大科学家丨陈虔：为什么赛车要先在风洞里“跑一遍”？一堂课看懂“AI+仿真”
编者按：
为深入实施科教兴国战略，助力国家科技后备人才培养，央广网联合中国科学技术协会科学技术普及部，推出面向K12青少年群体的科普教育栏目《大科学家》。首季节目由央广网与北京第五实验学校共同策划，并与“学习强国”学习平台联合宣推，邀请科研专家、高校教授、总工程师等科学领军人物走进校园，以重趣味、强互动的授课形式开展科普教学，为青少年播撒科学种子，带来“不止于一堂科学课”的科普盛宴。
本期节目，原北京航空航天大学教授陈虔走上《大科学家》的讲台，带领同学们走进“AI+仿真”这一前沿领域，用生动的案例和精彩的现场实验，为同学们揭开仿真技术的神秘面纱，在虚拟世界中叩问真实未来。
央广网北京9月22日消息（记者郭佳丽）什么是仿真？课堂开头，陈虔用一张枯叶蝶的图片点燃了同学们的好奇心。
“这是枯叶蝶，是只昆虫，但样子像片树叶。”陈虔解释，生物学中称之为“拟态”。他接着又展示了一盆假的君子兰、仿真枪、风洞设备、灵巧手……“这些都是我们仿真的东西”。
在陈虔看来，仿真可以简单理解为“模仿真的东西”，这个东西可以是物，可以是环境，也可以是现象或者行为。而仿真技术，就是利用计算机、算法、模型等来模拟现实世界中的各类事物。
原北京航空航天大学教授陈虔走进《大科学家》课堂（央广网记者 王综鹤 摄）
AI与仿真：交织融合，共同拓展人类认知边界
“我们在电影中常见的军事沙盘，其实就是实物仿真。”陈虔介绍，实物仿真有天然局限性，人们只能按照比例，提炼最核心的要素构建模型。
随着计算机技术的发展，数字仿真应运而生。数字仿真依托数字、图形、VR技术不断演进，可构建宏大虚拟世界，却存在脱离现实的局限；半实物仿真则融合虚实两者优势，打通物理实体与数字系统的边界。
“当前，这三类仿真在各行各业都有广泛应用。”陈虔举例，游戏中的驾驶场景、科技馆里的模拟飞行舱、无人驾驶汽车的训练平台等场景，背后都有仿真技术的支撑。
陈虔表示，当下AI可以分为大语言模型、物理AI、具身智能AI三大方向，恰好和数字仿真、物理仿真、半实物仿真三类仿真技术一一匹配。
AI与仿真之间有着怎样的深层联系？陈虔在讲座中进一步剖析了二者的底层逻辑。AI与仿真共享模型、数据、算法三大核心要素，但是源头各不相同。AI 以海量数据为根基，靠统计归纳总结规律；仿真以物理模型为源头，依托公式推演客观法则。AI与仿真互相赋能，成为科研人员认识世界、解释世界、探索未知的强大工具。
“未来，仿真不再只是AI的底层工具，而将成为AI的运行时。”陈虔提出这样的判断。未来AI做决策、执行任务的全过程，仿真都作为底层基础参与其中，二者螺旋交织、深度融合，成为人类探索未知世界的强大武器。
老师带着同学们在现场开展风洞仿真科学实验（央广网记者 王综鹤 摄）
仿真实验：“科技改变世界”具象化了
为了让抽象的仿真知识更好理解，科学课教师宋一明、物理老师梁雨萱带着同学们在现场开展风洞仿真科学实验。这套3D打印制作的低速吸入式风洞装置，通过风扇吸入空气，蜂窝网梳理紊乱气流，收缩段加速气流，烟雾机搭配激光，把看不见摸不着的气流可视化，“复刻”了空气动力学仿真实验。
实验中，流线型小轿车模型放入测试舱，气流顺着车身顺滑流动，车尾气流快速收拢，空气阻力小；而棱角分明的魔方模型放置舱内，尾部形成明显涡流，气流无法聚拢，阻力显著增大。
“为什么SUV通常有后雨刮器，而很多轿车没有？”这个来自生活的问题，同学们在实验中找到了答案。“SUV车尾的气流分离区会导致灰尘和雨水无法被气流及时带走，后窗容易积灰积水、影响视线，必须加装雨刮器；而轿车尾部气流紧贴车身汇聚，能够自然吹走后窗的灰尘雨水。”宋老师对同学们结合生活实际的思考表示赞赏。
现场一位关注体育赛事的同学向陈虔请教：仿真技术在赛车领域是如何应用的？陈虔从赛车低矮扁平的外形设计讲起，高速行驶时气流会产生升力让车“飘”起来，极易引发事故，因此必须通过流线型设计和空气动力学考量，运用伯努利原理降低阻力、增加下压力，让底盘紧贴地面。
“这就是仿真实验的价值。”陈虔表示，赛车研发通过采用半实物仿真和数字仿真的风洞实验，规避真实碰撞带来的生命财产损失，提升效率、节约成本，在虚拟环境完成大量预演之后再落地实体研发。
陈虔向同学们送上深情寄语（央广网记者 王综鹤 摄）
科技向善：AI时代的价值坚守
“在科技不断发展的未来，如何平衡好AI与各种技术之间的关系？一个理想的社会应该是什么样子？”互动环节，一位同学提出了一个深刻的问题。
“科技向善。”陈虔的回答言简意赅，技术本身只是工具，人类发展科技的初衷是推动社会向好。
“技术发展得越快越好，对人类社会的贡献可能越大；但是如果利用得不好，对人类、对整个自然界的破坏，也是不可估量的。”陈虔强调，我们一定要让AI在“善”的价值观下为人类服务，让科技始终服务于人、造福社会。
节目临近尾声，陈虔为在场的同学们送上深情寄语。他说，很多人关心AI会不会替代自己、抢走工作，但在座的同学们作为未来AI发展的主力军，更应该思考的是如何成为AI问题的解决者、科技向善的守护者。
“AI是在仿真我们的脑，仿真是在模仿这个世界。”他希望同学们在学习这些前沿工具的同时，深入理解其背后的理论基础、思考逻辑和思维方式，大胆设想、谨慎求证，将个人成长融入国家发展大局。
“打好基础，科技向善。未来，一切技术都要向善而行，都要为国家发展、社会进步作贡献。”陈虔的寄语掷地有声，为这场科普盛宴画上圆满句号，也在青少年心中播下一颗科技报国的种子。