《系統(tǒng)科學(xué)前沿》（第二期）第八課:復(fù)雜性理論破解材料之謎

導(dǎo)語(yǔ)

集智學(xué)園聯(lián)合北師大系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院開設(shè)，以方福康先生系統(tǒng)科學(xué)文集為思想基石，匯聚北師大系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域十位教授，系統(tǒng)整合統(tǒng)計(jì)物理、生命系統(tǒng)中的智能行為、社會(huì)復(fù)雜系統(tǒng)建模、人工智能與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)交叉方向，構(gòu)建一條從微觀機(jī)制到宏觀結(jié)構(gòu)、從理論分析到實(shí)際應(yīng)用的知識(shí)脈絡(luò)。

液體與玻璃體在日常生活中無(wú)處不在，人類使用玻璃材料的歷史也已超過(guò)五千年。然而，如何精確定義“玻璃態(tài)”及刻畫其形成機(jī)制，仍然是一跨學(xué)科難題。

本次課程中，北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院武振偉老師將從拓?fù)湟暯乔腥氩ＡB(tài)材料的原子結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系，展示這一視角下的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)，帶領(lǐng)大家用拓?fù)鋵W(xué)工具破解材料復(fù)雜系統(tǒng)物理行為的奧秘。

課程簡(jiǎn)介

液體與玻璃體在日常生活中無(wú)處不在，人類使用玻璃材料的歷史已超過(guò)五千年。然而，如何精確定義“玻璃態(tài)”及其形成機(jī)制，仍是現(xiàn)代科學(xué)中最具挑戰(zhàn)性與吸引力的難題之一。這一基礎(chǔ)性問(wèn)題橫跨凝聚態(tài)物理、復(fù)雜系統(tǒng)與材料科學(xué)的交叉領(lǐng)域。最新研究表明，原子在近鄰配位之外的中程有序結(jié)構(gòu)，對(duì)無(wú)序材料的物理行為具有決定性影響。但我們對(duì)拓?fù)湫再|(zhì)如何在不同局域結(jié)構(gòu)排列中保持不變的認(rèn)知仍不完善，這阻礙了建立清晰結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的努力，也制約了支撐材料創(chuàng)新發(fā)展的穩(wěn)健理論框架的構(gòu)建。本次講座將探討拓?fù)涓拍钊绾螢闊o(wú)序材料的原子結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系提供新見解，重點(diǎn)展示我們近期取得的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)，并指出未來(lái)研究中具有突破潛力的重要開放性問(wèn)題。

主講人

武振偉，北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院、非平衡系統(tǒng)研究所副教授、博士生導(dǎo)師。2015年于北京大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)系獲得固體力學(xué)專業(yè)理學(xué)博士學(xué)位（北大優(yōu)博），2015-2018年北京大學(xué)物理學(xué)院博雅博士后Fellow，2018年加入北京師范大學(xué)工作，歷任講師、副教授，2023-2024年法國(guó)CNRS/UGA物理交叉科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（LiPhy）訪問(wèn)學(xué)者。主要從事與非晶物質(zhì)科學(xué)、及復(fù)雜物理系統(tǒng)相關(guān)方向的研究工作，在NatCom、PRB、JACS、AdvMater、NatiSciRev等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，主持國(guó)家自然科學(xué)基金青年、面上項(xiàng)目各1項(xiàng)，作為主要參與人承擔(dān)數(shù)理學(xué)部、工材學(xué)部重點(diǎn)項(xiàng)目各1項(xiàng)。

課程目標(biāo)

1. 為學(xué)員呈現(xiàn)玻璃態(tài)材料與玻璃物理領(lǐng)域的核心科學(xué)問(wèn)題。

2. 講解玻璃材料物理領(lǐng)域的研究方法論。

3. 介紹拓?fù)鋵W(xué)方法如何應(yīng)用于材料物理研究。

課程亮點(diǎn)

• 闡述玻璃材料在人類科技文明發(fā)展中的重要作用。

• 探討過(guò)去15年圖論、拓?fù)鋵W(xué)方法是如何進(jìn)入非晶態(tài)物質(zhì)科學(xué)研究的。

• 分享國(guó)內(nèi)從0到1的科學(xué)研究歷程。

提綱

第一部分:玻璃材料與玻璃物理研究簡(jiǎn)介

• 引入：非晶態(tài)無(wú)處不在、對(duì)人類科技文明影響深遠(yuǎn)

• 玻璃物理研究中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

• 關(guān)于非晶態(tài)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)

• 衍射圖像中的hidden order

• 實(shí)驗(yàn)——模擬——假說(shuō)——實(shí)驗(yàn)！

• 液體的結(jié)構(gòu)與圖論方法的引入

• 基于原子局域鄰接拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)關(guān)系研究

• 一個(gè)全新概念：圖——?jiǎng)恿W(xué)對(duì)應(yīng)關(guān)系

• 固體中的缺陷：從位錯(cuò)到拓?fù)錅u旋

• 玻璃體系拓?fù)淙毕荨缀巍⒓八苄院纳⒔Y(jié)構(gòu)

課程安排

上課時(shí)間：12月12日晚19：30 -21：30，授課1.5小時(shí)，答疑0.5小時(shí)。

課程形式：騰訊會(huì)議線上課，集智學(xué)園網(wǎng)站錄播。

課程周期：2025年12月12日第八課，每周五晚19：30-21：30點(diǎn)，授課1.5小時(shí)，答疑0.5小時(shí)。

課程適用

本次課程適合：

• 材料科學(xué)、凝聚態(tài)物理、玻璃態(tài)物質(zhì)等領(lǐng)域的研究者

• 對(duì)材料復(fù)雜系統(tǒng)、拓?fù)鋵W(xué)感興趣的復(fù)雜性科學(xué)愛(ài)好者

推薦內(nèi)容

1. Xin-Jia Zhou, Feng Yang, Xiao-Dong Yang, et al. Graph-Dynamics correspondence in metallic glass-forming liquids. Communication in Theoretical Physics, 2025

2. Zhen Wei Wu, Yixiao Chen, Wei-Hua Wang, et al. Topology of vibrational modes predict plastic events in glasses. NATURE COMMUNICATIONS, 2023

3. Zhen Wei Wu , Walter Kob , Wei-Hua Wang & Limei Xu. Stretched and compressed exponentials in the relaxation dynamics of a metallic glass-forming melt. NATURE COMMUNICATIONS, 2018

4. Z.W. Wu , M.Z. Li, W.H. Wang & K.X. Liu. Hidden topological order and its correlation with glass-forming ability in metallic glasses. Nature Communications, 2015

5. Z. W. Wu, M. Z. Li, W. H. Wang, et al. Correlation between structural relaxation and connectivity of icosahedral clusters in CuZr metallic glass-forming liquids. Physical Review, 2013

付費(fèi)流程

課程頁(yè)面填寫學(xué)員登記表，微信掃碼入群；

課程可開發(fā)票。

關(guān)于主辦方

北京師范大學(xué)-系統(tǒng)科學(xué)學(xué)科團(tuán)隊(duì)

北京師范大學(xué)是中國(guó)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)科的重要發(fā)源地之一，自20世紀(jì)70年代末即開始布局相關(guān)研究和教育體系。學(xué)院已建立起從本科到博士后完整的人才培養(yǎng)體系，并在復(fù)雜系統(tǒng)研究領(lǐng)域形成深厚積淀。依照北京師范大學(xué)“一體兩翼”辦學(xué)格局，北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)科研究生培養(yǎng)分別在北京校區(qū)和珠海校區(qū)進(jìn)行。北京校區(qū)培養(yǎng)單位為系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院、珠海校區(qū)培養(yǎng)單位是文理學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)系（含復(fù)雜系統(tǒng)國(guó)際科學(xué)中心）

【北京校區(qū)】

北京校區(qū)系統(tǒng)科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)聚焦復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、演化和控制等方面。研究?jī)?nèi)容涵蓋從自然到社會(huì)的多個(gè)層面，尤其在復(fù)雜系統(tǒng)的涌現(xiàn)行為與控制優(yōu)化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)建模、生命與腦認(rèn)知系統(tǒng)的自組織行為、多主體系統(tǒng)與智能算法、以及復(fù)雜系統(tǒng)的信息建模等方面形成了特色鮮明、國(guó)際接軌的研究方向，并在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、腦科學(xué)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)建模等研究領(lǐng)域取得了一系列有影響力的成果，多篇論文被國(guó)際權(quán)威期刊選為封面或亮點(diǎn)評(píng)述，并受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和主流媒體廣泛關(guān)注。

【珠海校區(qū)】

珠海校區(qū)系統(tǒng)科學(xué)團(tuán)隊(duì)由國(guó)際系統(tǒng)與控制科學(xué)院院士狄增如教授領(lǐng)銜。除院士工作站外，校區(qū)還建有廣東省高校系統(tǒng)涌現(xiàn)與自然智能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，具備先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)條件、完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持與優(yōu)越的科研實(shí)踐平臺(tái)。團(tuán)隊(duì)匯聚十余名優(yōu)秀的中青年教師，擁有堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)與物理學(xué)基礎(chǔ)，長(zhǎng)期在系統(tǒng)科學(xué)基礎(chǔ)理論、生物與腦科學(xué)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等交叉領(lǐng)域開展創(chuàng)新性研究。依托雄厚的人才力量與科研條件，團(tuán)隊(duì)在研究生高質(zhì)量培養(yǎng)方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，取得了一系列具有原創(chuàng)性的研究成果，并在高水平學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表多篇論文，產(chǎn)生了廣泛的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)影響。

珠海校區(qū)獨(dú)立招收本科、碩士、博士學(xué)生，頒發(fā)學(xué)位證書同北京校區(qū)一樣。同時(shí)，珠海校區(qū)也提供博后與青年P(guān)I職位。

集智學(xué)園：

集智學(xué)園作為集智科學(xué)研究中心孕育的商業(yè)公司，力圖傳播復(fù)雜科學(xué)、人工智能等前沿知識(shí)和新興技術(shù)，促進(jìn)、推動(dòng)復(fù)雜科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)探索與生態(tài)構(gòu)建。合作伙伴包括騰訊、華為、北京師范大學(xué)、湖畔大學(xué)、混沌大學(xué)等多家知名機(jī)構(gòu)。2019年被評(píng)定為“中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)”和“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)”。

口號(hào)：學(xué)復(fù)雜科學(xué)，到集智學(xué)園

使命：梳理復(fù)雜知識(shí)體系，普及科學(xué)理論方法。

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