摘抄同学们的关于《仿真软件实验》课程的感想,同学们是生物技术和生物学专业的,计算机技术、仿真技术、数值模拟技术都是他们的“弱项”。
【1】四天的时间一转眼就过去了,我才尚且有浅显的领悟,就要结课并独立完成案例了。老师说得没错,我们今天作为学生在学校统一学习,可终有一天我们会走向截然不同的分岔路,届时可能不是所有问题,都有专业的老师和热心的同学给予我们回答。独立是每个人终其一生的课题——我们每个人,都有自己挑选的“案例”要完成。独立完成一整个大作业——从案例的选取、建模的过程、PPT教程的制作、再到此时此刻我写下这篇心得体会——是非常奇妙的,仿佛是一个新生因我而降临,它身上流淌着我的血液,我愿意为它再认真一点。初期建模遇到问题自己解决;中期发现大作业的工作量似乎比我想象中要大一点,重整旗鼓第二天继续努力;后期制作PPT斟酌字句,想用最精炼的语言完成书写。我想我已尽我最大努力,哪怕它并不是完美到无懈可击,但我还是会沉溺于绘制出最后一张绘图的欣喜——也许很久之后我依然会记得这种感觉——刚刚学习的全新技能、不熟悉的领域的案例、花了时间认真完成的作业、宽厚而耐心的老师。很开心能在新学期伊始接触这样一门独特的课程,让我有了全新的思考。相信有如此良好的开端,我能在新学期的学习中迸发出更多活力。同时,在以后的人生中,更自如地面对独属于自己的课题。
【2】其实在踏进机房之前,我心里一直七上八下的。说起对仿真软件的最初印象,还得追溯到我爸聊起他读研时用 CFX、Fluent 做流体力学有限元分析的旧事,所以在我心里,仿真模拟实验始终是个模糊、复杂、遥不可及的存在,高中时浅浅学过的 CAD 也印证了这种感觉。带着这份忐忑,我开始上徐老师的课,前两次实操时,我几乎只敢按着 PDF 上的步骤,小心翼翼地一步步做,好在过程还算顺利,这也让我慢慢攒了点底气。直到做 3.7 十字通道电泳那次,不知道哪儿出了问题,瞬态求解直接崩了,进行多次计算,结果反复报错。我问了好几个同学,甚至找了老师,可问题还是没解决。那天晚上,我盯着报错窗口,把参数和模型建立的每一步都查了个遍,确认都没问题后,索性决定从头建模。刚点开“几何 1” 一层层往下看,立马就发现了自己居然忘了把单位从 “米” 改成 “微米”,这时才突然想起徐老师在上课时也讲过师兄师姐们似乎也犯过同样的错误,更改完单位再运算,看着进度条第一次稳稳走到 100% 的时候,我突然就想通了:之所以觉得难,其实是自己把 “软件” 和 “自己” 隔得太远了。也是从这一刻起,我才意识到,自己不再是只能照着步骤走,而是真的具备了独立解决问题、深入探索的能力。打那以后,我才发现仿真软件其实更像个
虚拟实验室:把参数输进去运行,就能直观看到流体的运动轨迹、浓度的变化过程,不光省了搭装置、调仪器的麻烦,还不用因为操作失误浪费样品而懊恼,而且完整的实验流程和动态参数都能一目了然,单从实验效率来说,确实能省不少人力物力。最后选课题项目时,我没按文件大小挑简单的,而是完全跟着兴趣走,选了“熏香烟雾 —— 可视化自然对流中层流到湍流的过渡”。可没料到,这个复杂动态模型的计算需求远超预期,第一次试算半小时才完成 2%,这意味着只要参数错一点,就得白白浪费大把时间。我反复核查确认所有参数都没问题后,才启动了长达一昼夜的正式计算,最后总算成功拿到了两次连续的计算结果。当导出动画,看着屏幕上烟雾缓缓升起的那一刻,我心里满是难以言喻的成就感。虽说我不敢说自己把仿真模拟软件摸透了,但我确实不再畏惧它了,反而愿意以开放的学习心态去面对。除了实操部分,徐老师讲的原理也特别易懂。他知道我们不是数学专业的,怕我们搞不懂复杂的偏微分方程,所以讲课重点压根不在推导上,而是放在方程的含义以及它们在软件里的实际作用上。这样一来,那些原本抽象的晦涩难懂的数学方程一下子就落地了,我们也真正明白,这些复杂的公式确实是能给实验带来实实在在好处的。
【3】在这短短的一周时间里,我每天上午都会准时来到计算机教室,专心学习如何使用 COMSOL。虽然只有四天,但这段经历对我来说收获颇丰,意义非凡。作为 iGEM 建模组的组长,我的任务需要亲自学习并掌握各种建模工具。其中,COMSOL 是一个功能强大但学习起来相对困难的软件,能够广泛应用于多物理场的模拟。在参加这门课之前,我对它几乎一无所知,甚至连名字都没有听说过,更别提独立完成模拟了。因此,最初尝试时我做出的模型往往并不理想,甚至经常出错。但正因为如此,我才更加体会到系统学习的重要性。通过这门课循序渐进的教学,我逐渐建立了对软件整体框架和操作逻辑的理解,从而能更高效地解决实际问题。学习过程中,最让我感到快乐和成就感的,是看到模拟成功跑通的那一刻。特别是当我第一次遇到错误时,虽然一度感到困惑,但我并没有放弃,而是通过反复思考、查找问题并总结经验,最终改正了bug,顺利得到了正确的模拟结果。这个过程让我深刻体会到:错误并不可怕,重要的是能从中吸取教训并坚持下去。每一次克服困难、获得成果的瞬间,都会让我兴奋得想要大声欢呼,也让我对建模和科研产生了更强的热情。
【4】第一节课坐在电脑前,看着屏幕上满是“多物理场耦合”“反应工程接口”这些词,我整个人都是懵的。老师讲参数估计和瞬态分析时,我连工具栏里的按钮都认不全,更别说理解那些公式里的符号了。后来开始上手做模型,第一次点开COMSOL的界面,光“全局定义”“组件设置”这些菜单,就看得我眼花缭乱。跟着步骤建第一个简单反应模型时,我连物质属性里的“溶剂”和“本体物质”都分不清,反复改了三次才让反应式正常显示。有次忘了设置初始浓度,跑出来的曲线全是平的,对着报错提示愣了十分钟,最后还是同学指着“初始值1”的节点提醒我,我才发现问题。但慢慢摸着摸着就顺了。从跟着pdf一步步做,到能自己判断该加哪个物理场接口;从对着参数表发呆,到会根据反应类型调整速率常数的单位。记得第一次独立建完血浆DNA降解模型时,看着仿真曲线和实验数据慢慢重合,突然就懂了之前那些晦涩术语的意思——原来“瞬态分析”就是看随时间的变化,“参数估计”就是让模型更贴近实际的过程。在做DNA降解模型的时候,我也在思考上这门课的意义。首先,建模型时反复调整参数、核对反应路径,练的是把复杂问题拆解成步骤的能力
—— 就像血浆里的 DNA 降解,我们得先理清楚 SC→OC→L 的转化关系,才能对应到软件里的反应式设置,这是“从现象到逻辑” 的拆解能力,现在我可以参照案例分析的pdf,以后的研究可能需要我自己拆解构建;其次,比对仿真结果和实验数据,是一种“让模型贴近现实”的过程,现在对于我们来说,这只是调软件,其实也是锻炼我们用工具解决实际问题的能力。现在打开软件,那些曾经让我发怵的按钮和菜单,反而变得亲切起来。虽然建复杂模型时还会犯错,但我已经能自己独立完成建模了。这种从完全陌生到能独立完成的进步,就像在迷雾里走出了一条路,现在哪怕再遇到新的界面,我也敢凭着这点摸索出的底气往前迈了。
【5】我觉得首先老师很温柔,有求必应,我不太会用电脑,每次找老师的时候,他都是很耐心的帮我解决,他也不会说是完全自己完成,也会让我去思考,去知道原理,去知道错误的原因。老师上课讲解的内容也不是枯燥乏味,在听课的同时也有自己思考的时间,然后再去实践,完成时的喜悦感不言而喻。这也是我第一次接触用电脑完成的功课,我觉得很有意思,其实还有点感觉自己是专业人士的感觉,嘿嘿,我觉得很有趣,用电脑完成的时候,会很投入,电脑不只是玩游戏,还可以完成一些专业上的事情。同时这一周的课,虽然时间短,但是让我收获颇丰,接触comsol这个软件,让我感觉很神奇,也很方便,在包括这次布置的作业,当自己完成时,感觉如同毕业了,还有点不舍,我觉得平常有时间我肯定会自己再研究研究,自己动手做一做新的案例。我也觉得,当我有不会的,问老师和同学,大家都积极回应我,帮助我,让我感受到除了课堂以外的人与人之间的温暖,希望老师能继续下次这节课,这次实习不仅能力上,包括精神上也同样有着收获。