Numerical PDEs and scientific computing
Numerical methods for partial differential equations and scientific computing.
Professor of Mathematics · HKUST
Shingyu Leung develops numerical methods for partial differential equations and scientific computing, connecting geometry, dynamics, imaging, and inverse problems.
Research record
Jingyu Yang, Shingyu Leung, Jianliang Qian, Hao Liu
Jingyu Yang, Shingyu Leung, Jianliang Qian, Hao Liu
Young Kyu Lee, Shingyu Leung
Wenbin Li, Ken K.T. Hung, Shingyu Leung
Yuxiao Wei, Shingyu Leung, Jin Cheng, Robert Burridge, Jianliang Qian
Areas of inquiry
Numerical methods for partial differential equations and scientific computing.
Eulerian techniques for high-frequency wave phenomena and related inverse problems.
Numerical methods for interfacial motion, with variational and statistical methods for image processing.
Public writing / 公開文章
數學其實一直都在
導航建議你走另一條路,天氣預報說明天下雨,手機把模糊照片修得清晰。這些答案每天出現在眼前,我們很容易直接拿來使用。但一條路憑甚麼被選中?一幅圖有多少來自量測,多少來自推算?電腦算出了數字,又怎樣知道它值得相信?
梁承裕的《數學其實一直都在》,是一套追問答案來歷的七冊科普系列。它從地圖、聲音、交通與影像等熟悉事物出發,帶讀者看見現實怎樣變成問題,問題怎樣交給電腦,以及計算完成後,還有哪些判斷必須由人承擔。
《看不見的數學》先問:我們究竟把甚麼交給電腦?一座城市可以畫成網絡,一場輪候可以寫成隊列,複雜關係也能化成矩陣。抽象讓問題變得可處理,同時留下取捨:地圖省略了甚麼?模型保留的關係,是否足以回答原來的問題?
到了《算不準的數學》,連看似簡單的0.1,也成為理解電腦的入口。有限記憶體如何容納連續世界?格子切得更細、小數位留得更多,是否就更可靠?讀者會看見誤差怎樣產生、傳遞,以及人們如何檢查一個近似答案。
有些時候,我們連要計算的東西都看不見。《倒過來的數學》從投影、回聲和波的到達時間出發,追問怎樣由結果推回原因。同一份資料可能容許不同解釋;一幅重建圖再漂亮,也仍要接受證據的檢查。
《會流動的數學》則把目光轉向下一刻。熱怎樣散開,煙怎樣移動,汽車向前走,擠塞為甚麼可能往後傳?從局部變化到整體形狀,這一冊讓讀者理解演化,也看見預測為何離不開初始狀態與邊界條件。
當聲音與影像進入電腦,《把世界變成訊號》接着追問:世界留下了哪些數字?同一段聲音換一種表示,可能顯露不同結構;一張照片經過壓縮或修復,也可能失去細節,或添上原本沒有量到的內容。「更清楚」因此需要仔細分辨。
即使計算仔細、資料不少,我們仍有不知道的事。《不知道,也可以算》帶讀者走進平均值以外的分布、概率與風險,分清不同來源的不確定,理解新資料如何改變判斷。一個預測有多大把握,與它報出甚麼數字,同樣值得關心。
《怎樣才算最好?》最後把問題帶到選擇。最快、最便宜、最安全,未必指向同一方案。排班、路線與工程設計背後,都有人訂下目標和限制。最佳化可以幫助搜尋,但「對誰最好」以及願意付出甚麼代價,不能省略。
七冊可以連起來讀,也可以只挑一本。喜歡影像與聲音,可以從第五冊開始;關心風險與選擇,可以直接走進第六或第七冊。每冊都自行建立所需概念,不必為了讀懂一本,先完成另外六本。
這套書適合對科技有好奇心的學生,也適合離開課室多年、想重新理解數學的成人。圖解、小型算例與逐步解說,讓讀者有機會跟着問題思考,不必先把高等數學重讀一遍。
讀過之後,再遇到一個預測、一幅重建圖或一項「最佳」建議,你或許會多問一句:它量到了甚麼,又假設了甚麼?數學其實一直都在。值得看見的,還有它如何參與我們相信一個答案的過程。

《數學其實一直都在》 · Book 1 / 第 1 冊
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《數學其實一直都在》 · Book 2 / 第 2 冊
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《數學其實一直都在》 · Book 3 / 第 3 冊
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《數學其實一直都在》 · Book 4 / 第 4 冊
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《數學其實一直都在》 · Book 5 / 第 5 冊
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《數學其實一直都在》 · Book 6 / 第 6 冊
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《數學其實一直都在》 · Book 7 / 第 7 冊
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