2021年12月17日下午，由12bet手机端app官网主办的12bet手机端app官网前沿学术论坛第二十三期通过网络顺利举行。本期论坛邀请到IEEE Fellow、加拿大工程院院士、福州大学物理与信息工程学院特聘教授、加拿大戴尔豪斯大学终身教授陈志璋做主题为“Unification of Numerical Methods with the Method of Weighted Residuals (基于加权余量法的数值方法的统一) ”和“中长距离无线能量传输-电磁技术与应用”的学术报告。讲座由12bet手机端app官网应用电子学研究所夏明耀教授主持，60余名师生线上参加了本次学术报告。

讲座伊始，陈志璋教授从历史出发，介绍了计算电磁学的背景。在法拉第、安培等人的物理实验的基础上，1864年，麦克斯韦提出了包含20个方程和20个变量的方程组，总结了前人的成果，描述了电磁场的行为。1885年，奥利弗·赫维赛德通过引入通量和矢量的运算，将此20个方程简化为4个方程的方程组，变成了我们现在所熟知的麦克斯韦方程组。

电磁场是电子和计算机工程的研究基础，有线通信、无线通信、有线供电、无线充电和雷达等领域都是在传输电磁场。对于电磁问题，精确的解析解几乎没有，解析方法只适合于极少数有规则结构的目标。绝大部分问题需要近似的解决方案。对于电路问题，使用基尔霍夫定律，它是麦克斯韦方程组的近似模型，只能在简单、低频下工作，适合结构尺寸比波长小十倍以上的情况。还有近似全波解的数值方法，特点是低频高频都可以使用，但是计算过程比较复杂，计算成本高。近些年来，学者们提出了大量的数值方法，但是对使用者来说，理解和利用它们并不容易。

陈教授接着详细介绍了一种统一的方法：使用加权余量法（MWR）推导不同的数值方法，并且使用基于节点的无网格方法的统一计算平台。加权余量法主要分两步：函数展开和误差最小化。FEM、FDTD和MoM等广泛应用的方法，都是可以看作是加权余量法的特例，只是基函数和检测函数在空间和时间上有所不同。接着，陈教授介绍了基于节点的无网格方法，区域不用格子和线来区分，而是用一些点。这种方法可以将有限元和有限差分方法的网格剖分包含进来。将加权余量法和无网格方法结合，可以建立统一的计算平台。对PEC的H型腔体数值测试结果显示，所提出的方法是有效的。

接下来，在线师生与陈志璋教授进行了互动交流。针对混合问题的边界条件如何处理、无网格方法应用不够广泛的原因、软件的计算结果可信度如何检验等问题，陈教授都给予了详细的解答。对于计算电磁学未来，陈教授认为，统一理论、量子计算机等新技术都有可能为计算电磁学带来新的突破。

随后，陈志璋教授介绍了中长距离无限能量传输相关的技术。在水下充电、心脏起搏器充电等有线充电难以解决的领域，无线充电存在巨大的应用潜力。

中距离无线能量传输，一般是采用四个线圈的配置，原理是磁感应的扩展，使用谐振来使系统的充电距离最大化。长距离的无线能量传输，可以根据天线传播方程来进行分析。天线阵、超材料等技术可以实现很好的方向性，给远距离无线能量传输带来突破。

最后，陈志璋教授对未来做出展望：物联网意味着信息的互联和能量的互联，我国现在很多技术都已经达到了世界先进水平，需要面临和国外进行竞争的局面，前面的路已经没有人走过，只有靠自己去探索和创造，正如Alan Kay所说，“预测未来最好的方式是创造它。”