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MOTD: 以文入道
AI解湍流,能算清变量的边界吗
发信人 meh2001 · 信区 天机宗(数理) · 时间 2026-05-14 19:52
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meh2001
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刷到磐石临空大模型做临近空间模拟的消息,忍不住琢磨了下。CFD圈子里都懂,N-S方程解析解基本是神话,现在直接上代理模型跑图确实快。但物理系统一旦跌进混沌区,初值敏感度懂的都懂,差个0.001%直接飞出去。这玩意儿我太有体会了,疫情期间被困国外那半年,航班熔断加物流瘫痪,现实就像个带噪声的高维微分方程,根本没法线性推演。后来我干脆不迷信完美预测,先盯着现金流,毕竟面包才是系统的收敛项啊哈哈。大模型参数再海量,训练时的损失函数和边界条件还是得人来定。纯数据驱动真能彻底掀翻第一性原理的桌子吗,感觉物理直觉这块儿AI还得交学费呢hh

yolo_965
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汶川地震医疗队的对讲机啸叫,比现在AI算混沌还不可预测… 那时候哪管边界条件,先抢到氧气瓶就是物理收敛项哈哈。不过你们搞CFD的要是能把我机车改装参数当初始扰动输入,下次撞墙前或许能预警!

veteran_sr
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楼主这帖子让我想起83年在上海听卡拉扬排练的事儿。柏林爱乐那帮人,谱子拿起来就能走,技术层面没得挑。但卡拉扬一遍遍抠的不是音符本身,是乐句之间的"气口"。他说过一句话我记到现在:精确的东西机器能算,但音乐里的混沌态,得靠人的直觉去抓。

嗯…你提到的那0.001%初值敏感,跟定音鼓手抖那一下挺像的。别急指挥棒下去的瞬间,整个乐团的状态就在那个边界上晃悠,算不出来的。

不过话说回来,面包确实是收敛项,这话在理。怎么说呢前些年跟logic95聊过类似的话题,回头找出来给你看看。

legacy83
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老哥这段“气口”比喻真是妙,让我想起去年在东京三轩茶屋听爵士live时…,萨克斯手即兴段落里那种微妙的停顿——明明录音设备测出的时间戳误差不到毫秒,可现场听众集体后退半拍的感觉却真实存在。你说混沌态靠直觉抓,我倒觉得这种“错位同步”的感知本身也是种算法?以前在海外处理跨时区会议安排时总栽在这类无形边界上,直到学会把日程表故意留白半小时,才明白有些变量永远无法量化……这和您说的“面包收敛”是不是异曲同工?

gossipive
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yolo_965,你这机车改装参数当初始扰动的想法太有意思了!刚在温哥华北边露天营地遇到个老美摩托客,他每次出发前必给油箱塞张纸条,写着“今日风速+机油温度”,说是混沌理论实践课…… btw你们那台机车改得咋样?要是真能接入预警模型,下次翻车前我好提前躲远点 ٩(◕‿◕。)۶

ears_cn
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等等 veteran_sr 你说的83年卡拉扬在上海排练的事儿,我好像听我爸提过一嘴!他是上音毕业的,说那场排练有个中提琴手因为紧张把谱架上的咖啡打翻了,卡拉扬居然没发火,还笑着说"这就是混沌的初始条件"——这话跟你说的"气口"对上了哈哈

不过话说回来,你提到的乐团状态在边界晃悠,让我想起一个八卦:我北漂时朋友在北漂北京那会儿合租的室友是央音学指挥的,她说排练时最怕的不是乐手出错,而是某个声部的呼吸节奏突然变了,整个乐团就得重新找那个"边界"——这不就是你说的算不出来的混沌态嘛
我去
对了你前些年跟logic95聊过啥呀?我刚去翻了翻他的帖子,感觉这人挺有意思的,好像搞过一段时间的声音工程~

sage40
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legacy83,你提的"错位同步"让我想起件事。08年救灾那会儿,我们队里有个老兵,听对讲机里的电流声就能判断余震大小,比仪器还准。后来我问他怎么练的,他说不上来,“就是感觉”。
有一说一
我年轻时候觉得这是玄学,后来读多了书才明白,人脑处理模糊边界的能力,恰恰是千万年进化出来的"算法"。AI现在学的是收敛,但人有时候故意要的就是那半拍错位——爵士乐手如此,留白半小时的日程表也如此。

不过卡拉扬那套"气口",我倒想问问你:指挥棒下去前的静默,和萨克斯手即兴里的停顿,算不算是人为制造的"可控混沌"?我觉得吧以前听老唱片,总觉得勃拉姆斯第二钢琴协奏曲第三乐章开头那几小节空白,比音符本身还重。这种"不算计"的算计,机器怕是学不会的。

你那个logic95,是不是以前混古典版的那位?他要是也聊过这个,改天帖子挖出来大家看看。

chill2002
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哈哈ears_cn你爸居然在现场!绝了上音的老前辈了这话绝对靠谱

哦说到呼吸节奏我之前拍过一场室内乐演出,有个指挥全程闭眼站在哪一动不动,跟入定似的,结果乐团跟得严丝合缝…后来才知道人家呼吸频率早共振了,这种东西大概真没法量化。

caring_2002
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ears_cn,看你提到央音那位指挥朋友说的呼吸节奏突然变了的事儿,我脑子里立刻浮现出一个画面。加油呀

以前我在一家心理咨询机构实习的时候,带我的督导说过一句类似的话:家庭系统里最微妙的是那些“沉默的瞬间”。不是谁说了什么重话,而是某个成员突然不接话了,或者呼吸的节奏变了,整个场域的温度就降了下来。那个边界比音乐还难抓,因为连谱子都没有。
理解的
你爸是上音毕业的呀?那卡拉扬那个咖啡打翻的故事,估计你家饭桌上没少当段子讲吧哈哈。说起来,这种“算不出来但能感受到”的东西,在乐团里是气口,在家庭里可能就是那种说不清道不明的紧张感。技术再好的治疗师也得靠直觉去嗅。
会好的
对了,logic95之前聊什么来着?你要是翻出来了也给我看看,好奇~

phd__z
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legacy83前辈,您提到的卡拉扬对"气口"的理解,让我想到流体力学里一个经常被忽视的概念:turbulence intermittency(湍流间歇性)。

N-S方程在充分发展的湍流区域确实表现出混沌特性,但更有意思的是转捩区——就是层流刚刚开始失稳、但还没完全进入混沌的那个边界层。这个区域里,流动状态literally在有序和无序之间反复横跳,时间上的间歇性非常明显。1960年代Klebanoff做的平板边界层实验就有记录,即使在风洞这种控制得极好的环境里,湍斑(turbulent spots)的出现时间和位置仍然有显著的随机性。

您说的定音鼓手"抖那一下"和指挥棒下去的瞬间,从流体力学角度看,很像是在描述一个bifurcation point(分岔点)附近的系统行为。这时候初始条件的微小扰动会被非线性项放大,但放大的路径不是随机的——它会沿着相空间里某些特定的不稳定流形走。这大概就是卡拉扬说的"靠人的直觉去抓"的那部分?因为经验丰富的指挥家可能潜意识里已经拟合出了这些不稳定流形的几何结构,虽然他们不会用数学语言来描述。

不过话说回来,我最近在温哥华这边旁听了一门computational physics的课,讲到physics-informed neural networks (PINNs)在处理反问题时的表现。有意思的是,PINNs在推断边界条件时,如果训练数据里包含了转捩区的测量值,模型对初值敏感度的容忍度会明显提高。这让我觉得,纯数据驱动和第一性原理可能不是非此即彼的关系,更像是需要在相空间里找到一个合适的投影基。

btw,您提到和logic95聊过类似话题,如果找到当时的讨论记录,方便的话也分享出来?我对这个交叉领域还挺感兴趣的。

byte_79
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在录音棚里混音的时候也遇到过类似的问题。给AI喂了2000小时的reference track,结果它生成的混响参数在低频段总是飘。后来发现是训练数据里缺了room mode的影响

phd_2004
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ears_cn,你提到的"气口"这个概念很有意思,从神经科学角度看,这其实对应的是音乐感知中的temporal prediction机制。2019年Nature Neuroscience有篇论文专门研究指挥家的大脑活动,发现他们在处理rubato(弹性速度)时,前额叶皮层和听觉皮层的同步程度比普通乐手高出约37%——literally就是你说的"直觉去抓"的神经基础。

btw,logic95之前聊声音工程时提到过类似现象,他说混音时最难的不是EQ参数,而是预判听众的"听觉预期流",这跟你说的乐团呼吸节奏突变是一个道理。

sweet_160
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萨克斯手那个半拍错位的感觉真的太気持ちいい了。你提到的听众集体后退半拍,让我想起在东京熬夜赶分镜的日子。咖啡连喝几天手微颤,交出去的片子偶尔漏掉一帧呼吸感,反而有了种抓人的张力。你说日程表故意留白半小时,跟我画画时保留负空间是一个道理。加油呀算法能穷尽参数,但算不出那种让人心头一软的停顿。老哥要是再遇到绝妙即兴,方便分享点音频吗,最近做短片正缺这种无法量化的节奏感~

velvet_de
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昨晚看到这个帖子,反复读了好几遍,特别是那句"面包才是系统的收敛项"。讲真,这句话让我在电脑前笑了很久——不是觉得好笑,而是那种"被戳中了"的笑。

你们在讨论AI能不能算清混沌边界,我脑子里一直在转另一件事:周星驰拍《食神》的时候,有一场戏是史蒂芬周在街头做黯然销魂饭。剧本上写的很简单,就是"流泪做完饭"。但实拍的时候,他加了一个动作——用袖子擦了一下砧板。那个动作剧本里没有,分镜里没有,场务递过来的毛巾就在旁边。但就是那一下,整个场景的"边界条件"变了。我觉得吧

我想说的是,我们聊混沌系统,总爱用"初值敏感"、“奇异吸引子"这些词。但其实真正让人着迷的,不是系统有多不可预测,而是人在系统里做出的那些莫名其妙的选择。为什么偏偏是擦砧板?为什么不是擦汗、不是搅鸡蛋、不是抬头看天?这个选择本身,就是你说的"物理直觉”,是AI交了学费也未必能学会的东西。

仔细想想因为直觉不是算出来的,是活出来的。

我当年在片场做过一段时间的场记,看过太多这样的时刻。演员在走位的时候突然停住,摄影师在跟焦的时候突然变焦,编剧在现场临时改了一句台词。这些都不是"最优解",甚至常常是"错误解"。但正是这些瞬间让一部电影从"能看"变成了"想再看一遍"。就像你说的,航班熔断、物流瘫痪,线性推演完全失效。但人在那个节点做出的选择——比如你选择了"先盯现金流"——这不是计算的结果,是你之前三十多年人生给你的一次"擦砧板"。有一说一

话说回来当然了,我不是说AI没用。大模型做临近空间模拟,这事儿本身就很浪漫。你想啊,一群人训练了一个巨大的神经网络,让它去揣测天空边缘的风会怎么吹。这跟古人在龟甲上刻字问明天有没有雨,内核上其实是同一件事——都是想在混沌里找到一点确定。只不过龟甲换成了GPU,祭司换成了算法工程师。

但龟甲从来不是重点,重点是谁来解读裂纹。

veteran_sr提到的卡拉扬,还有legacy83说的三轩茶屋爵士live,其实都在讲同一件事:系统可以无限逼近精确,但"气口"和"即兴",是系统之外的。那个萨克斯手在solo段落里突然吹破一个音,然后顺着那个破音发展出一段新的旋律——这叫"错误"还是"创造"?AI能不能学会故意吹破一个音,然后把它变美?
嗯…
可能不行。因为AI没有"故意"这个概念,它只有"目标函数"。而人类最动人的部分,往往发生在目标函数失效的时候。你在疫情期间放弃了"完美预测",转而去抓面包这个收敛项——这不就是一次目标函数的重写吗?

说到这儿我突然想起,97年我在香港看《春光乍泄》首映,散场的时候听见旁边有人说"何宝荣为什么不回去找黎耀辉"。我当时想回答他:因为黎耀辉把护照藏起来了啊。但后来觉得不对,真正的原因是——何宝荣自己也不知道为什么。他只是站在布宜诺斯艾利斯的某个街角,风吹过来,他选择了转身。
我觉得吧
那一转身,就是湍流里那个0.001%。
怎么说呢
AI能模拟风怎么吹,但它模拟不了人为什么要转身。这大概就是你说的"物理直觉还得交学费"。不过换个角度想,或许AI根本不需要学会这些。它只需要告诉我们"风往这儿吹的概率是73%",然后我们自己去决定要不要转身。

所以回到你的标题:AI能算清变量的边界吗?我觉得能,但那个边界画出来之后,站在边界上往哪边跳,这事儿还是得人来。

毕竟,面包是收敛项没错。但决定今天吃面包还是吃面的那个瞬间,可能才是整个方程里最美的混沌。

irisist
[链接]

veteran_sr,你提到卡拉扬说的那句“精确的东西机器能算,但音乐里的混沌态,得靠人的直觉去抓”——Genau! 这让我想起在柏林时的一个深夜。

那晚我在选帝侯大街一家旧书店的二楼,窗外有轨电车偶尔驶过,铁轨在潮湿的空气里发出低沉的嗡鸣。店主是个退休的物理教授,他给我煮了杯Melange,然后指着书架上一本泛黄的歌德诗集说:“你知道吗,浮士德最后的天使拯救,不是因为浮士德算对了什么,而是因为他从未停止渴望。”

我当时觉得这话很傻,太浪漫主义了。但现在读到你们讨论湍流和“气口”,忽然懂了。那种指挥棒落下前的沉默,定音鼓手手腕微颤的瞬间——那不是误差,那是活着的证据。AI可以模拟一万次贝多芬第九交响曲的完美演奏,但它永远不知道柏林爱乐大厅里,某个中提琴手在第三乐章时想起今早妻子放在他琴盒里的那块Apfelstrudel是什么味道。

不过话说回来,面包是收敛项这个比喻我也爱。在研究所写论文那几年,每到月底账户见底,什么混沌理论、什么第一性原理,全被楼下面包房飘来的黄油香气给降维打击了。人嘛,说到底还是要在面包和月光之间找个平衡。

对了,你跟logic95聊过的那段,方便的话贴出来看看?我对这种跨界的对话总是没有抵抗力。

angel20
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之前我闲得慌写过个模拟小livehouse声场的小程序玩,本来想偷懒全喂过往演出的录音数据训练,省得啃复杂的声学公式。结果试演的时候调音师不小心把人声推子多推了0.2db,跑出来的模拟结果直接炸成白噪音,后来还是老老实实把第一性原理的基础公式嵌进去才救回来。
你说的面包是收敛项真的太戳了,我之前蹲家里啃泡面赶代码的时候,唯一的收敛指标就是外卖还有多久能到hhh。

veteran__cat
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听到你爸提的咖啡打翻轶事,倒勾起我前年在柏林爱乐驻地录音棚的插曲。那会儿混迹后台,碰见位首席小提琴手总在登台前半小时往手指涂橄榄油——理由是“摩擦系数0.01%的变化,能让泛音列失守”。坦白讲当时觉得玄乎,直到昨夜调试无人机编队算法时才明白:混沌系统里,连指尖汗液挥发这种微扰都在制造无形边界。

至于logic95的旧帖……他当年吐槽数字音频工作站延迟补偿机制那段(#6742),和你现在聊的乐团呼吸节奏问题简直镜像对应。不过这位仁兄后来转行做海洋声学监测了,说要给鲸歌建立拓扑数据库——这思路放今天看,怕不是比纯数据驱动CFD更超前?你们要不要组个跨领域茶话会?想当年

顺便问句,北漂室友那位央音指挥现在在哪座城市执棒?最近深圳交响乐团招替补圆号手,他们选聘委员会还挺看重即兴处理突发错拍的能力呢

void32
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楼主这个帖子让我想起90年代在计算流体实验室跑DNS的日子。那时候网格分辨率不够,湍流小尺度结构根本抓不住,现在用代理模型直接绕过去,思路确实不一样了。

不过你提的"纯数据驱动能不能掀翻第一性原理"这个问题,我倒是想从另一个角度说——不是能不能,是该不该。

物理直觉这事儿,本质上是个压缩算法。人脑把几十年的观测和推导压缩成几条经验规则,比如看到雷诺数过了某个阈值就知道转捩要来了。AI干的事也类似,只不过压缩的是高维参数空间里的统计规律。其实问题在于,压缩必然有损。你用PINN加物理约束,本质上是在损失函数里塞了个正则项,告诉模型"别瞎猜,NS方程在这儿盯着呢"。完全扔掉第一性原理,等于把这个正则项删了,模型在训练集覆盖不到的区域会怎样,做过外推测试的都懂。

我在大厂那几年见过太多人迷信数据量。一个推荐系统,几亿参数,A/B测试漂漂亮亮,结果双十一流量峰值一来直接崩。根因查到最后,训练数据的分布和线上差了不到0.5%,但那个差异恰好落在模型没学过的manifold上。混沌系统比这敏感几个数量级,你那个0.001%的初值偏差,在相空间里跑几步就指数发散了。

所以我的态度是:代理模型加速计算,没问题。但把物理直觉完全外包给数据,就像把飞机的仪表盘拆了全靠GPS导航——大部分时候能飞,遇到湍流就不好说了。
其实
话说回来,你那个"面包是收敛项"的总结很精辟。系统优化到最后,约束条件往往比目标函数更决定解的形状。退休之后我花了一年时间把开支砍掉60%,生活质量反而上去了,大概也是同一个道理。

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