計算思維
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電磁仿真第一步：領悟仿真計算的邏輯思維
電磁仿真第一步：領悟仿真計算的邏輯思維（免費）【已結束】 直播時間：2022-09-13 19:30 課程背景： 怎么成為一名合格的電磁CAE工程師？除了軟件操作的熟練度、扎實的理論基礎之外，你是不是依然不知道如何下手？很多人覺得仿真計算的第一步是幾建模，并不是。
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她熱衷于教學，即使是對于自己的數學課堂之外的學生，她一樣滿懷熱忱，這也正是她創立CT@TP（計算思維@TorreyPines）的原因。CT@TP是一個計算思維俱樂部，旨在培養學生"如何提出問題，如何把問題用計算機可以理解的方式提出以便讓其來解決問題"的能力。
Abby不僅想將計算思維普及到自己的課堂之外，還想將Mathematica——這個自己數學課上使用的主要工具，介紹給高中一年級和二年級的學生。讓學生提前了解他們將在高中三、四年級使用的學習工具，同時培養他們的計算思維，這真是一舉兩得，尤其是與那些自己都沒有時間學習Mathematica的老師相比。
Abby自1992年就是Mathematica用戶了。在2016年Wolfram技術大會上，她親眼目睹了Wolfram語言可用于計算思維的各種創新方式（參見“
Stephen Wolfram 的博客：如何訓練孩子們的計算思維“
），她深受啟發, 創辦了計算思維俱樂部。最初的俱樂部, 稱為Wolfram語言研討會（Wolfram Language Workshops）, 大約每月舉行兩次非正式會議, 并使用Stephen Wolfram的《Wolfram語言入門》作為他們在計算世界探索的指南。
但問題來了，不僅是沒有定期安排的會議時間，俱樂部學生領袖的早期高年級倦怠癥也漸漸顯現。Abby發現, 她需要為俱樂部提供比《Wolfram 語言入門》所能提供的更強大的結構和動力。參加Wolfram 語言研討會的學生需要更好地了解計算思維的更大圖景，以便從書里提供的示例中找到靈感。要做到這一點，Abby 實際上需要準備另一門課。
由于這些挑戰，俱樂部一直處于停滯狀態，直到Abby參加了2017年的Wolfram技術會議，她在會上獲得了重啟俱樂部所需的動力和工具。
展開 它只是表明，即使你學的是傳統上的"非技術"科目，也并不意味著你不可能成為像"受過科班教育的"IT精英那樣的計算型思考者。計算型思維橫跨所有學科，Peter 通過他的教學有效地將這一點傳達給了他的學生。
Chris Reed
Chris Reed 博士是一位應用數學家，曾在航空航天公司（the Aerospace Corporation）從事多個領域的各種有趣項目的研發。從1988年使用我們的技術至今，他多年來向無數同事介紹Mathematica 在航空航天領域的應用，現在它已成為該公司的主要應用軟件。
有趣的是，Chris 的許多項目都涉及代數計算，這在傳統上往往會選用數值方法來解決，Wolfram 語言作為一種符號式語言，提供了一種獨到的解題方法。
Chris 多年來曾多次參加 Wolfram 技術大會。他用 Wolfram 語言分析包括衛星運動問題在內的各種有趣問題，找到了一種比傳統方式更節省燃料的方法， 這意味著更大的有效載荷。另外，他還使用Wolfram 語言為其他公司創建排隊模擬和管理系統。
Tarkeshwar Singh
Singh 博士就職于芝加哥的一家自營交易公司 Quiet Light Securities。該公司從事指數期權和其他市場交易。當公司剛剛起步時，交易仍然是一種體力活動，人們涌進交易大廳通過手勢操作表明他們是買入還是賣出，所以看一下 Quiet Light 的發展歷程是很有趣的，因為它已經轉變為計算型交易的公司。
這一轉變由 Singh 博士帶頭，使用 Wolfram 語言和可計算文檔格式（CDF）在 Quiet Light 實現了自動化操作。Singh 博士正在從零開始，努力構建一個自動化的交易系統。
展開 舉例來說如果你創建的模型需要計算工程量，那么你在創建模型的時候就不能只有設計師思維，必須是工程量計算的思維和模型創建原則。很多人都誤以為能創建BIM模型就能提供BIM服務，這個是非常錯誤的；創建正確的BIM模型只是最基本的，能提出合理化和優化建議，以及前瞻性問題發現，最終還是離不開專業化團隊的智慧經驗。
為了更好的規范BIM，促進其穩定有序發展，2017年5月，住建部正式批準《建筑信息模型施工應用標準》為國家標準，自2018年1月1日起實施。2017年10月，上海市人民政府辦公廳印發《關于促進本市建筑業持續健康發展的實施意見》提出，到2020年，上海市政府投資工程全面應用BIM(建筑信息模型)技術，實現政府投資項目成本下降10%以上，項目建設周期縮短5%以上，全市主要設計、施工、咨詢服務等企業普遍具備BIM技術應用能力，新建政府投資項目在規劃設計施工階段應用比例不低于60%。
這些政策的出臺對BIM及房地產都產生了一定的影響。孫亞莉作為國內首批官方認證BIM專家，參與起草了國家級P-bim標準，主編了中國首部BIM應用指南《上海市建筑信息模型應用指南2015（版）》和2017版。她指出，一項新技術的發展和推廣，肯定離不開政府的支持和相應的政策鼓勵。在BIM技術的推廣上，政府有效的發揮了兩方面的作用：一是帶頭示范，起到正面引領的作用；二是出臺鼓勵的政策和相應的標準；比如新加坡政府為鼓勵企業應用BIM技術，直接獎勵容積率。在國內，上海市政府推行BIM的力度比其他城市都要大，目前相應的標準和指南都已經落地。在裝配式保障性住房的BIM應用上，給予全過程25元/平米的補貼。目前浙江、福建、深圳、廣州等地方政府都有出臺相應的政策和標準。這些政策的出發點都希望推動BIM在房地產上的應用發展。
BIM必定是建筑業未來發展的趨勢。
展開 在《數字孿生體的超級大腦》一文中，我們展望了如果賦予可以思維、計算和預測的左右大腦，數字孿生體將會怎樣。在《數字孿生體進化論》一文中，我們提出：數字孿生體將進化為物理世界的先知、先覺甚至超體。
今天，人的大腦能否被100%激發不得而知，人的思想何時能直接進入網絡，也還是未知數。但通過駕馭進化為超體的數字孿生體，人可以成為物理世界的超體。這個駕馭的媒介就是數字孿生體的人機交互界面。
在對數字孿生的研究與思考中，我們得出了一個基本的論斷：數字孿生體是個具有社會性的生命體。前面幾篇文章，我們分別介紹了數字孿生體的軀體、神經系統、超級大腦，以及基因系統。這些系統的特性，使得數字孿生體獲得了感知、思考、推理、判斷、預測等等能力，具有了生命體的特征，感興趣的讀者請參見“延伸閱讀”，這里不做詳細復述。本文說說數字孿生體的人機交互特征。作為數字孿生系統應用的重要組成部分，人機交互更像是數字孿生體的“五官”,但又超越五官所能提供的功能，將數字孿生體的應用推向極致。
1.虛擬現實技術：超體體驗
人機交互是人類與數字模型打交道的直觀可視化界面。這里可以展示數字孿生體的數據，了解數字孿生體的狀態，也可以操作和干預數字孿生體，同時實現對物理對象的干預。
數據的可視化展示技術以及虛擬現實技術是人機交互的兩個重要技術。數據的可視化展示技術將數據和信息輸出為高清、直觀、可視化的、可交互的圖形圖像，通過對數據的操作可以實現與數字孿生體乃至物理對象的操縱。虛擬現實（包括VR、AR和MR）提供的深度沉浸技術讓人類與數字世界交互模式可以與物理世界類似。
我們把這種特性稱為“五官”。
展開 而要在這方面取得成功，知識廣度和思維清晰度將很重要。而當談到思維清晰度時，在現代又出現了一些新的東西：計算思維的概念。在過去，我們有像邏輯和數學這樣的方式來構建思考。但現在我們有了一些新東西：計算。
這是否意味著每個人都應該學習一些傳統的編程語言呢？不是的。傳統的編程語言是關于告訴計算機用它們的術語做什么。是的，很多人今天都在做這個。但從根本上來說，直接自動化的時機已經成熟（正如 ChatGPT 的例子所示）。而長期來看重要的是另一件事。它是將計算范式作為一種結構化的思考方式，不是思考如何操作計算機，而是同時思考實體事物和抽象事物。
而且，擁有一種計算語言至關重要：一種用計算范式表達事物的語言。用簡單的自然語言表達簡單的“日常事務”是完全可能的。但是要構建任何嚴肅的“概念塔”，就需要更加結構化的東西。這就是計算語言的意義所在。
在歷史上，數學和數學思維的發展可以看做是一個粗略的類比。直到半個千年前，數學基本上必須用自然語言來表達。但是后來出現了數學符號，從而出現了更加簡化的數學思維方法，最終使各種數學科學成為可能?，F在，計算語言和計算范式也是同樣的道理。除了它是一個更廣泛的故事，基本上每個領域或職業“X”都有一個正在出現的“計算 X”。
在某種意義上，計算語言的重點（以及我在開發 Wolfram 語言方面所做的所有努力）是讓人們能夠盡可能自動地進行計算 X，并讓人們使用計算范式的全部力量來表達自己。
ChatGPT 之類的東西通過拼湊現有的人類材料（如數十億個人類寫的文字）來提供“類人 AI”。但是，計算語言使人可以直接利用計算，并具有做基本新事物的能力，這立即利用了我們定義知識策略的人類能力。
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而當談到思維清晰度時，在現代又出現了一些新的東西：計算思維的概念。在過去，我們有像邏輯和數學這樣的方式來構建思考。但現在我們有了一些新東西：計算。
這是否意味著每個人都應該學習一些傳統的編程語言呢？不是的。傳統的編程語言是關于告訴計算機用它們的術語做什么。是的，很多人今天都在做這個。但從根本上來說，直接自動化的時機已經成熟（正如 ChatGPT 的例子所示）。
對有限元計算中的工程思維這個主題寫點東西，拿到題目后突然意識到這個“命題作文”比較難寫。
一方面，有限元分析應用面很廣，涉及行業眾多，各行業關注的具體問題包羅萬象；另一方面，從事計算工作的人當中，有資深的計算分析專家，也有日常從事產品性能驗證的工程師，還有入行不久想了解和學習仿真技術的，當然還有更多對仿真分析感興趣的、還未走向工作崗位的在校研究生和本科生同學。
在《數字孿生體的超級大腦》一文中，我們展望了如果賦予可以思維、計算和預測的左右大腦，數字孿生體將會怎樣。在《數字孿生體進化論》一文中，我們提出：數字孿生體將進化為物理世界的先知、先覺甚至超體。
今天，人的大腦能否被100%激發不得而知，人的思想何時能直接進入網絡，也還是未知數。但通過駕馭進化為超體的數字孿生體，人可以成為物理世界的超體。
在2016年Wolfram技術大會上，她親眼目睹了Wolfram語言可用于計算思維的各種創新方式（參見“
Stephen Wolfram 的博客：如何訓練孩子們的計算思維“
），她深受啟發, 創辦了計算思維俱樂部。
計算型思維橫跨所有學科，Peter 通過他的教學有效地將這一點傳達給了他的學生。
Chris Reed
Chris Reed 博士是一位應用數學家，曾在航空航天公司（the Aerospace Corporation）從事多個領域的各種有趣項目的研發。
舉例來說如果你創建的模型需要計算工程量，那么你在創建模型的時候就不能只有設計師思維，必須是工程量計算的思維和模型創建原則。很多人都誤以為能創建BIM模型就能提供BIM服務，這個是非常錯誤的；創建正確的BIM模型只是最基本的，能提出合理化和優化建議，以及前瞻性問題發現，最終還是離不開專業化團隊的智慧經驗。
1936年，英國數學家、邏輯學家阿蘭·麥席森·圖靈從模擬人類思考過程和證明過程入手，提出利用機器實現邏輯代碼的執行，模擬人類的各種計算和邏輯思維過程。他用一條無限長的紙帶、具體進行操作的機械以及一張操作規則表，構建了一臺“解決任何可證數學問題”的“機器”，即后人津津樂道的“圖靈機”，它讓純數學的符號邏輯同實體世界之間第一次建立了聯系。
