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MOTD: 以文入道
磐石的解,过得了Lax吗
发信人 null2006 · 信区 天机宗(数理) · 时间 2026-05-13 09:02
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null2006
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磐石100在湍流和临近空间上的表现确实亮眼,算力堆出来的精度让人羡慕。但作为一个被导师push过无数数值实验的延毕老生,看到这种黑箱模型反而有点PTSD。

传统数值分析有Lax等价定理保底:相容加稳定等于收敛,这是PDE数值解的底裤。磐石用Transformer去逼近解流形,再挂上物理约束,本质是把变分原理神经网络化,在无限维空间里做数据插值。训练loss降得漂亮,但泛化边界在哪?遇到训练分布外的边界条件,输出可能还在函数空间里,却偏离了物理真解——这就像你debug时单元测试全过,集成环境一跑就崩,因为边界case根本没覆盖。

我不反对AI求解,只是警惕算力崇拜架空数学严谨性。如果磐石要托住真正的科学计算,得先回答:它的收敛性,有定理保证吗?其实还是只能靠堆数据去“感觉”?

oldschool_bee
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小友这帖子让我想起八十年代在计算所的时候,冯康先生给我们讲有限元,底下有个年轻助教也是这么问的:“收敛性证了吗?”

冯先生笑了笑…,说你先跑起来,跑通了再回头找证明。话说回来后来果然,有限元的数学基础是七八年后才完备的。科学这事儿,有时候是实践先跑,理论在后面追。

你提的Lax定理确实是定海神针,但别忘了那是对线性问题而言。湍流这种强非线性,传统数值方法的收敛性也未必干净。磐石这条路,与其说是取代数值分析,不如说是在开辟新战场。至于泛化边界,这个问得好,确实需要时间来回答。

p.s. 你导师push你做数值实验的样子,让我想起当年被冯先生盯着改程序到凌晨三点 (^_^)

daemon_69
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试试在边界条件上做adversarial sampling,类似fuzzing测试,能暴露不少泛化漏洞。我们之前训PINN,用Latin Hypercube撒点比均匀采样稳一个数量级,磐石应该也适用。

bored_128
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old_school bee前辈这番话让晚辈想起自己当年调试游戏里的碰撞检测,为了过“相邻格子边界穿越”这种边缘case,简直跟楼主被导师催进度的感觉如出一辙——那会儿代码跑不出结果急的抓耳挠腮,现在想想倒比玄学推导方程有趣多了哈哈哈。前辈提到的fuzzing思路也提醒我:要不要周末拿麻将牌局数据搞个adversarial demo?刚好练手又能复盘昨天输钱的手气~

nosy_2005
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楼主这PTSD我懂,literally懂。吧

我在前司卷生卷死那几年,组里搞过一阵AI辅助CFD,老板张口闭口"端到端求解",结果我们拿一个经典的cavity flow去测,训练loss漂亮得跟婚纱照似的,一换到高雷诺数直接给你编出个不存在的涡街结构。太!当时 senior 怎么说的?“数据里没教过它”——这话我记到现在。

但我今天想聊点你们可能没注意到的。你们有没有看过磐石那篇论文的附录?它那个物理约束loss的权重设计,我怀疑是门玄学。不是,真的,我扒过他们放出来的config,壁面边界条件权重设了0.1,质量守恒权重却是1.0,这种数量级差异背后到底是调出来的还是推出来的?我有个师兄在Industry,说他们内部其实有套"收敛性判据",但死活不肯放出来,只说是"工程经验"。

等等,这我就来劲了。你们知道吗,传统数值分析里我们至少知道CFL条件在哪,时间步长超了就是会炸。但磐石这种架构,它的"稳定性"到底对应什么?我听过一个八卦,说他们团队在内部测试时,对某些初始条件会输出物理上不可能的负温度场,处理方式不是修正模型,而是加了个后处理clip——这算哪门子收敛性保证?

不过我也要补充一点,老蜜蜂在1楼讲冯康先生那个故事,我倒是想起另一茬。有限元当年能成,很大程度上是因为变分结构给了数学抓手,能量泛函天然就是个lyapunov function。唔磐石现在玩的这套,把PDE约束嵌进loss,本质上是想造个neural lyapunov,但Transformer那个attention机制在非线性传输下的耗散特性,有人认真分析过吗?我搜了一圈,只看到两篇预印本,还都是实验性的。

说到泛化边界,daemon_69提的adversarial sampling是个好方向,但我想追问得更深一点。传统数值方法的收敛是有谱的,你加密网格、提高阶数,误差怎么走得明明白白。磐石的"收敛"如果存在,是不是得重新定义?比如不是mesh refinement,而是model capacity和training data的joint scaling law?哈哈哈我去年冥想的时候瞎想过,也许该学统计物理那套,搞个neural RG(重整化群),看看不同尺度下的effective theory怎么衔接。
话说
怎么说还有个事不知道该不该说,我听说国内有个组在做"可证收敛的神经网络PDE求解器",思路特别复古——直接把Galerkin方法用神经网络参数化,基函数是可学习的,但整个框架卡在Sobolev空间的误差估计里出不来。这种路线可能跑不出磐石那种惊艳的demo,但万一成了呢?科学计算这行,有时候慢就是快。呢

最后歪个楼,楼主提到被导师push数值实验,我好奇你们有没有遇到过更魔幻的——我导当年让我手动验证一个三维非结构化网格上的离散散度自由条件,我literally在纸上画了一个月网格,画到去做瑜伽的时候看啥都是六面体。后来?后来我发现那个离散格式本身就有bug,白画了。所以你说算力崇拜有问题吗,当然有。太!但完全不要算力,回到纸笔推演,也未必是解药。

那个负温度场的八卦,有知道内情的吗?展开讲讲?

wise
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以前跑网约车,有个搞金融的乘客跟我聊过一件事。他说他们那行早年间搞量化,也是堆模型堆到天上,回测漂亮得不像话,真到实盘——你懂的。
话不能这么说
我那时候年轻,插了句嘴,说那你们不验证吗?他笑了,说验证个屁,先跑起来,跑崩了再修。有一说一后来那哥们转行了,开了家小酒馆。

磐石这事,我想的是,当年有限元那帮人不也被骂过不严谨。但有个区别——有限元的误差是可以一层一层剥开的,你知道哪里糙了。其实磐石这个黑箱,你剥开看见的是权重是调参是玄学,这就有点……怎么说呢,像开盲盒。

我在北京拉活那三年,见过太多"先跑起来"最后跑没了的。不是唱衰,就是觉得,底裤这东西,可以暂时不穿,但不能永远找不着。坦白讲

别急对了,楼主你导师还缺不缺干活的?我车开得挺好。

coder2000
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nosy_2005,你提到的那个权重配置我仔细看了。壁面边界0.1 vs 质量守恒1.0,这个比例不是玄学,是他们在multi-task learning里没处理好gradient magnitude balancing。简单说

我之前在莫大数值实验室帮师兄调过一个类似的PINN,当时也是物理约束权重设得随心所欲,结果loss表面出现大量local minima,梯度下降直接卡在非物理解上。后来我们用了一招:对每个loss term算gradient norm,然后动态rescale让它们在同一数量级。这个trick来自GradNorm算法,2018年的工作,但磐石的论文里完全没提这茬。

你说的负温度场clip,这个更严重。后处理clip本质上是把模型的failure mode藏起来了,就像你写了个segfault的程序,然后加个if判断"如果指针是NULL就跳过",问题没解决,只是不让它crash。正确的做法应该是在loss里加temperature positivity constraint,用softplus或者直接在输出层做变换,保证物理上有界。

不过话说回来,我理解他们为什么这么做。工业界deadline压着,能跑就行。我在前司做数值模拟的时候,PM才不管你收敛性证明,他要的是明天demo能出图。这种情况下,clip就是最快的hotfix。但长期来看,这种技术债会越滚越大,最后整个模型变成一坨不可维护的spaghetti code。

Друг, 你那个cavity flow的例子我也遇到过类似的。我们当时用PINN算N-S方程,Re=100的时候完美,Re=400就开始编造涡量场。后来发现是training data的采样密度不够,在边界层区域欠采样了。你前司那个senior说得对,“数据里没教过它”,但更准确的说法是:模型在相空间里没见过那个区域,所以外推全靠猜。

有个问题想问你:磐石那个config里,他们用的是什么optimizer?如果是Adam,那beta参数怎么设的?我怀疑他们在训练后期没切换到SGD做fine

sage_259
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wise兄,你提到开盲盒,我倒想起一桩混凝土的事。

零几年我在大阪看安藤的光之教堂,墙体表面那些细微的色差和气孔,工人说那是配比出了点误差——水多了半升,搅拌时间短了两分钟。结果那面墙的光影反而比图纸上算出来的更活,像有呼吸似的。

磐石这事儿,或许误差不一定是敌人。你拉活时见过的那些"先跑起来最后跑没了"的…,多半是连自己在哪条路上跑都没搞清楚。但要是知道黑箱的边界在哪儿,那黑箱本身也是种工法。有限元当年剥得开,是因为它本就是从连续介质力学一层层剥出来的。磐石这玩意儿,根基不一样,拿同一把刀去剥,剥出血来也正常。

那哥们开的酒馆在哪儿?有机会去喝一杯。

quill__59
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nosy_2005,你提到的那个cavity flow在高雷诺数下编造涡街结构的事,让我想起去年秋天在东京电玩展上试玩的一个独立游戏。

那是个模拟江户时代街巷的步行模拟器,画面美得让人心颤——石板路上的水洼倒映着灯笼,风铃在檐角轻轻摇晃。我在虚拟的巷子里走了快二十分钟,沉浸感拉满。然后我发现了一个细节:所有店铺的暖帘都在以完全相同的频率摆动。

就是那一瞬间,整个世界的真实感碎了。嗯…我知道那是布料模拟的物理参数被统一设了值,训练loss大概也漂亮得像婚纱照。但当你的眼睛捕捉到那个整齐划一的摆动时,所有那些精心堆叠的细节——水洼、灯笼、风铃——突然都变成了舞台布景。
说实话
这大概就是你说的“数据里没教过它”的另一种版本。其实模型学会了暖帘应该摆动,但没有学会不同材质、不同位置、不同风向下的摆动应该有参差。而正是那些参差,才是我们称之为“真实”的东西。

你扒的那个config,壁面边界0.1、质量守恒1.0的权重差异,我看了反而觉得有点意思。这不像玄学,倒像是某种经验主义的诗学——就像老裁缝知道肩线要留多少余量,老茶客知道水温要低几度。他们可能说不清为什么,但手上知道。我猜磐石团队内部那套“收敛性判据”,大概也是这个路数:跑崩了太多次,最后手上有了感觉。

但你说的负温度场靠clip处理,这个确实让人皱眉。这不像裁缝留余量,更像是衣服破了打个补丁,然后说“你看,不漏了”。补丁当然有用,但它没有回答“为什么破了”这个问题。

仔细想想不过话说回来,我倒是想起一件事。话说回来我高考复读那年,数学老师是个快退休的老头,他有个习惯:每次讲完一道难题的标准解法,都会在黑板上再写一个“野路子”。他说标准解法是给你们考试的,野路子是给你们活命的。后来我上了大学,学数值分析,发现有限元、有限差分、谱方法,当年哪个不是野路子出身?

磐石现在大概就处在这个阶段。它那个clip处理当然不优雅,但也许就像当年有限元刚出来时,人们也不知道形函数的阶数该怎么选,只能靠试。理论总是在后面追,追上了就说“你看,我早就知道”,追不上就说“你看,我早就说过”。

只是追的过程中,那些在高雷诺数下凭空出现的涡街结构,那些被clip强行按住的负温度场,它们像什么呢。像游戏里那些整齐划一的暖帘,像复读那年我做过的一道错题

melody_2004
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daemon_69兄这个Latin Hypercube的法子,让我想起小时候练字的一件事。

那会儿临《兰亭序》,老师说你别光盯着每个字看,要看整体章法,看字与字之间的“气”是怎么流动的。我当时不懂,就死磕单个字,结果写出来每个字单独拿出来都挺像那么回事,连成一排就怎么都不对劲。后来老师让我用铅笔在纸上打格子,不是均匀的田字格,而是按照原帖字距画出疏密不一的区域——他说这叫“随形布势”。

你刚才说的Latin Hypercube撒点,本质上不就是在参数空间里“随形布势”吗?均匀采样像是打田字格,每个方向等间距,看着规整,但高维空间的角落你永远摸不到。Latin Hypercube的聪明之处在于,它保证每个维度上的投影都是均匀的,同时又让点与点之间的组合足够散开——就像临帖时既照顾单字结构,又不丢通篇气韵。

btw,你们做adversarial sampling的时候有没有试过在边界附近故意放一些“反物理”的样本?不是那种明显超出域外的,而是刚好卡在物理约束的模糊地带。我之前帮一个做计算流体的师兄打杂,他让我在壁面附近加过一种奇怪的扰动——速度方向指向壁面内部,但幅值极小,小到数值上几乎可以忽略。结果PINN在那个区域给出的压力场直接漂了,漂得很有诗意,像是水流撞上石头之前突然忘了自己该往哪拐。

这让我想起另一个事,跟数值无关。去年冬天温哥华下了一场冻雨,我半夜从图书馆骑车回家,路面结了一层透明的冰。路灯照上去,整个世界像被裹在琉璃里。我骑得很慢很慢,因为你知道冰在那里,但你看不见它——你只能从轮胎偶尔的轻微侧滑中感知到它的存在。数值模型泛化失败的时候,是不是也是这种感觉?loss曲线看着光滑得像那层冰面,但底下藏着你看不到的裂缝。话说回来

说到这儿突然有点想念北京的火锅了。以前在国内读本科的时候,冬天跟室友去五道口那家老灶,锅底沸腾的时候红油翻滚的样子,某种意义上也像个湍流模型——你知道它香,但你很难精确描述那个香味在空气里是怎么扩散的。

抱歉跑题了。daemon_69兄说的fuzzing思路确实好,像是给模型做了一场“压力测试”。只是我在想,找到了漏洞之后呢?补上这些漏洞,会不会又生出新的盲区?就像我补完《兰亭序》里某个字的笔法,回头一看,通篇的气韵反而断了。

也许数值求解这件事,自古就是一场跟未知的周旋。我们所能做的,不过是让撒下去的点更聪明一些,让泛化的边界更宽一寸。

夜很深了,温哥华这边在下雨。

root2001
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你说的这个黑箱像盲盒的问题,去年我组里做PINN可解释性项目的时候刚好踩过同款坑。
一开始也觉得注意力权重全是乱的,调参全靠碰运气,后来试了把Transformer的attention层输出和流场POD分解出来的主导模态做关联匹配,能对上72%的高能量结构,哪块权重对应边界层流动,哪块对应涡脱落,门清。这就像你debug没开-g参数,拿不到core dump的堆栈,自然觉得crash是玄学,把调试符号加上,哪行越界哪内存泄漏一眼就能看见。根本不是完全摸不着的玄学,只是之前没人想着把NN的可解释性工具和流体的传统分析方法结合而已。
你说的量化回测崩的事,现在CFD+AI圈已经把OOD测试当顶会投稿硬指标了,没放分布外边界条件的测试结果,编辑直接打回,比当年量化圈的自律性强多了。
对了,你说你车开得好?我组里现在刚好缺个能跑不同工况下的外场采样的,车技稳优先,补贴按小时算,比跑网约车赚得不少,感兴趣私。

potato2001
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笑死,我导师当年逼我跑数值实验,结果我跑崩了,他直接说“你这代码还不如磐石的黑箱靠谱”。现在想想,那时候真该学学冯康先生那句“先跑起来”,虽然现在回头看,数学严谨性确实不能丢,但有时候,跑通了在回头找证明,也是一种智慧。

duckling_x
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哈哈哈哈你这找工作的姿势也太野了吧 还自带司机buff是吧
btw我之前在米国读硕的时候组里真有个量化转来搞AI求解PDE的博后 天天跟我们吐槽说这玩意比他之前写量化策略还玄 训练集猛如虎 一到没见过的边界条件直接拉胯 上次他跑个翼型绕流 直接给我整出个向上的升力系数比民航起飞还大 差点没把导师气得把他服务器停了
你说的底裤那个比喻真的绝 我现在每次训模型都提前捏三个完全不在训练分布里的测试用例 生怕哪天投出去的paper被审稿人抓着泛化性骂 真的PTSD了
哦对 你要是真来上海给楼主导师干活 能不能顺路载我去松江那家藏得很深的芝士酒窖啊 我上周跟着导航绕了三圈都没找着门 谢了啊兄弟

haha__us
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Latin Hypercube这个我熟!在非洲那会儿跟UN做基建水文模型…,采样点撒得稀碎,后来换LHS确实香

不过adversarial sampling训PINN这个idea,你们是怎么设计perturbation的?物理量纲不统一的话扰动幅度咋normalize,好奇这个trade-off

(以及你们PINN跑下来计算时间真的比传统solver快吗 还是只是训练完inference快?之前试过几次感觉前期调参肝到秃头
话说
签名档:

lol18
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wise老哥这转行小酒馆的哥们让我DNA动了

真的假的当年在肯尼亚工地,隔壁项目组搞BIM的也是这套"先跑起来",模型渲染得跟科幻片似的,真到浇筑那天,钢筋间距和图纸差了八厘米。总监蹲在尘土里抽烟,说了一句话我到现在记得清楚:电脑里没塌的楼,现实里塌了算谁的

你说有限元能一层层剥,这太关键了。我后来补数值分析课的时候就想,老祖宗搞出这套误差估计,不是为了好看,是为了让你在算不动的时候知道"算到这里我可以停了"。磐石现在给我的感觉就像我修图——拉完饱和度觉得颜色炸裂,放大一看噪点全爆,但缩略图确实挺唬人

不过话说回来,我在ICU躺着那阵子倒是想通一件事:有时候底裤确实可以找得慢点,但得确认它存在。最怕的是有人告诉你这裤子根本不用穿,那叫行为艺术不叫科学

你问楼主导师缺不缺干活的,我替楼主说了,这种会push人的导师,你车开得再好他也得先让你跑三个月代码再说。但说真的,北京拉活三年还能保持这种清醒,你这网约车开得比某些课题组组会都有价值

下次回国请你吃日料,就那种omakase,没有菜单,上啥吃啥,跟磐石似的,看主厨心情

clover_owl
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楼主提到的PTSD我懂!研一那年跟着导师跑DNS模拟,连续三周调试参数都对不上文献数据,每天对着散点图焦虑得睡不着。后来发现是入口湍流强度设置偏差0.3%——那种被数值方法“背叛”的无力感至今记得。

不过啊,现在的AI模型或许正像当年初学有限元时的我们:知道它能用,但还不太敢全信。这种谨慎特别珍贵,毕竟科研容不得半点马虎。只是希望未来某天,当我们回望现在这些“黑箱”,也能像后人看冯康先生当年的手稿一样,既敬佩又感慨

noodle_cat
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哈哈开酒馆那哥们我懂,我以前差点把退学变成职业电竞,后来还是靠写游戏脚本捞着口饭吃的。你这"先跑起来"我熟,当年我们那个开源物理引擎,刚上线那会儿谁管你碰撞检测有没有证明啊,玩家穿模了在修呗,结果有次更新直接把角色发射到地图外去了,论坛骂了三百楼。

不过你说有限元能一层层剥,我好奇啊,现在磐石那个黑箱,要是真像你说的"底裤暂时不穿",那它穿不上的时候是谁兜底?以前我们做游戏物理,最后兜底的是玩家存档(

对了你车开得咋样,天津这地界限号能接上活吗

meh_owl
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哈哈 黑箱模型像抽卡 SSR概率写3%但你就是抽不到 边界条件就是歪掉的池子

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