学霸的模拟器系统 第136节

　　林允宁的眼睛亮了起来。

　　他立刻动手，着手重构整个模型的损失函数。

　　【模拟科研启动……】

　　【课题：加入物理约束的LSTM模型】

　　【注入模拟时长：50小时】

　　【第12小时：你将描述量子隧穿过程的动力学规则，作为一个强约束，加到了LSTM模型中。任何不符合物理规律的“状态跳转”，都会受到巨大的惩罚。】

　　【第35小时：你发现，一个简单的硬性惩罚函数，会导致模型在训练初期陷入“局部最优解”的陷阱，不敢探索更广阔的参数空间。】

　　【第48小时：你引入了“模拟退火”的思想。在训练初期，允许模型有一定概率“犯错”，去探索那些看似不合理的路径。随着训练的进行，再逐渐收紧物理约束。】

　　【模拟结束。】

　　当窗外的天色开始泛起鱼肚白时，Aether_Chrono的第二个版本终于完成。

　　他再次导入数据，开始了新一轮的训练。

　　这一次，结果好了很多。

　　屏幕上，模型输出的曲线，已经能大致地分辨出信号是在高电平还是低电平。

　　大部分的噪声，都被成功地滤掉了。

　　但问题依旧存在。

　　曲线虽然干净了，但当林允宁试图从这条干净的曲线中，去反向提取电子隧穿时间、缺陷能级这些精确的物理参数时，得到的结果却是一堆误差巨大的数字。

　　模型能把信号从噪声里分离出来，但无法提取出精确的物理信息。

　　就像一个侦探，能判断出房间里发生过打斗，却找不到任何一个清晰的指纹。

　　林允宁盯着屏幕，陷入了更深层次的思考。

　　他意识到自己犯了一个贪心的错误。

　　他让模型同时在做两件事：一，判断系统当前处于哪个隐藏状态（高/低）；二，拟合这个状态所对应的物理参数。

　　这两件事，在算法上是相互干扰的。

　　必须把它们分开。

　　他立刻着手第三次修改。

　　【模拟科研启动……】

　　【课题：将加入物理约束的LSTM模型解耦为两个独立的，互不干扰的部分。】

　　【注入模拟时长：50小时】

　　【……】

　　这一次，他将整个模型解耦为两个独立的部分。

　　第一部分，他引入了一种在通信领域广泛使用的维特比算法。

　　这个算法只有一个任务：像一个最顶级的解码员，在所有可能的状态路径中，找出那条概率最高的、唯一的“真实路径”。

　　它负责将混沌的观测数据，翻译成一条由0和1所组成的、清晰的隐藏状态序列。

　　第二部分，则是一个简单的物理模型。当第一部分找到了那条“真实路径”后，这个物理模型再介入，对这条干净的0-1序列进行拟合，从而精确地提取出背后的物理参数。

　　分工明确，各司其职。

　　第二天早晨七点，当许嘉诚几人带着浓重的烟味儿和泡面味儿从蓝沸网吧包宿回来时，继续热烈地讨论游戏中令人热血澎湃的攻城战时，林允宁已经完成了最终版的“Aether_Chrono”。

　　他将里希特教授那段“无法处理”的RTN原始数据，最后一次输入了进去。

　　他点击了运行。

　　这一次，电脑安静地运行了十五分钟。

　　当进度条走到尽头时，屏幕上没有弹出任何曲线图。

　　取而代之的，是两样东西。

　　第一样，是一个文本文件。

　　文件里，是一条由0和1组成的、极其干净的数字序列，完美地还原了那个电子在“高/低”两个电阻态之间每一次切换的时间点。

　　混沌，被彻底解析为了秩序。

　　第二样，是这张数字序列下方的一张参数表。

　　上面清晰地列出了一组从该序列中精确提取出的核心物理参数，每一个参数后面都跟着极小的置信区间：

　　【电子被捕获的平均寿命τ_c: 1.73± 0.02 ms】

　　【电子被释放的平均寿命τ_e: 3.21± 0.04 ms】

　　【缺陷能级 E_trap:-25.7± 0.5 meV】

　　林允宁靠在椅背上，长长地吐出了一口气。

　　成了！

　　他立刻将这两份结果，附上一段简要的方法论说明，通过邮件发送给了远在苏黎世的里希特教授。

　　邮件发送成功的提示弹出。

　　林允宁看着屏幕上简洁的参数表，心中习惯性地做出了总结。

　　原来，很多看似混沌的物理现象，其本质都只是一个简单的系统在几个离散的状态间切换。

　　关键不在于拟合表面的噪声，而在于‘解码’出背后隐藏的状态序列。这套方法论，也许可以应用到更多领域……

　　他的目光不经意间扫过桌面上另一个实验数据文件夹——【AFM_Noise】。

　　然后。

　　猛地坐直了身体。

　　AFM悬臂梁的谐振频率，同样是在两个主要状态之间切换：“未受热扰动”的基准态，和“受声子热点扰动”的偏移态。

　　只是这两个状态的切换，被巨大的机械和电子噪声淹没了。

　　这和随机电报噪声（RTN）的问题，在数学结构上，何其相似！

　　一个念头，如同闪电般划过他因熬夜而略显混沌的大脑。

　　他刚刚开发的这套方法论——用一个概率模型去“解码”隐藏的状态序列——

　　不正是解决AFM噪声问题的钥匙吗？！

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第112章 改写教科书的实验（求订阅求月票）

　　林允宁靠在椅背上，长长地吐出了一口气。

　　数日来的苦思冥想没有白费，他终于找到了解决“雅努斯计划”的关键工具！

　　然而，他没有立刻冲向实验室，而是去卫生间用冷水洗了把脸，让自己冷静下来。

　　光有工具还不够。

　　相比里希特教授的量子点噪声，AFM悬臂梁的噪声来源更加复杂。

　　不仅有目标信号在两个状态间的切换，还混杂着来自真空泵的低频机械振动、来自电路的高频电子噪声等多个源头。

　　而目前的“Aether_Chrono”模块，是为双状态系统设计的。

　　现在，他需要将其升级，让它能在一个更复杂的“多状态”系统中，精准地识别出那两个他真正关心的物理状态。

　　有了思路，林允宁立刻进入了【学霸模拟器】之中。

　　在30个小时的推演之后，他完成了对新模型的升级。

　　原有的LSTM核心不需要大改，但输入的物理约束必须重写。

　　他将描述量子隧穿的费米黄金定则，替换为描述微悬臂梁受局域热场扰动后的动力学方程。

　　同时，他还在隐马尔可夫模型中，额外定义了一个“未分类噪声”状态。

　　新的算法在解码时，会把所有无法归因于物理切换的随机波动，都归入这个状态。

　　这相当于给解码器加装了一个高精度的“杂质过滤器”。

　　工具调试完毕，接下来就该重启实验，收集关键数据了。

　　林允宁拿起桌上那台已经有些掉漆的诺基亚手机，翻出孙婧的号码拨了过去。

　　时间是清晨七点刚过，电话响了很久才被接通，听筒里传来孙婧带着浓重鼻音的声音，明显还没睡醒。

　　“喂……谁啊？林允宁？你们高中生都不睡觉的么？说吧，这次又有什么新想法，需要师姐帮忙了？”

　　“孙师姐，抱歉吵醒你。我需要重新预约低温AFM的机时，越快越好。”

　　林允宁的声音很平静，但语速很快，带着压抑不住的兴奋，“关于AFM的噪声问题，我有一个全新的解决方案。”

　　电话那头沉默了几秒，似乎在消化这个信息。

　　随即，传来窸窸窣窣的被子摩擦声，孙婧的声音也清醒了不少：