就算把徐辰美国的顶尖材料AI算法搬过来,算出来的也只会是一堆脱离现实的物理垃圾。
徐辰轻轻叹了口气,随手将文件夹关闭。
指望国内现有的实验数据积累去走美国人的老路,显然是行不通了。
“既然外部能提供的帮助有限,数据驱动的路又被堵死……”
“那就只能靠自己,另辟蹊径了。”
……
“没数据,就没法用AI炼丹。”
“那只能走另一条路——物理原理驱动。”
徐辰的思路逐渐清晰起来。
他回想起自己做那块恒阻膜的过程。他没有像传统的材料学“炒菜”那样,去疯狂盲试各种参数;他是先在脑海里算出了2.314这个空间分形维度的最优解,然后根据泊松比反推了冰晶生长的热力学参数,最后在虚拟实验室里一击命中!
这种“用数学推导物理规律,再用物理规律指导材料设计”的方法,在现代材料科学中,有一个极其硬核的分支——
计算材料学
……
早期的材料学,俗称“炒菜”。加点碳,加点锰,扔进炉子里烧一烧,拿出来敲一敲。好用就记下来,不好用就倒掉。全凭工匠的经验和运气。这种低效的试错,困扰了人类几千年。
后来,科学家们搞出了“相图计算”。通过热力学公式,把不同元素在不同温度下的组合状态画成图表。这算是一次进步,至少炒菜的时候有了本菜谱。
但这些,依然没有触及物质的灵魂。
直到量子力学诞生,尤其是“第一性原理”中的密度泛函理论(DFT)被提出后,计算材料学才真正迎来了神级革命。
顺带一提,提出DFT理论的沃尔特·科恩,为此拿了1998年的诺贝尔化学奖,虽然他其实是个物理学家。其实也侧面说明了物理化学其实很难区分得很清楚。
所谓“第一性原理”,就是不依赖任何经验参数,不查任何实验数据。
完全从最底层的原子核与电子的相互作用出发,直接求解薛定谔方程!
只要你告诉我这块材料里有几个钨原子、几个铁原子,我就能用纯粹的数学和量子力学规律,在超级计算机里模拟出它们是如何成键的、晶格是怎么排列的、受到外力时是怎么断裂的!
在此基础上,再结合分子动力学(MD),就能在计算机里模拟出材料在高温、高压、甚至高能粒子轰击下的真实演变过程!
这就是计算材料学的终极暴力美学,只要算力足够,数学就能主宰物质!
……
那为什么全世界包括美国在内,放着这么高大上的“第一性原理”不用,非要去搞什么AI黑盒拟合?
原因很简单:算不动!
一个真实的宏观材料包含超过10的23次方个原子。哪怕只算几千个原子组成的微晶胞,其中电子与电子之间的多体量子纠缠与交换关联泛函,其计算量也会呈指数级爆炸。
现有的超级计算机算上几个月,最多也就只能模拟几纳秒、几百个原子的微观运动。一旦放大到工程尺度,算力直接原地崩溃!
……
“别人算不动,是因为在跨尺度耦合时,多体薛定谔方程的降维近似处理得太粗糙,导致误差随着时间步长呈指数级发散……”
徐辰从沙发上站起身,在客厅里来回踱步,眼底闪烁着唯有顶尖猎手看到猎物时才会出现的兴奋光芒。
“但如果,我能用高维拓扑和偏微分方程的正则化技巧,重构一套全新的多尺度桥接算法,把量子尺度的电子密度泛函,无损压缩映射到微米尺度的位错动力学模型上呢?”
直接从最底层的量子力学出发,用他LV.5的数学统治力,把14.1MeV高能中子撞进金属晶格后引发的“级联碰撞”过程,从头到尾地用数学公式给硬算出来!
想到这里,徐辰胸腔里涌起一股久违的豪情。
他二话不说,转身走进书房,直接在电脑上新建了一个空白文档,开始单枪匹马地向着“计算材料学”这片无人区发起了冲锋。
……