兴风作浪



“当你排除了所有这一切是不可能的,那么无论仍然存在,即使是不可能也一定是真相。”

一个版本的报价,最初是由爵士柯南道尔在写作“福尔摩斯档案簿”,出现在“先进的数学方法,科学家和工程师”狗耳副本皮埃尔lermusiaux办公室的书架上。教科书,因为他在比利时的一个专业本科生,他一直保持,引入了来自虚构的侦探报价每章 - 文学的提示,推lermusiaux,作为一个年轻的学生,继续阅读。

以上报价是lermusiaux,谁献出了自己的研究,部分地消除在海洋动力学不可能的情况下尤为贴切。


皮埃尔lermusiaux 照片:M。斯科特·布劳尔

lermusiaux导致bt365手机的多学科仿真,估计和同化系统(mseas)组,其发展模式和同化计划,以更好地预测海洋行为广泛的应用 - 从规划水下机器人最有效的路径预测生物发光生物体将如何影响声纳传播。

集团专注,部分,造型上的沿海地区,其中lermusiaux描述为复杂的名副其实的海洋。 

“在沿海地区,事情可能会变得更加混合起来比在开放的海洋,说:” lermusiaux,机械工程系副教授。 “你有锋面和漩涡,水流和飞机,以及风,海底和地球自转的影响。有很多在世界上近海的,这是非常有活力。”

努力工作的乐趣

流体动力学的概念很早就关注到lermusiaux,谁记得学习的科里奥利效应 - 由地球自转产生的惯性力 - 在中学地理课。

“老师开始与苹果解释,我仍然清楚地记得那一部分,并认为这是迷人如何将这些部队将出现,”他回忆道。

lermusiaux在比利时列日长大,在一个家庭的科学家。他的父亲是一位核工程师,他的母亲地理学教授,他的妹妹的建筑师。家人经常去沿着他的母亲的实地考察,并把无数的度假弯路参观自然景观和人造系统,包括古老的遗迹和建筑文物,以下家庭的口头禅:“它需要被看见”

他的父亲是来自农民的长线,可以追溯到五代 - 这可能已经lermusiaux,谁花了很多他的周末和节假日在当地农场和一个朋友合作磨去一个谱系。

“我们会走在早上起床很早,他们会做鸡蛋和培根的早餐很不错,而你几乎像一个家庭的儿子,” lermusiaux说。 “我们会显示出来,工作很辛苦,我们会在一天结束的臭味。但它似乎并不像工作,我们 - 这很有趣。”

当它来到时,在机械工程学士学位从大学列日,lermusiaux回忆在饭桌国外拉床研究生研究的主题,毕业后决定的道路。过了没多久,他横跨大西洋哈佛大学为首攻读工程学博士学位。

去沿海

对于他的论文,lermusiaux努力削减海洋建模的不确定性。当时,海洋数据相对有限,样本带着一定的不确定性。结果,近似模型使用模糊数据可能会导致广泛变化的预测初始化。 lermusiaux寻找方法来描述和预测的不确定性,并想方设法机型多个数据集相结合,以减少这种不确定性。他开发了制作更好的估计数据同化方法和计算方案,并进一步推动的,海洋动力学的理解。他下班回来在海洋工程的关键时刻。

“这是冷战结束后,人们正在寻找更小,在大洋深处,并逐渐向海岸,移动” lermusiaux说。 “这是试图尽可能真实地解决多尺度和重要的海洋运动,开始。”

在他在哈佛的时候,lermusiaux的工作偶尔带他出海。在一个采样探险中,他花了三个星期的一艘北约船附近的法罗群岛,坐落在挪威和冰岛之间。该区域沿冰岛,法罗岭,来自大西洋暖流满足寒冷水域北欧海域坐镇。这两个水团之间的相互作用产生极其强大的战线,可以偏转声纳信号。 (区域,事实上,是用于在其中俄语潜水艇通过隐藏在湍流水域逃避检测小说“红色十月”的设置。)在船上,lermusiaux分析在巡航期间收集的数据,并发现大型波模式。

今天,他说,很多这种计算工程工作可以远程进行,感谢互联网。研究人员可以直接从巡航服务器上下载数据,并在实验室中进行更强大的计算机分析。

消除不可能

lermusiaux建立了自己的实验室,在2006年的时候,哈佛大学获得博士学位后,他接受了在bt365手机任教的位置结束。基于在机械工程的bt365手机的部门的海洋科学和工程款,他的研究小组进行了力学,计算和控制的研究。具体而言,他的研究小组已经开发并应用了多尺度建模,不确定性量化,贝叶斯资料同化和自主车指导新方法。

具体的重点是回答涉及非线性和多尺度问题。例如,该团队建模stellwagen银行的动态海洋环境,在马萨诸塞湾口 - 生命形式从浮游生物丰富的生态网络鲸鱼。 lermusiaux的组使用的数学计算以物理和生物过程之间的关系进行建模,旨在了解涡流,波浪和水流如何提高该区域的营养物递送和保留。

该集团也有了进一步的望着大海,研究在大陆架休息多尺度动态 - 边界处的浅海底迅速下降,暴跌数千英尺,并让位给更深入的水域。

“你有陆架水和更深的水域之间的战线,这是一个交流的重要地区,” lermusiaux解释。 “然而,在架子断多尺度的相互作用还不太清楚。”

最近,他的研究小组已经表征内潮的多尺度变异大西洋中部弯曲货架休息。他们表现如何内潮的变化可以通过强风和直接的墨西哥湾流的相互作用而引起的。

允许这样的多尺度研究,lermusiaux的球队已经适应了在计算流体动力学的新思路。他们正在开发的数字模型,在时间和空间可变分辨率,并且还创建了预测大型海洋系统的不确定性方程。然后,他们开发出了利用这些不确定性的预测非线性贝叶斯数据同化方法。这些方法可以预测不同情景的可能性,并在严格的贝叶斯时尚结合这些情况与实际的实地观察。 

研究人员还运用他们的模型水下机器人,水下机器人或成群的动态控制和规划。越来越多,这些机器人都用于采样和监测污染,海洋的人口,能源的应用,以及安全和海上作战的海洋。他的学生,lermusiaux正在开发数学模型来确定最有效的路径,机器人取,维持沿途机器人之间的协调。例如,如果当前有可能在一定的方向上流动,机器人可能希望简单地骑向其目的地的波。 

lermusiaux的组也在研究指导这样的感测机器人朝向提供最有用的海底数据位置方案。同样,研究人员最近整合工作到功能强大的新系统,可以客观的排名竞争的海洋款,占比所有的不确定性。

关键就在这样的造型,与多lermusiaux的工作,是消除不太可能,或不可能的情景。例如,确定车辆是否应该去左边或右边是消除的数值的过程,这取决于某些参数,如当前的速度和方向 - 过于简化,与他模型极其复杂的环境相比。

lermusiaux说:“我们已经在数值方法,不确定性的预测,数据同化和推理,而这一切在许多工程和科学领域,应用取得的进步”。 “聪明你是在信息与模型模拟相结合,更好的你就可以了。”