【编者按】青春逢盛世，奋斗正当时。随着“双一流”建设的不断深入，越来越多优秀的南科青年教师，正活跃在教书育人大讲台、科技创新最前沿、服务社会第一线中，在火热实践中绽放出青春绚丽之花。近期，官网推出“南科人·好YOUNG老师”系列报道，通过对学校优秀青年教师群体的深入报道，展示南科教师在教书育人、科研攻关上的奋发作为，进一步凝练“南科人”精神内涵，为“双一流”建设凝聚起更强大的精神力量。

此前，国家自然科学基金委员会官网在“可解释、可通用的下一代人工智能方法”重大研究计划系列成果中，报道了南方科技大学数学系吴开亮教授团队与合作者完成的“建立未知方程建模的深度学习框架与开源库”研究成果。作为数学学科青年骨干，吴开亮长期致力于计算数学、极端物理系统的高可信数值模拟与AI for Science的交叉研究；作为青年教师，他以研促教，用热爱与坚守点亮青年学子的科研之路。他常跟学生说：“人生中很重要的一件事，是找到真正热爱的方向；经过认真判断后坚定选择它，再带着热情、定力和耐心长期投入，把它做深、做实。”

探索未知 用计算数学打开跨界之门

吴开亮的科研之路，始于博士阶段一次重要的学术选择。

博士毕业前后，金融行业为数理背景的青年学者提供了颇具吸引力的职业选择，吴开亮也曾认真思考过不同的发展路径。彼时，导师汤华中教授鼓励他将博士期间关于狭义相对论流体力学高阶保物理约束有限差分方法的研究，申报中国计算数学学会优秀青年论文奖。这次申报过程，也成为他重新审视科研志趣、检验研究积累的重要契机。最终，他凭借《狭义相对论流体力学的高阶保物理约束有限差分方法》获得一等奖。来自同行的认可，让他更加坚定地选择继续从事科研，并赴海外开展博士后研究，持续深耕计算数学中的高可信数值方法。回望当时的选择，吴开亮坦言：“那次经历让我更清楚地认识到，自己真正感兴趣的，是在长期思考和反复打磨中解决有价值的数学问题。能够把兴趣、专业训练和长期事业结合起来，是一件幸运的事，也是一份需要持续投入的责任。”

2023年，吴开亮与合作者提出“升维换取线性”的高精度保结构计算体系，为破解领域内长期存在的共性难题提供了新途径。此前，在可压缩磁流体研究中，方程中的代数结构与微分结构之间的内在联系始终难以打通；系统的强非线性让相对论流体、磁流体等非线性系统的保结构算法与理论研究面临巨大挑战，在超高马赫数磁流体、黑洞吸积盘等极端场景的计算极易因微小误差违背物理约束，甚至导致程序崩溃。

“就像人在二维迷宫里找不到出路，我们试着站到三维视角，一下子就看清了全局。升维就是为了找到非线性问题背后的底层规律。”他带领团队通过反复推导、数值实验和误差诊断，逐步建立起新的理论框架，由此形成的计算方法最终实现了马赫数达百万量级的磁流体极端场景稳定模拟。SIAM Review期刊“Research Spotlights”栏目主编Stefan M. Wild教授曾在专文中指出，该研究面向约束型偏微分方程计算中的基础性问题，而其中的非线性约束在数值方法中“challenging to enforce（难以保持）”。

从计算数学到流体力学、天体物理，再到人工智能，跨界成为吴开亮科研发展的自然延伸。他说：“数学不仅是描述世界的语言，也是推动科学发现和技术变革的方法论基础。越是在AI时代，越需要坚实的数学基础来保证模型与算法的可解释性、可靠性、稳定性和可推广性。从科研角度看，我认为AI时代给数学及其应用提出了新的问题，也打开了广阔的空间。”

以研促教 把课堂里的数学教“活”

科研之外，吴开亮最想做的，是把从导师身上收获的光，传递给更多年轻人。这份“严谨而包容”的治学精神，也从科研延续到了课堂。2023年，他获评“南科大2023届数学系本科毕业生最喜爱的老师”，收获了学生们真挚的认可。

他主讲《数学实验》《计算流体力学与深度学习》课程，核心理念是“将科研思维搬进课堂”。在《数学实验》课堂上，他设置开放性探索问题，带着学生沿着“推导、猜想、验证”的科研路径动手实践，让抽象数学变得可感、可用。学生史衍昊评价：“吴老师的课程内容丰富、覆盖面广且实用性极强，让我掌握了计算数学的数值实验方法，也为后续科研工作打下了扎实基础。”

针对《计算流体力学与深度学习》这门研究生课程，他从学科史脉络切入，梳理方法演变逻辑，聚焦“领域发展方向、方法核心价值、创新突破路径”等深层问题，引导学生站在学科高度理解研究本质。面对AI时代的教育变革，吴开亮有着清醒的认知：“AI可以提高效率，但不能替代严谨思考；它可以帮助学生接触复杂问题，却不能代替对数学本质的理解。好的教育，不只是传授知识，更要培养他们形成面对未知问题的判断力和创造力。”

在学生眼中，吴开亮是“既严谨又有温度”的导师。课题组博士生彭漫婷曾以第一作者身份在计算数学领域重要期刊Mathematics of Computation发表研究成果。她回忆说：“我刚进课题组时，很多想法还不成熟，吴老师不仅耐心帮我分析问题，还鼓励我‘再按自己的想法去试试’。这种包容，给了我特别大的信心。”学生遇到公式推导上的疑问，他会及时通过线上讨论、手写推演帮助厘清思路；学生课题遭遇瓶颈，他耐心陪伴，一起梳理问题；申请季里，他认真为学生把关申请材料，并在职业规划上给予细致指导。在他的指导下，课题组多名博士后入职香港科技大学、中山大学、华中科技大学等高校，两人入选校长卓越博士后，多名学生获得国家级学术奖项，一批青年数学人才拔节成长。

扎根南科大 让数学研究服务应用需求

近年来，吴开亮持续完善高精度保结构计算与智能推演体系，牵头推进的DUE（Deep Unknown Equations）框架，探索将数学结构、物理规律与深度学习方法相结合，为发展可解释、可靠的科学计算方法提供了新的路径。围绕保结构计算、磁流体模拟、AI科学计算等方向，团队逐步形成具有辨识度的研究特色，也成为南科大数学系推动基础研究与交叉应用结合的代表性方向之一。

作为学科建设的亲历者，吴开亮对数学学科发展有着清晰思考：“‘双一流’建设，不只是追求高水平论文和重要科研项目，更重要的是形成面向未来、支撑长远发展的学科能力。南科大数学要在基础研究与交叉应用之间形成鲜明特色，既坚持数学基础研究的长期积累，也面向国家战略需求开展原创探索。”在他看来，一流学科的建设，最终还要落实到持续原始创新能力和高质量人才培养上，“AI时代的人才，不能停留在‘会使用工具’的层面，而要具备提出关键问题、理解问题本质、创造新方法的能力。”

吴开亮在2026年第20届国际双曲问题大会作报告

面向国家“十五五”时期基础研究体系化布局，以及未来能源等前沿领域的科学计算需求，吴开亮与团队将继续围绕高可信科学计算开展研究。在理论层面，他希望以双曲型偏微分方程及相关复杂物理模型的可信计算为主线，构建多种结构协同保持的高精度计算框架，系统梳理不同结构保持机制之间的内在联系，推动相关研究从相对分散的发展走向更统一的非线性稳定性理论框架，为该领域逐步绘制一张清晰的“方法论地图”，使研究成果形成更加体系化的知识框架。在应用层面，将聚焦未来能源、空间物理与天体物理等场景中的复杂磁流体模拟问题，发展兼具高精度、高稳定性和物理约束保持能力的数值算法，并推进相关科学计算软件工具建设。吴开亮表示：“极端复杂物理系统对可靠模拟提出了很高要求。我们希望通过数学理论、数值算法与软件工具的协同发展，为这些前沿问题提供更坚实的计算支撑。”

采写：任奕霏

摄影：张晓燕

主图：丘妍