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东莞理工学院学报

第３１卷第３期Ｖｏｌ.３１Ｎｏ.３

２０２４年６月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＤＯＮＧＧＵＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＪｕｎ.２０２４

计算智能与人工智能辅助的科学计算之辨析

刘群锋叶展煜邓洛宁

(东莞理工学院计算机科学与技术学院ꎬ广东东莞５２３８０８)

摘要:探讨科学计算中的一些困境ꎬ指出人工智能的发展可以为这些困境的破解提供新的途径ꎮ在ＡＩ辅

助科学计算的场景下ꎬ分析了计算智能与智能计算的联系和区别ꎬ给出了这些场景的框架和内涵ꎮ然后给出

了ＡＩ辅助科学计算的四个具体案例ꎬ它们借助人工智能分别求解了非凸优化、组合优化、结构优化、非线性

方程求解等几个困难领域的问题ꎬ展示了人工智能融合到科学计算问题中的大致过程ꎬ最后ꎬ给出了本文的

结论和几个开放的问题ꎮ

关键词:ＡＩ辅助的科学计算ꎻ计算智能ꎻ智能计算ꎻ非凸优化ꎻ结构学习ꎻ非线性方程求解

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中图分类号:ＴＰ９１８１文献标志码:Ａ文章编号:１００９０３１２(２０２４)０３０００１０８

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[１２]

科学计算在广义上指的是ꎬ利用计算机再现、科学计算的前沿研究课题ꎮ

预测和发现客观世界运动规律和演化特征的全过另一方面ꎬ人工智能技术近年来突飞猛进ꎬ

程ꎻ而狭义上ꎬ指的是在科学和工程中解决数学新一代机器学习方法不仅仅能高效地分析和挖掘

[１]数据中的规律ꎬ在一些传统科学计算领域也取得

问题的数值计算ꎬ这也是本文科学计算的主要

含义ꎮ科学计算涉及的数学问题非常广泛ꎬ几乎了突破性进展ꎮ比如ꎬ深度神经网络技术可以很

包括数学的一切领域ꎮ换句话来说ꎬ几乎一切数好地解决函数逼近问题ꎬ虽然内在机理尚不完全

学领域的问题ꎬ都可以借助计算机来辅助甚至引清楚ꎬ但其实际应用效果在许多方面已经远超传

[３]

[２]统方法ꎮ再比如ꎬ非凸优化问题一直是数值优

领计算和求解ꎮ

化领域的研究前沿ꎬ由于缺乏合适的理论最优性

按照数学的三大分支划分ꎬ即分析、代数与

条件ꎬ要找到全局最优解是非常困难的ꎮ但是ꎬ

几何ꎬ对应有三大数值计算领域ꎬ即数值分析、

借助于群体智能领域的研究成果ꎬ这一领域已经

数值代数与数值几何ꎮ数值分析主要包括数值积

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取得了重要进展ꎮ总之ꎬ借助人工智能技术来

分、数值微分、数值微分方程、数值优化、数值

推进科学计算已经有了不少重量级研究成果ꎬ也

逼近等ꎻ数值代数主