张敏：为“国之重器”铸“计算之魂”的 90 后女数学家

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张敏：为“国之重器”铸“计算之魂”的 90 后女数学家



人物：张敏

2023 年 12 月，大连。中国数学会第十四次全国会员代表大会的颁奖台上，一位年轻、干练的女学者从前辈手中接过了证书——第十七届钟家庆数学奖。这是中国数学界为奖励最优秀的青年数学工作者设立的最高荣誉之一。获奖者，是张敏博士，时年 30 岁左右，身份是北京大学大数据分析与应用技术国家工程实验室助理研究员。她的获奖理由，直指现代科学与工程计算的“心脏”与“瓶颈”——高精度数值计算与国产科学计算软件。从内蒙古草原到厦门海滨，从美国堪萨斯到北京燕园；从一名对数学充满好奇的本科生，到攻克辐射输运模拟世界难题的青年学者，再到国产通用科学计算软件“北太天元”的核心开发者，张敏的学术轨迹，是一部中国青年科研人员将个人才智与国家战略需求紧密结合的生动缩影。她不仅用独创的“高精度保正 DG 方法”，为核物理、天体物理等领域的关键模拟提供了更锐利的“数学望远镜”，更以工程师般的实干，投身于破解科学计算软件“卡脖子”困局的攻坚战，为中国自主创新的数字底座添砖加瓦。

作者/柏舟

图片/网络

在“算天算地”的时代，锻造自己的“尺”与“规”

从核聚变装置内部的能量传递，到超新星爆发的璀璨光芒；从航天器穿越大气层时的热防护，到癌症放射治疗的精准剂量控制——这些极端物理过程，都受一个名为辐射输运方程的复杂数学方程支配。在计算机上模拟它，是科学与工程领域的重大挑战。传统方法往往在精度、效率与计算稳定性三者间难以兼顾，如同“不可能三角”。与此同时，一个更深层的危机隐现：中国科研与工业界长期依赖国外商业科学计算软件（如 MATLAB），在关键领域存在被“断供”的风险。张敏博士的研究，正是同时向这两个“硬骨头”发起冲锋。她与合作者首创了三角形网格上辐射输运方程的高精度保正 DG 方法及自适应移动网格方法，巧妙破解了那个“不可能三角”。同时，她作为核心开发者，投身于国产通用科学计算软件“北太天元”的研发，致力于为中国科学家打造一把完全自主可控的“计算尺”。她的工作，一头连着最前沿的计算数学理论，另一头扎进最迫切的国计民生需求。



一条稳扎稳打、贯通中西的学术攀登路

张敏出生于 90 年代初。2011 年，她考入内蒙古大学数学科学学院，攻读数学与应用数学专业。本科期间，她已展现出卓越的数学天赋与综合素养：不仅连续获得国家励志奖学金、校级一等奖学金，更在 2014 年荣获宝钢优秀学生特等奖（全国仅 25 名），并两次在全国大学生数学建模竞赛中获得全国二等奖。2015 年，她以“内蒙古自治区优秀毕业生”的身份毕业，为后续的深造打下了坚实的数理基础。2015 年，张敏南下，进入厦门大学攻读计算数学博士学位，师从邱建贤教授。她的博士论文聚焦于《辐射输运方程的高精度保正数值方法的研究》。在此期间，她获得了国家建设高水平大学公派研究生项目资助，于 2018 年至 2020 年赴美国堪萨斯大学数学系进行联合培养。这段海外经历拓宽了她的国际视野。2020 年，她获得博士学位，并荣获博士研究生国家奖学金。2021 年，张敏加入中国数学研究的重镇——北京大学数学科学学院，成为博雅博士后，合作导师为李若教授。在北大浓厚的学术氛围中，她继续深化辐射输运方程的高精度算法研究，并开始将目光投向更宏大的目标。2023 年 4 月博士后出站后，张敏留校任职，成为北京大学大数据分析与应用技术国家工程实验室的助理研究员。与此同时，她深度参与北京大学重庆大数据研究院的科研工作，担任基础软件科学研究中心研究员，并成为国产科学计算软件“北太天元”研发团队的核心成员。2024 年，她入选北京市科协青年人才托举工程（2024-2026 年度），获得了进一步的成长支持。

攻克计算模拟“顽疾”，筑基国产软件“根技术”

张敏的研究具有鲜明的特色：既追求计算数学理论方法的原始创新，又致力于将成果转化为解决国家重大需求的实际工具。

首创三角形网格高精度保正 DG 方法，破解模拟“顽疾”：辐射输运方程的数值模拟长期面临一个核心矛盾：为了提高精度，需要使用高阶方法；但高阶方法在复杂物理条件下容易产生非物理的负值，导致计算崩溃。张敏与合作者的突破在于，首次在三角形网格上发展了辐射输运方程的高精度保正 DG（间断伽辽金）方法。这项工作的精妙之处在于，它不仅在理论上保证了数值解在物理上合理（即保持正值），还通过自适应移动网格技术，让计算资源自动聚焦到物理变化剧烈的区域。这好比给模拟软件装上了“智能导航”和“稳定器”，示范性地解决了精度、效率和稳健性难以兼顾的经典难题，对于惯性约束核聚变、天体物理等领域的精密仿真具有重要意义。

发展变形网格高阶保正插值方案，拓展方法普适性：除了针对辐射输运方程的专用方法，张敏还提出了基于变形网格的高阶保正插值方案。这一基础性工具可以被应用于辐射传递方程、浅水方程等多个领域，为一大类需要保持物理量正性的偏微分方程数值求解提供了通用、高效的算法模块。

成为国产科学计算软件“北太天元”核心开发者：面对科学计算软件领域的“卡脖子”问题，北京大学牵头研发了国产通用型科学计算软件“北太天元”。张敏投身其中，并迅速成长为最核心的开发者之一。她主要负责工具箱研发、多域动态系统仿真工具等关键模块的构建。这意味着她正在将前沿的数值算法，转化为国内科研人员和工程师能够直接调用的软件功能，为国产工业软件生态贡献底层力量。

承担国家科研任务，连接国防与民生：她的研究并非空中楼阁。她曾作为项目骨干，多次参与国防基础科研核科学挑战专题项目，致力于高精度高分辨率计算方法体系研究。目前，她主持国家自然科学基金青年科学基金项目，继续深耕辐射输运问题的高精度算法。这些经历让她始终将学术研究与国家重大战略需求紧密相连。



计算数学界冉冉升起的“双栖”新星

尽管职业生涯刚起步，张敏的工作已经产生了切实的影响，并赢得了学界的认可。荣获第十七届钟家庆数学奖，是对她博士及博士后期间原创性研究成果的最高褒奖。该奖项竞争激烈，每年获奖者不超过 4 人，这标志着她的工作得到了国内数学界权威的高度认可。她的研究成果发表在《SIAM Journal on Scientific Computing》、《Journal of Computational Physics》、《Journal of Scientific Computing》等计算数学领域国际高水平期刊上。这表明她的工作不仅解决了实际问题，其理论深度和创新性也获得了国际同行的评审认可。张敏完美地诠释了计算数学家的双重使命：既是提出新算法的“理论家”，也是实现算法的“工程师”。她既能在算法理论层面做出原创突破，又能将这些算法集成到“北太天元”这样的大型软件系统中，解决“缺芯少魂”中“魂”（工业软件）的问题。这种“顶天立地”的研究风格，在青年学者中尤为可贵。作为“北太天元”的核心开发者，她的工作超越了个人论文的发表，直接服务于构建中国自主的科学计算基础软件生态。2024 年，她在东亚工业与应用数学学会年会上组织专题研讨会，推广北太天元，展示了该软件在特征值求解等任务上已可比肩甚至超越国外同类软件的性能。这背后，有她的一份关键贡献。

在代码与公式之间，构筑自主创新的长城

张敏博士的故事，是一位新时代中国青年科学家将个人理想融入时代洪流的缩影。她用自己的行动证明，最抽象的数学思维，能够转化为驱动大国重器研发的精密算法；而最朴素的报国情怀，可以落脚于一行行代码的编写与一个个算法的优化。她是一位破题者，用精巧的数学构造，破解了困扰计算物理学家多年的数值模拟稳定性难题；她也是一位筑基者，在国产科学计算软件的“无人区”里，默默铺设着自主创新的基石。从呼和浩特到厦门，从劳伦斯到北京；从竞赛少女到博士，从博雅博士后到核心开发者，她的每一步都踏实而清晰。如今，她身兼北大助理研究员和软件核心开发者的双重角色，在理论探索与工程实践的双重轨道上奋力前行。在这个呼唤科技自立自强的时代，最大的成就感，莫过于用最专业的本领，去解决国家最需要的问题。她的旅程，正在为中国从“计算大国”迈向“计算强国”的征途上，增添一份坚实而青春的力量。



原创  柏然  老周日常  2026 年 4 月 29 日 06:30  贵州