物理學(xué)XX科研機(jī)構(gòu)科研助手實(shí)習(xí)報(bào)告一、摘要2023年7月1日至2023年8月31日，我在XX科研機(jī)構(gòu)擔(dān)任科研助手。核心工作成果包括參與完成3個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，累計(jì)處理數(shù)據(jù)12組，涵蓋溫度、壓力、頻率等維度，數(shù)據(jù)精度達(dá)0.01%。通過(guò)應(yīng)用Python腳本自動(dòng)化分析程序，將常規(guī)數(shù)據(jù)處理時(shí)間從5小時(shí)縮短至1.5小時(shí)，效率提升70%。運(yùn)用誤差傳遞公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)誤差，誤差范圍控制在±2%以?xún)?nèi)。掌握的數(shù)值模擬方法可應(yīng)用于流體動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，通過(guò)MATLAB搭建的模型驗(yàn)證了邊界條件對(duì)結(jié)果的影響系數(shù)為0.85。形成的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)記錄流程已推廣至實(shí)驗(yàn)室，確保數(shù)據(jù)可追溯性。二、實(shí)習(xí)內(nèi)容及過(guò)程1實(shí)習(xí)目的主要是想看看實(shí)際科研是什么樣，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境跟書(shū)本上不太一樣，得學(xué)點(diǎn)真本事，比如怎么操作設(shè)備，怎么處理數(shù)據(jù)，還有怎么跟導(dǎo)師和師兄師姐交流。8周時(shí)間不長(zhǎng)，但希望能接觸到至少兩個(gè)完整的項(xiàng)目流程，哪怕是輔助性的也好。2實(shí)習(xí)單位簡(jiǎn)介我去的是XX科研機(jī)構(gòu)的理論物理部門(mén)，主要研究凝聚態(tài)物理里的一些具體問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)室有十幾個(gè)研究員，氛圍挺寬松的，但要求也挺嚴(yán)格，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度要求很高。他們最近在搞一個(gè)關(guān)于拓?fù)洳牧系挠?jì)算項(xiàng)目，需要大量數(shù)值模擬。3實(shí)習(xí)內(nèi)容與過(guò)程前兩周主要是熟悉環(huán)境，導(dǎo)師給我看了他們之前的一些論文，主要是關(guān)于費(fèi)米子相互作用模型的。跟著師兄學(xué)會(huì)了怎么用Fortran編寫(xiě)簡(jiǎn)單的迭代計(jì)算程序，因?yàn)橹罢n程里接觸得不多，剛開(kāi)始寫(xiě)代碼時(shí)調(diào)試花了挺長(zhǎng)時(shí)間，有時(shí)候一個(gè)微小的符號(hào)錯(cuò)誤就得折騰半天。后來(lái)師兄教了我?guī)讉€(gè)調(diào)試技巧，比如分段打印變量值，效率高多了。第三周開(kāi)始參與一個(gè)超導(dǎo)材料的項(xiàng)目，主要是處理低溫下的磁化率數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室有專(zhuān)門(mén)的SQUID磁力計(jì)，我負(fù)責(zé)每天降溫到4K后記錄數(shù)據(jù)，然后整理成表格。有一次降溫時(shí)溫度計(jì)讀數(shù)突然漂移，我懷疑是探頭接觸不良，趕緊重新校準(zhǔn)了設(shè)備，最后數(shù)據(jù)還是合格了。這個(gè)項(xiàng)目里我用了MATLAB做了數(shù)據(jù)擬合，擬合優(yōu)度R方達(dá)到了0.97，導(dǎo)師說(shuō)比他們之前的手動(dòng)處理結(jié)果更準(zhǔn)。后期我還幫忙搭建了一個(gè)分子動(dòng)力學(xué)模擬的Python腳本，目的是研究特定晶體結(jié)構(gòu)下的熱傳導(dǎo)率。初期對(duì)系綜選擇不太明白，師兄給我解釋了NVT和NPT的區(qū)別，我花了兩天時(shí)間重新跑了幾個(gè)案例，發(fā)現(xiàn)NPT系綜對(duì)結(jié)果影響確實(shí)挺大，壓力平衡后的熱導(dǎo)率數(shù)值比NVT高出約15%。這個(gè)過(guò)程中我還學(xué)會(huì)了怎么用VMD可視化模擬軌跡，雖然只是簡(jiǎn)單的展示，但挺有意思的。4實(shí)習(xí)成果與收獲最大的成就是獨(dú)立完成了一個(gè)小型的數(shù)值模擬項(xiàng)目，從編寫(xiě)代碼到結(jié)果分析花了三周時(shí)間，最后寫(xiě)成了三頁(yè)的技術(shù)報(bào)告。數(shù)據(jù)方面，我整理的磁化率數(shù)據(jù)集被導(dǎo)師用來(lái)更新了項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)。個(gè)人感覺(jué)最大的收獲是學(xué)會(huì)了怎么把理論模型轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的算法，還有實(shí)驗(yàn)中那種對(duì)細(xì)節(jié)的極致追求，比如溫度波動(dòng)不能超過(guò)0.1K，否則結(jié)果就不可靠。5問(wèn)題與建議實(shí)習(xí)期間發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的培訓(xùn)機(jī)制有點(diǎn)問(wèn)題，新來(lái)的學(xué)生都是直接上手，但沒(méi)人系統(tǒng)地講過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，我差點(diǎn)把磁力計(jì)的液氦罐壓力搞超了。建議機(jī)構(gòu)可以搞個(gè)每周的技術(shù)分享會(huì)，輪流講設(shè)備原理和常見(jiàn)故障處理。另外，崗位匹配度上，我感覺(jué)自己編程能力還可以，但實(shí)驗(yàn)操作方面還是弱，如果早點(diǎn)安排機(jī)會(huì)學(xué)些硬件知識(shí)就好了。可以增加一些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作培訓(xùn)，或者配個(gè)專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)員帶一帶。三、總結(jié)與體會(huì)1實(shí)習(xí)價(jià)值閉環(huán)這8周，從7月1日到8月31日，感覺(jué)像是把書(shū)里那些抽象的概念給具象化了。剛開(kāi)始時(shí)，面對(duì)導(dǎo)師交代的數(shù)值模擬任務(wù)，完全沒(méi)頭緒，Python里循環(huán)語(yǔ)句總是出錯(cuò)，花了兩天才調(diào)通一個(gè)簡(jiǎn)單的分子動(dòng)力學(xué)軌跡輸出程序。后來(lái)跟著師兄學(xué)，他教我怎么看代碼日志里的錯(cuò)誤層級(jí)，說(shuō)“先定位到哪一行，再分析為什么這個(gè)值不對(duì)”。就這么一點(diǎn)點(diǎn)啃下來(lái)，最后寫(xiě)出的腳本能自動(dòng)處理幾十個(gè)算例的數(shù)據(jù)，效率比我手動(dòng)整理高出了七八倍。這個(gè)過(guò)程讓我明白，科研不是靈光一閃，是問(wèn)題一個(gè)個(gè)解決出來(lái)的。2職業(yè)規(guī)劃聯(lián)結(jié)實(shí)習(xí)前覺(jué)得做研究就是泡在實(shí)驗(yàn)室搗鼓儀器，現(xiàn)在才懂計(jì)算物理同樣需要?jiǎng)邮帜芰?。比如有一次處理超?dǎo)材料的磁化率數(shù)據(jù)，溫度波動(dòng)哪怕0.05K都會(huì)影響擬合結(jié)果，這讓我意識(shí)到自己性格里那種追求極致的特質(zhì)，可能真的適合做科研。導(dǎo)師跟我說(shuō)過(guò)，他們現(xiàn)在招人很看重“解決問(wèn)題”的能力，光會(huì)理論不行。這讓我開(kāi)始琢磨要不要考研，或者直接找計(jì)算相關(guān)的崗位，反正短期目標(biāo)就是先把編程技能再錘煉兩年，爭(zhēng)取明年考個(gè)相關(guān)證書(shū)，比如專(zhuān)業(yè)軟件的認(rèn)證。3行業(yè)趨勢(shì)展望在實(shí)驗(yàn)室待久了，感覺(jué)量子計(jì)算和拓?fù)洳牧犀F(xiàn)在特別火，師兄們天天在討論費(fèi)米子拓?fù)湎嘧兡欠N事兒，說(shuō)這可能是下一代計(jì)算的關(guān)鍵。我參與的項(xiàng)目里，用的就是密度泛函理論里的GW近似方法，但跑大規(guī)模模型時(shí)效率太低，最后還是用機(jī)器學(xué)習(xí)插值加速了結(jié)果。這讓我看到，以后搞物理的肯定得懂點(diǎn)AI，不然可能被淘汰。機(jī)構(gòu)現(xiàn)在用的HPC集群管理也特別先進(jìn)，每次提交任務(wù)都會(huì)自動(dòng)排隊(duì)和資源分配，但這也提醒我，要是想去那種大平臺(tái)，Linux系統(tǒng)管理這些技能必須拿下。4心態(tài)轉(zhuǎn)變最明顯的變化是抗壓能力。以前做課程設(shè)計(jì)，調(diào)試代碼卡殼半小時(shí)就急得不行，現(xiàn)在遇到問(wèn)題會(huì)先喝口水想想導(dǎo)師怎么教我的“先假設(shè)代碼沒(méi)錯(cuò)，檢查輸入輸出”。有一次凌晨三點(diǎn)發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果不對(duì)，本來(lái)想直接刪了重來(lái)，但突然想起誤差傳遞公式里有個(gè)高階項(xiàng)被忽略了，趕緊改完又跑了一遍，結(jié)果完全合理。第二天導(dǎo)師夸我“能沉住氣了”，雖然只是個(gè)小問(wèn)題，但感覺(jué)自己離“科研人”的標(biāo)準(zhǔn)近了一步。這種責(zé)任感現(xiàn)在挺重要的，畢竟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)假了可不得了。5未來(lái)行動(dòng)接下來(lái)打算把實(shí)習(xí)里用到的MATLAB和Python庫(kù)再系統(tǒng)學(xué)一遍，特別是那個(gè)處理稀疏矩陣的scipy.sparse，超導(dǎo)項(xiàng)目里刪去無(wú)用數(shù)據(jù)維度后，內(nèi)存占用直接降了60%。另外，聽(tīng)說(shuō)隔壁部門(mén)在做機(jī)器學(xué)習(xí)輔助材料發(fā)現(xiàn)的，打算申請(qǐng)個(gè)志愿者機(jī)會(huì)，看看能不能接觸點(diǎn)新東西。感覺(jué)這行最吊的是，你學(xué)得越多，發(fā)現(xiàn)還有更多東西要學(xué)，但每次突破一點(diǎn)點(diǎn)都特別有成就感，這比考試拿高分還讓人興奮。四、致謝1感謝XX科研機(jī)