第二步就是高维耦合方程组保结构降维。
原本整个系统是几十维的高维偏微分耦合关系,维度太高导致计算极易崩溃,无法收敛。
叶清河采用流形降维思路,在保留拓扑结构不变、不破坏物理约束的前提下,把超高维的时空生长方程组投影到低维光滑流形空间里。
既没有删减核心物理规律,又把复杂的纠缠方程拆解成几组相互独立、可分布求解的简易子系统,彻底解决了传统算法发散、算不出稳定解的致命问题。
第三步是重构约束关系,建立面料性能与生长参数的双向映射。
实验组面临的最大死结是,只能先培养细菌,再测面料性能,没法按想要的面料韧性、透气度、纤维取向度反向推培养参数。
叶清河以前面提炼的拓扑不变量为基准,重新搭建映射逻辑。
把面料的宏观成衣指标拆解为纤维微观排列、孔隙分布、分子缠绕度三类底层约束,再将这些约束反向绑定到菌群生长速率、营养时空梯度、微流控腔体结构上。
从而打通了给定面料标准到反推细菌培养条件的闭环路径。
第四步,非凸多目标优化凸松弛变换。
这些面料设计是多目标矛盾问题,要韧性就要牺牲透气,要细腻就要控制纤维直径,多个目标互相牵制,属于典型高维非凸优化,极易陷入局部最优,永远找不到量产通用的最佳参数。
叶清河思考了一会,查找了一些资料之后,引入了新型的凸松弛逻辑,对原本凹凸杂乱、存在无数局部极值的优化空间进行平滑等效变换,在严格守住所有物理和拓扑约束的前提下,将非凸问题转化为可全局遍历求解的凸规划问题。
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