《數(shù)學(xué)之美》:寶藏老師的數(shù)理科普盏檐,從另一個角度看數(shù)學(xué)

數(shù)學(xué)從小學(xué)到大,有的同學(xué)能輕松應(yīng)付驶悟,更多的同學(xué)則是摸爬滾打胡野,好不狼狽。

要是能遇上一個講課幽默痕鳍、又通俗易懂的老師硫豆,那絕對是一件相當(dāng)幸運的事。

這樣的寶藏老師一般都很受歡迎笼呆,像現(xiàn)在頻頻火出圈的刑法學(xué)老師羅翔够庙、武漢大學(xué)西方哲學(xué)史老師趙林,都是屬于這種類型抄邀。

在數(shù)學(xué)和信息技術(shù)科普這一塊,也有一位寶藏老師——前谷歌高級資深研究員吳軍昼榛。

作為人工智能語音識別和互聯(lián)網(wǎng)搜索領(lǐng)域前沿人物境肾、一線專家,吳軍老師知識儲備豐富胆屿,對科技和信息領(lǐng)域的發(fā)展變化極具洞察力奥喻,最有意思的是,他還非常擅長用大白話給普通人科普非迹。

《數(shù)學(xué)之美》這本書环鲤,就是吳軍老師撰寫系列科普文以來的文章合集,結(jié)合數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史憎兽,分析實際案例冷离,談古論今,有深度又有趣味纯命。這本書也先后榮獲國家圖書館第8屆文津圖書獎西剥、第5屆中華優(yōu)秀出版物獎提名獎。

最難能可貴的是亿汞,《數(shù)學(xué)之美》的每一版的修訂瞭空,除了在對原有的章節(jié)進(jìn)行與時俱進(jìn)的更改和補(bǔ)充之外,還有幅度不小的信息增量疗我,例如現(xiàn)在最新的第三版咆畏,相較上一版够傍,就增加了人工智能胆敞、區(qū)塊鏈栗菜、量子通信等三章智能時代前沿科技相關(guān)章節(jié)残炮。

一個好的方法丘喻,通常是最簡單明了的方法解恰,數(shù)學(xué)的本質(zhì)就是簡單和直接的鲫剿,數(shù)學(xué)的美掐暮,是簡單的美,吳軍老師在《數(shù)學(xué)之美》中將“簡單即是美”的思想貫穿始終愿卒,展現(xiàn)數(shù)學(xué)的奇妙魅力缚去。

《數(shù)學(xué)之美》(第三版)封面


01?數(shù)學(xué)的簡單之美

《數(shù)學(xué)之美》是一本以數(shù)學(xué)與信息技術(shù)為主的科普讀本,但我這個外行讀起來也能覺得津津有味琼开,很大程度得益于吳軍老師總是從大家感興趣的問題出發(fā)易结,再解釋原理,延伸穿插典故柜候。

如此一來搞动,既有知識增量,趣味性也很強(qiáng)渣刷,還很容易理解原來數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)思維能解決這么多實際問題鹦肿。

比如說,你知道世界上最簡單的計數(shù)方法是什么嗎辅柴?

要說世界上最簡單的計數(shù)方法那必然是二進(jìn)制箩溃,因為它僅僅用“0”和“1”兩個數(shù)字來計數(shù),再簡單不過了碌嘀。

那么二進(jìn)制有什么用呢涣旨?

實際上,二進(jìn)制應(yīng)用非常廣泛股冗,我們生活中的電腦霹陡、電器開關(guān)、搜索引擎等都是利用二進(jìn)制原理進(jìn)行工作的止状。

古時候烹棉,人們觀察到自然界中,有多種即對立又密切聯(lián)系的自然現(xiàn)象导俘,如天和地峦耘、晝和夜、日和月旅薄、男和女等等辅髓,古人在漫長的時間中,以哲學(xué)的思想方式歸納出“陰陽”這一概念少梁,以“陰陽”指代事物間的最基本對立關(guān)系洛口。

這就是最早的二進(jìn)制雛形——中國古代陰陽學(xué)說。

經(jīng)過漫長的發(fā)展演變凯沪,二進(jìn)制先是被用于計數(shù)第焰,后來又被用于表示邏輯上的“是”和“非”,到這個時候妨马,二進(jìn)制才成為今天我們使用的二進(jìn)制挺举。

如今的電子計算機(jī)有強(qiáng)大的計算能力杀赢,和各種各樣實用的功能,但背后原理的基本單位仍然是簡單的0和1湘纵,這可不就是數(shù)學(xué)的簡單之美嗎脂崔。


02?數(shù)學(xué)思維的妙用

因為長期的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)以及應(yīng)用考試,大家對數(shù)學(xué)多多少少產(chǎn)生了畏懼心理梧喷,也由于數(shù)學(xué)的演化發(fā)展砌左,高度概括和細(xì)分的數(shù)學(xué)科目,讓人難以發(fā)現(xiàn)它們與實際生活之間的具體聯(lián)系铺敌。

其實數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)思維從來都不遙遠(yuǎn)汇歹,在過去解決過很多實際的問題,未來也會如此偿凭,《數(shù)學(xué)之美》中也講了機(jī)器翻譯通過統(tǒng)計理論的應(yīng)用产弹,實現(xiàn)跨越發(fā)展故事。

機(jī)器翻譯最初遇到的其中一個問題弯囊,就是翻譯多義詞取视。

別說機(jī)器,就是很多外國人學(xué)中文常挚,都說多義詞最難了,明明就是同一個詞稽物,放到不同語境就會有不同的意思奄毡,比如說在“今天要算完賬”這個句子中,“算賬”是計算賬目的意思贝或,但在“改天再找你算賬”這個句子中吼过,就通常理解為爭執(zhí)中失利的一方在放狠話。

其實英文中也有很多類似的詞語咪奖,比如Bush可以指灌木叢盗忱,但同時也是美國前總統(tǒng)布什的名字。

在信息技術(shù)中羊赵,機(jī)器翻譯是如何克服這個問題的趟佃?20世紀(jì)90年代初,賓夕法尼亞大學(xué)自然語言處理方向的雅讓斯基博士昧捷,想出了一個簡單有效的方法闲昭,能準(zhǔn)確區(qū)分多義詞,提升翻譯準(zhǔn)確度靡挥。

這個方法說起來原理也很簡單序矩,那就是利用關(guān)聯(lián)詞組。

例如跋破,Bush翻譯為“布什”時簸淀,經(jīng)常和總統(tǒng)瓶蝴、華盛頓、民眾等等詞語一起出現(xiàn)租幕,就把這些詞作為一個組舷手,而當(dāng)Bush翻譯為“灌木叢”時,經(jīng)常和土地令蛉、植被聚霜、野外等等詞語搭配成句,這些詞就作為另一個組珠叔。

只要分析Bush在需要翻譯的句子中蝎宇,和哪組關(guān)聯(lián)詞待在一起,就能明白這次它代表的是哪一種意思祷安,這種計算工作可正是機(jī)器的長項姥芥。

類似這樣的利用數(shù)學(xué)思維解決實際問題的例子不勝枚舉,妙不可言汇鞭。



03 疑難問題的新解思路

數(shù)學(xué)思維也給新時代的疑難問題凉唐,提供了新的解答思路。

信息社會霍骄,手機(jī)和移動支付的便捷讓我們享受到很多便利台囱,但是也帶來了很多過去沒有的困擾,電信騙局读整、銀行卡盜刷簿训、鋪天蓋地的營銷電話和短信,信息安全關(guān)乎每一個人米间。

我自己印象最深的一次强品,因為曾經(jīng)打過電話給網(wǎng)友,結(jié)果第二天對方說出了我的真實姓名和畢業(yè)學(xué)校屈糊。

當(dāng)時真的很震驚的榛,質(zhì)問后,對方道歉說沒有惡意逻锐,只是因為電話打得比較久夫晌,過意不去想給我沖點話費,看到名字比較少見昧诱,就百度了一下慷丽,在搜索結(jié)果中看到學(xué)校的公示信息。

雖然只是簡單的個人信息鳄哭,卻也難免不是一個未來的隱患要糊,現(xiàn)代信息技術(shù)高速發(fā)展,但是我們自己也成為了數(shù)據(jù)汪洋中一份子。

為了改善信息安全锄俄,我們的國家也做出過很多努力局劲,完善實名認(rèn)證、三大運營商約談?wù)哪淘⒓訌?qiáng)宣傳等等鱼填,成效還是有的,至少近半年營銷電話明顯減少毅戈,但是仍然存在提升空間苹丸。

吳軍老師在《數(shù)學(xué)之美》中,相當(dāng)看好區(qū)塊鏈技術(shù)在信息安全領(lǐng)域的發(fā)展前景苇经。

區(qū)塊鏈技術(shù)相信很多人都聽說過赘理,它是比特幣的底層技術(shù),簡單來說有3個特點:

1.區(qū)塊鏈里的信息無法篡改扇单,因為這個信息有很多的加密副本儲存在不同的地方商模,改了一個,和其他副本對不上蜘澜,就會被拒絕施流。

2.信息可以更新鄙信,但無法覆蓋装诡,所有流通步驟都有記錄趟章,實現(xiàn)交易可追溯慎王。

3.區(qū)塊鏈里的信息,可以在不提供具體內(nèi)容的情況下宏侍,實現(xiàn)真?zhèn)悟炞C。

想想我們的個人信息都是怎么給出去的绷耍?辦理銀行業(yè)務(wù)褂始、注冊各種網(wǎng)站舀寓、固定資產(chǎn)交易等等互墓,其實很多時候篡撵,對方并不需要你的信息內(nèi)容,只是需要驗證真實性而已祷杈。

區(qū)塊鏈的特點與這一用途高度重合斑司,假以時日,相信有機(jī)會實現(xiàn)從根本上杜絕信息安全問題但汞。

這就是用數(shù)學(xué)模型思維解決現(xiàn)實疑難問題的思考方向宿刮。


04 常見現(xiàn)象背后的數(shù)學(xué)原理

我們的生活中還有一些司空見慣的現(xiàn)象,我們往往只能看到表面私蕾,其實它還有其他內(nèi)核僵缺,比如說瀏覽器之爭。

平常我們遇到問題已經(jīng)很習(xí)慣先打開搜索引擎查詢一下了踩叭,搜索引擎有很多家磕潮,但做得大的也就那幾個,競爭還是挺激烈的容贝。

很多時候自脯,不用打開搜索引擎主頁,我們也能在很多地方發(fā)現(xiàn)搜索框斤富,比如瀏覽器上方膏潮、系統(tǒng)桌面下方,以及有的輸入法或其他應(yīng)用軟件的附加搜索框满力。

我以前一直覺得這是軟件為了提高自己的使用率附加的功能焕参,目的是讓用戶覺得更方便,以提高自己軟件的市場占有率油额。

但沒想到叠纷,這原來其實是一場暗流洶涌的搜索點擊數(shù)據(jù)之爭。

如今在不同搜索引擎之間潦嘶,技術(shù)上的差距已經(jīng)基本抹平了涩嚣,但是我們還是會感覺到,那些主流搜索“更好用”一些,主要就是因為某些關(guān)鍵字缓艳,用其他大部分搜索引擎搜不到校摩。

在不常見的關(guān)鍵字查詢上,主流引擎能明顯占優(yōu)阶淘,這不是技術(shù)上的差距衙吩,而是數(shù)據(jù)體量的差距。

簡單來說溪窒,就是用戶點擊多坤塞,能積累的數(shù)據(jù)就多,積累數(shù)據(jù)量大澈蚌,那搜索結(jié)果就更準(zhǔn)確摹芙,吸引更多用戶點擊,這就是搜索引擎的馬太效應(yīng)宛瞄。

谷歌鼎盛時期的搜索量浮禾,遠(yuǎn)超其他公司搜索量的總和,但其他公司也不愿意讓他一家獨大啊份汗,于是想了很多方法試圖彎道超車盈电。

微軟就曾通過收購流量和擴(kuò)大戰(zhàn)場的方式曲線救國:通過收購雅虎搜索,使數(shù)據(jù)量陡然提升200%-300%杯活;在IE瀏覽收集用戶使用其他搜索時的點擊數(shù)據(jù)匆帚,將搜索之爭擴(kuò)大到瀏覽器和應(yīng)用系統(tǒng)之爭等等。

有了更多的數(shù)據(jù)旁钧,一個搜索引擎公司便可以快速改進(jìn)長尾搜索的質(zhì)量吸重,這是我們在看到瀏覽上的快捷搜索欄時,無法一下子聯(lián)系到的奧秘歪今,很有意思嚎幸。


總結(jié)

吳軍老師自言受到霍金等科學(xué)巨匠著作的影響,認(rèn)為用最簡單的語言寄猩,將深奧的原理講給外行聽嫉晶,是非常有意義也有意思的一件事。

吳軍老師是應(yīng)用實踐的一線權(quán)威專家焦影,他本人不僅僅精通數(shù)學(xué)與信息技術(shù)領(lǐng)域,多年間也一直在對科研問題進(jìn)行深入的思考封断,因而《數(shù)學(xué)之美》不僅僅科普數(shù)學(xué)與信息技術(shù)斯辰,同時也引導(dǎo)和啟發(fā)科學(xué)思維,有興趣的朋友都可以讀一讀坡疼。


THE END

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