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汪波:用数学铸就工业软件的基石

来源:明升88新闻网 作者:科技处 发布时间:2022年03月12日 09:08 点击:次

(供稿 科技处)汪波,数学与统计学院教授,博士生导师。2011年毕业于明升88计算数学专业,先后在新加坡国立大学、南洋理工大学、美国南卫理工会大学从事科研工作。目前主持国家自然科学基金优秀青年基金项目和面上项目各1项,入选“湖湘青年英才”支持计划,现任中国数学会计算数学分会理事。

2020年-2021年主持国家自然科学基金优秀青年基金项目1项,共完成学术论文10篇,其中已发表SCI二区以上论文8篇。

汪波教授从读博士开始就一直从事数值模拟算法的设计、实现与分析研究,在分层媒质快速多极算法、麦克斯韦方程组间断有限元方法、复杂散射问题高精度数值算法等领域做出了一系列重要成果。所提出的分层媒质快速多极算法,解决了困扰快速多极算法领域三十多年的一个重大难题,极大拓广了经典快速多计算法的应用范围,对电子自动化设计(EDA)软件的开发、新一代太阳能电池的研发等许多重要应用领域都将产生重大的推动作用。该算法的研究,得到了电磁计算领域著名专家美国工程院院士W. C. Chew教授等的高度评价。此外,美国德克萨斯州南卫理公会大学还特别报道了这一新算法。2020年1月美国工业与应用数学会新闻杂志《SIAM NEWS》也转载了这一报道,具体详情请查看以下链接:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-12/smu-sde121819.php

https://sinews.siam.org/Details-Page/siam-unwrapped-january-2020

目前国内多家从事应用软件开发的公司对该算法表示出了浓厚的兴趣,开始跟汪波教授洽谈合作,计划将新算法用于开发新一代高性能电磁计算软件。

近年来,我国工业软件严重依赖从国外购买的现状饱受社会批评,大家耳熟能详的绝大部分大型应用软件都是由国外的公司开发。我国作为世界头号制造业大国,制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。 要实现制造业的可持续发展,作为工业制造核心技术之一的工业软件必须摆脱对外依赖,并且做大做强。目前国家也开始重视这一问题,针对我国工业软件受制于人的重大问题以及制造强国建设的重大需求,由科技部制定的国家重点研发计划已启动实施“工业软件”重点专项。围绕工业软件及数字生态前沿技术、产品生命周期核心软件等技术方向支持了一批科研项目,拟投入经费达1.92亿元。

工业软件研发领域的振兴需要国家的重视和投入,但最终还得依靠广大科技工作者和工程技术人员的不懈努力。众所周知,软件的核心是算法,有了好的算法,很多原本很难解决的问题可以更高效地解决,甚至很多原本解决不了的问题都可以迎刃而解。例如:没有快速傅里叶变换,就不可能有对大量声音、视频信号的实时处理;没有快速多极算法,就无法实现大量粒子间相互作用的快速计算。算法的基本原理则是数学,如:快速傅里叶变换的基本原理是三角函数的周期性、快速多极算法的基本原理是格林函数的多极展开公式以及收敛性理论。

汪波教授与合作者瞄准分层媒质中偏微分方程格林函数多极展开公式的推导这一数学难题,经过几年的潜心研究,提出了一套全新的数学方法,推导出一系列新的数学公式,并建立了相应的收敛性理论,从而彻底解决了这一数学问题。有了数学理论的突破,很自然地就开发出了分层媒质中的快速多极算法。这一基础算法不但可以直接用于高效地解决EDA软件中的寄生参数提取问题,还可以广泛地应用到其他需要对分层媒质中的电磁场进行仿真的工业软件。据了解,在新一代太阳能电池开发、生物中的离子通道模拟、新材料的设计与开发等领域都急需这样的快速算法。这一研究成果彻底解决了困扰快速多极算法研究领域近三十年之久的重大难题,受到了广大同行的高度认可。汪波教授也因此成功获得了国家自然科学基金优秀青年基金。为了将算法真正用于满足国家重大需求和解决卡脖子问题,汪波教授正与华大九天、九同方等软件公司的开发团队洽谈合作,计划将新算法用于实际的工业应用软件的开发。

作为在高校工作的科研人员,汪波教授始终坚持教研相辅相成的科研理念,积极承担本科生核心基础课程《高等代数》《线性代数》《数值分析》和研究生核心基础课程《偏微分方程》等的教学工作。在教学过程中,始终坚持以培养学生为中心,注重学习与科研相结合,积极鼓励学生参加自己的研究项目,努力为学生的发展谋出路,多次为优秀本科毕业生找工作和继续深造进行极力推荐。对研究生的培养更是尽心尽力,从学习到做研究都是全程关注、积极指导。目前为止,已培养毕业硕士研究生7人,现有在读硕士研究生3人,作为共同指导老师协助培养毕业博士研究生2人,在读博士研究生2人。所在研究生导师团队还荣获了河南省首届“优秀研究生导师团队”荣誉称号。

汪波教授治学严谨、成果丰硕,相信在他不断地努力之下分层媒质中的快速多极算法一定可以在国产工业软件的开发中大放异彩。未来他还将带领学生潜心科研、负重前行,在高性能数值算法领域实现自己更大的人生追求。

编辑:李欣茹

责编:马铁泉

审核:陈丽荣



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