在千米之下的沉默巖層中，時間仿佛凝固。但對煤炭科學(xué)研究總院有限公司深地科學(xué)院計算與應(yīng)力研究所副所長劉馳而言，那里其實暗流涌動，是一個充滿動態(tài)交響的復(fù)雜世界——溫度悄然傳導(dǎo)，應(yīng)力無聲積聚，水流沿微裂隙蜿蜒滲透，三者交織耦合，共同篆刻著深部巖體的“來時路”。作為一名90后青年科學(xué)家，雖然年紀(jì)尚輕，但他卻能深刻領(lǐng)悟在虛擬空間中復(fù)刻地球真實脈動的重要性，因為那是國家深地戰(zhàn)略構(gòu)筑中一道看不見卻至關(guān)重要的“數(shù)字防線”，所以他試圖用代碼將其刻畫出來。

▲劉馳

從吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院的野外實習(xí)基地，到清華大學(xué)水利系巖石力學(xué)實驗室，再到如今領(lǐng)銜國產(chǎn)高性能數(shù)值仿真軟件研發(fā)，劉馳的科研之路，始終圍繞一個核心命題展開：如何讓巖石“開口說話”，讓深地風(fēng)險“提前預(yù)警”？這條路，既是他個人志趣的延伸，更是時代賦予青年科技工作者的使命。

書生意氣中的實干底色

劉馳自小便懷有成為工程師的夢想。用他的話說，那些偉大的建設(shè)者總像身懷魔法般悄然改變著這個世界，以鋼鐵和電路編織夢想，用精準(zhǔn)的計算表達(dá)對宇宙的敬畏，甚至用非凡的才能連接古今的回響。于是，他奮發(fā)圖強，以優(yōu)異成績考入吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院地質(zhì)工程專業(yè)，成為第四屆“卓越工程師班”成員。彼時的他或許未曾想到，這個傳統(tǒng)工科專業(yè)，將塑造他日后“既懂地質(zhì)，又精力學(xué)”的獨特視野。

在吉林大學(xué)度過的4年歲月，印證了劉馳是個有天賦又肯努力的學(xué)生。不僅專業(yè)課排名第一，榮獲國家獎學(xué)金、李四光地學(xué)獎學(xué)金、遼寧有色精英獎學(xué)金（學(xué)院唯一獲獎?wù)撸?，還摘得了“中國力學(xué)學(xué)會徐芝綸力學(xué)優(yōu)秀學(xué)生獎”——這一全國本科生力學(xué)極高榮譽。

回望過去，拉長時間坐標(biāo)，從中感受點滴變化如何在日積月累后實現(xiàn)騏驥一躍，捕捉行而不輟帶來的復(fù)利效應(yīng)，今日的劉馳不禁生出“于無聲處聽驚雷”之感。但當(dāng)時他卻無暇他顧，只因他坦言自己曾長期處于一種“夾縫感”之中，在選擇前路的方向時避免不了迷茫與無所適從?！捌吹刭|(zhì)拼不過，搞力學(xué)又不夠硬。這種困境致使我當(dāng)時必須做出選擇?！彼⑾轮鞠颍阂W(xué)方向偏移，追求更定量、更普適的科學(xué)語言。

這一選擇并非偶然。彼時，傳統(tǒng)工科就業(yè)前景承壓，而多學(xué)科交叉正成為科研新范式。憑借全系第一的成績，劉馳被保送至清華大學(xué)水利系，師從中國工程院院士王思敬先生（2025年病故），投身“水-巖耦合”研究。這段經(jīng)歷至今仍被劉馳稱頌不已?！半m然日常我們并不常見到王院士，但我知道他是真正有大才的人。他常以巖石單軸壓縮曲線比喻人生五階段，來提醒學(xué)生：‘真正的韌性，是在外界壓力下仍能保持結(jié)構(gòu)完整’?！边@句話深深烙印在劉馳心中，也成為他日后面對科研瓶頸時的精神錨點。

之后數(shù)年，劉馳系統(tǒng)掌握了有限元-離散元耦合法（FDEM），并在此基礎(chǔ)上自主開發(fā)了FDEMYMs巖石破裂計算軟件。此方法能精準(zhǔn)模擬巖體從連續(xù)變形到非連續(xù)破裂的全過程，尤其適用于巖石力學(xué)、礦山工程等領(lǐng)域。2022年，他順利入職煤科總院（中央研究院）深地科學(xué)院。此時的他，已不再滿足于單一物理場的解析，而是將目光投向更深、更復(fù)雜的“熱-力-流”多場耦合體系。

跨越仿真軟件的“高墻”

如果說基礎(chǔ)理論是科研的“根”，那么軟件平臺就是成果落地的“橋”。然而長期以來，高性能數(shù)值仿真被視作“專家工具”——安裝復(fù)雜、建模繁瑣、參數(shù)調(diào)校依賴經(jīng)驗，一線礦工即便有需求，也望而卻步。更嚴(yán)峻的是，主流商業(yè)軟件多為國外產(chǎn)品，存在“卡脖子”風(fēng)險。正如劉馳所言：“我們不能把自己的安全命脈，交到別人隨時可能關(guān)閉的服務(wù)器上?！睘榇?，他帶領(lǐng)團(tuán)隊啟動“地遁化境”系統(tǒng)研發(fā)。

這一平臺集三維地質(zhì)建模、自適應(yīng)網(wǎng)格剖分與多物理場求解于一體，其核心求解器正是劉馳團(tuán)隊自主開發(fā)的FDEMYMs。但真正的突破，不在于算法有多先進(jìn)，而在于“如何讓非專業(yè)人士敢用、會用、愿用”?！拔覀冋{(diào)研發(fā)現(xiàn)，礦上技術(shù)人員最關(guān)心3件事：數(shù)據(jù)從哪來？操作簡不簡單？結(jié)果靠不靠譜？”他說道。為解答一線所惑，團(tuán)隊做了大量“減法”：特意隱藏網(wǎng)格剖分等非核心功能，把復(fù)雜邏輯藏在后端，只須調(diào)用后臺的仿真求解模塊，即可開始數(shù)值推演，無須專業(yè)背景也能快速上手；開發(fā)觸屏剖切、實時信息彈窗等交互功能，讓結(jié)果“看得見、摸得著”；更重要的是，通過與自研應(yīng)力監(jiān)測裝備聯(lián)動，構(gòu)建“軟硬互饋”機制——用實測數(shù)據(jù)校正仿真參數(shù)，再用優(yōu)化模型反哺現(xiàn)場決策。

▲劉馳翻閱力學(xué)書籍

這一理念及產(chǎn)品在第二屆“青年溝路5號”論壇暨2025數(shù)字巖石力學(xué)發(fā)布會上亮相。目前，此系統(tǒng)已支撐山西、內(nèi)蒙古等多個礦區(qū)的應(yīng)力推演和風(fēng)險評估工作，反饋積極。有礦工笑稱：“以前覺得數(shù)值模擬是‘算命’，現(xiàn)在真有希望幫我們避開危險區(qū)?！边@句樸素的評價，恰恰被劉馳視作對自身科研價值最有力的肯定。

而支撐這一切的，是團(tuán)隊對“效率”的極致追求。當(dāng)前，大型工程模型動輒需數(shù)周計算，遠(yuǎn)滯后于生產(chǎn)節(jié)奏。劉馳立下目標(biāo)：未來3至5年，將計算效率提升3個數(shù)量級。“上午開工前輸入數(shù)據(jù)，下午就能拿到風(fēng)險預(yù)測——這才是真正服務(wù)于生產(chǎn)的工具?！睘檫_(dá)成夙愿，他正牽頭承擔(dān)“煤炭2030”重大專項子課題，聚焦并行計算與智能加速，誓要攻克這一“工業(yè)軟件皇冠上的明珠”。

理論創(chuàng)新與工具開發(fā)之外，劉馳團(tuán)隊還在基礎(chǔ)機理層面取得重要突破。在2025年發(fā)表的《應(yīng)力流時空演化致沖機制的試驗與數(shù)值研究》一文中，他們創(chuàng)新提出“應(yīng)力流”概念，用以表征采動過程中應(yīng)力梯度的動態(tài)重分布行為?！斑^去我們只關(guān)注‘應(yīng)力大小’，現(xiàn)在更要關(guān)注‘應(yīng)力如何流動’?！眲ⅠY解釋，“就像河流，不僅要看水量，更要看流向與水勢?！边@一理論，為沖擊地壓前兆識別提供了新判據(jù)，也為動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。值得一提的是，這一成果并非閉門造車，而是布設(shè)了50組應(yīng)變花與14組壓力盒的一手結(jié)果。

這種扎實的工作模式，也體現(xiàn)在團(tuán)隊建設(shè)上。雖然劉馳團(tuán)隊成員的平均年齡僅在30歲左右，但他們十分注重工程實踐能力。此外，這支團(tuán)隊還有著極為豐富的學(xué)科背景，涵蓋工程力學(xué)、計算數(shù)學(xué)，甚至弦理論背景。多方向思維碰撞的火花與定期的大復(fù)盤保證著這支年輕隊伍始終能以“雙肩挑”的姿態(tài)（科研+管理），穩(wěn)步前行在深地科技前沿。

曾有人問劉馳，為何放棄高校教職，選擇企業(yè)科研院所？他每每回答：“王思敬院士教會我，巖石力學(xué)的價值不在論文影響因子，而在能否解決現(xiàn)場真問題?！睆募执髮W(xué)野外曬脫皮的夏天，到清華大學(xué)實驗室熬紅眼的深夜，再到如今帶領(lǐng)團(tuán)隊打磨每一行國產(chǎn)代碼，他的選擇始終如一：做有用的研究，做能落地的技術(shù)。

今天，當(dāng)國家“深地探測”“雙碳目標(biāo)”“新質(zhì)生產(chǎn)力”等戰(zhàn)略深入推進(jìn)，深部資源開發(fā)、地?zé)崂?、碳封存等新場景不斷涌現(xiàn)，對巖體多場耦合理論與仿真工具的需求前所未有。劉馳團(tuán)隊正試圖回答這個時代之問。他常說：“我們不在現(xiàn)場，但我們的模型必須比現(xiàn)場更‘懂’巖石?！边@既是一份自信，更是一份責(zé)任。在這片沉默而厚重的土地之下，一位青年科學(xué)家正以代碼為犁，耕耘著屬于中國深地科技的未來——那里沒有掌聲，卻有萬鈞之力；那里不見陽光，卻照亮安全之路。