把地球“装进”计算机——记中国科学院大学地球与行星科学学院副教授胡才博

祁可晴

2009年7月胡才博博士毕业，在北京大学未名湖留影

一直以来，从核爆炸模拟、油藏模拟，到极端天气预报等，高性能计算始终守护着国家的安全和安宁，甚至成为衡量一个国家综合实力的基准之一，它与航天技术、航母制造等尖端技术一样，被视为是国家实力的象征。

高性能计算（High Performance Computing，简称HPC），指使用大量处理器单元或者某一个集群中的多台计算机来完成复杂、海量计算任务的计算机系统和环境。HPC也被视为计算机科学与工程的“皇冠”，在生命科学、地球科学、地理学、气象学、生物制药、基因测序、图像处理等多种学科领域有广泛的应用。

来自中国科学院大学地球与行星科学学院的副教授胡才博，正是一位使用HPC研究地球地震、构造的科研工作者。他期待通过自己的研究让科学界和社会大众更好地了解地球的真实面貌，感受地球的魅力。

探索地球

胡才博的大学4年过得很快乐，他读的是自己感兴趣的专业——地球物理，跟随老师参加社会实践和野外勘探，更是给了他直观地感受地球、认识地球的机会。同时，胡才博对自己也很严格，他认真学习如何写程序代码，掌握了许多知识，得到了不小的锻炼，取得了优异的成绩。但在胡才博的心中，始终有一个小小的遗憾。

“我高考的目标是北京大学，但是没能如愿，最后选择了中国地质大学（武汉）。”在中国地质大学（武汉）（下简称“地大”）4年的时光里，地大的校训“艰苦朴素，求真务实”深深地鼓舞着胡才博继续勇攀科学高峰。在地大的最后一年，胡才博决定报考北京大学地球物理专业的研究生，实现自己的梦想。

功夫不负有心人。2003年，胡才博如愿以偿考入北京大学地球物理专业，硕博连读，他的专业方向也有了一些变化。“北大地球物理和地大地球物理相比，有较大的差异，地大的地球物理当时主要偏向工程实践，而北大的地球物理则主要关注地球深部结构和复杂动力学过程等理论性问题。”

来到北京大学后，胡才博系统学习了许多关于地球内部结构、地球动力学的相关知识，尤其是弹性力学、塑性力学、流体力学等力学课程。除了理论知识的提升外，在计算机编程方面，胡才博自主开发了一些有限元程序，包括：二维、三维，弹性、热弹性、孔隙弹性、黏弹性、弹塑性、黏塑性、黏弹塑性，连续模型、非连续模型，多物理场耦合等，大大提升了他的计算机编程能力。

“我很感谢北大的导师蔡永恩教授，他非常负责任，手把手教我如何写程序，我们经常在组会上讨论研究中的问题，他给了我很多肯定和鼓励，无条件地支持我，还十分注重培养我严谨的学术态度，让我受益匪浅。”2009年，胡才博顺利博士毕业，之后他继续在北京大学开展了两年的博士后工作。

回望在北京大学的8年时间，胡才博心里有许多的感慨，这是一段令人难忘的成长经历，也让他坚定了继续学习、开阔眼界的决心。胡才博两次前往美国高校进行访学，他先后在美国密苏里大学哥伦比亚分校地质学系和美国肯塔基大学地球与环境科学系进行访学，分别师从刘勉教授和王振明教授。这两次访问，开阔了胡才博的学术眼界，提升了他对地球科学的兴趣和热情。

低谷中新生

2013年到2018年对胡才博来说是低谷的6年。在这段时间里，很多琐碎的事情交织在一起，让他集中不了精力，研究进展缓慢，成果也比较少，但胡才博并没有因此放弃。

2018年，胡才博的科研之路迎来了曙光。他主持了国家重点研发计划的子课题研究，主要参与三维陆地冰盖有限元数值模拟程序开发及应用，研究了祁连山地区的现代冰川消融会对祁连山地区产生的影响。自工业革命以来，与人类活动密切相关的全球气候变化正在加速冰川消融。因此，胡才博选择研究现代冰川消融、消失对地表变形产生的时空变化这一具有理论和现实意义的课题，期待以自身研究寻找相关问题的答案。

在研究中，胡才博建立了祁连山地区一条典型地质剖面的二维平面应变麦克斯韦（Maxwell）黏弹性有限元模型，研究1956—2106年间，在冰川不断消融引起的地表载荷和两侧地块的不断构造挤压作用下，祁连山地区地表变形、地应力的时空演化，定量评估研究区域主要断层带的地震危险性的时空变化。

胡才博说：“这个项目是我带着我的第一个研究生一起做的，时间很充裕，我几乎天天和他讨论。他进步很大，我的进步也很大，我们一起把我原来做的工作进行了非常系统的总结，也做了很多具体的地球科学的工作。”

在胡才博的低谷期，中国科学院计算地球动力学重点实验室学术委员会主席石耀霖院士和实验室主任张怀教授给了他很多关心和帮助。胡才博说：“从2016年开始，我跟着石老师和张老师做项目，参与国家重大项目，让我得到了巨大的提升。此外，石老师还带领我尝试月球、火星相关领域的新研究。”

就这样，胡才博的研究范围从地球扩展到了月球。月球作为地球的卫星，一直受到各界科学家的关注。月球浅表的温度变化特征是月球探测的重要内容之一，与其相关的变形和热应力的时空分布对于热事件月震的成因更有至关重要的作用。

特别是随着对类探月的月壤样品和各种观测数据的分析和研究，科学家对热月震的时空分布和月壤的热-弹性性质有了更进一步的认识，为之后定量研究月球浅表的热月震和热事件的动力学机制奠定了较好的基础。

“我建立的是二维模型，但材料参数和边界条件是一维的，与月表附近的月岩跟月壤的热-弹性参数有很大的区别，因此，建立二维模型，甚至三维模型是非常必要的，这会是未来进一步探究月表附近的热月震的重要方向之一。”胡才博对之后的研究充满了期待。

自2018年以来，胡才博及其学术团队在《地球科学前沿》(Frontiers in Earth Science)、《国际地球物理学杂志》(Geophysical Journal International)、《中国科学：地球科学》等国内外学术刊物发表论文12篇。

太极之道

胡才博年轻的时候喜欢打太极拳，在北京大学读书的时候，他还加入了太极拳协会，担任协会会长。不难看出，他十分认同太极的文化和理念，这些理念也贯穿了他生活的方方面面。

2018年6月，胡才博在青藏高原科学考察

在那段很长的低谷期里，胡才博开始尝试写诗，经常回想过去练习太极拳时对太极的感悟，慢慢排解心中的压力。“诗一开始是胡乱写的，后来慢慢学习平仄押韵，写得更好一些了。现在还会去参加诗词比赛，像去年我就拿了中国科学院大学职工工会的一等奖。太极拳虽然不练了，但是太极的理念永远在我的心中，它教会了我许多人生的道理。”胡才博露出了笑容，尽管他的科研道路并不平坦，走过一些弯路，但他仍然对未来充满信心。

面对家庭，胡才博坦言，事业只是人生的一个部分，它不是人生的全部，所以绝对不能为了工作，放弃了陪伴家人的时间。关于学生培养，胡才博强调因材施教，强调充实基础，从不强求学生短期之内就有重大突破。“有的人是少年得志，有的人是大器晚成，你不能用一个标准要求所有的学生。打牢基础，才能行稳致远。”

面对科研，胡才博的心愿很简单。他希望能对地球、月球乃至火星有更多的认识，增加科学界对地球科学和行星科学的认识，进而推动地球科学和行星科学的发展。“人活得通透一点，或许更能全身心地投入科学研究。”胡才博如是说道。