计算科学的乐趣

准备念研究生时，面临选专业方向，要么实验，要么理论，当时我的成见是：实验太恐怖，满是复杂的仪器和枯燥重复的过程；而理论，虽然我并不讨厌漫长的推导，但似乎见不到其用途。询问一位老师，他建议计算。这位老师的专业是计算物理，他经常在上课时介绍各种各样的科幻小说，他精通各类游戏，据说秒杀了我们上届，上上届所有人。他说，计算就是，把理论当作科幻小说看，把计算软件当作游戏来玩。我才知计算科学的存在，且听起来很有意思。

一个有趣说法，人类的科学起源于计算。相较于观察，计算更容易界定，最早的计算就是算数，它是“人类把自己从对大自然的恐惧中解救出来的第一个方法”。随着人类的进步，面临的计算问题也越来越复杂，我想手动计算的极至应该是上世纪60年代我国科学家成功把火箭和导弹“算”上天，后来我们就变“懒”了，因为计算机出现和迅速普及。这也催生了计算科学。

计算材料学作为计算科学的一大分支，是个更古怪的东西，它是一个严重交叉的学科——数学，物理，化学，生物，计算机……有趣的是，DFT（密度泛函）理论的创立者Walter　Kohn研究了一辈子理论物理，最后却得了个诺贝尔化学奖；不少数学家在计算材料领域“玩”得不亦乐乎，弄出许多算法，却苦了我们这些刚入迷者；许多拿了计算材料学博士学位的人轻松转行去了IT行业。此领域的研究者需游走于各领域，汲取相关知识并融汇到一起。好比古时武林高手，集各门派武功于一身。

理论上，计算机几乎可以模拟任何东西，小到原子分子，大到飞机火箭，即任何体系的任何性质！当然这有点言过其实，对于复杂体系，计算机的能力或我们的方法都有待进一步改进。相较于实验科学，计算的一个重要优势是，成本很低。只需支付服务器和计算软件的费用即可。那么即使你是个没有什么经费的“菜鸟”研究人员，也能顺利进行科研工作，凭自己的能力风生水起。

现今十分流行的概念“云计算”，就类似我们的工作方式：将计算任务在自己的PC上编辑好，投放到云端（即服务器，或称超级计算机）进行高速计算，之后将计算结果返回到我们的PC中。即无论你在地球哪个角落，只要能连接互联网，就能进行科研工作，可以整天宅在家里科研，也可以一边旅行一边科研。

（选自2012年11月26日《光明日报》，文字有删减）