怎樣體驗(yàn)數(shù)學(xué)之美毯侦?

文/李曙

我們的學(xué)生時(shí)代總是與數(shù)學(xué)相伴。而且數(shù)學(xué)在學(xué)習(xí)中總是扮演著核心角色具垫。以高考為例侈离,不管你是理科生還是文科生,都得考數(shù)學(xué)做修。而且數(shù)學(xué)占的分值很高霍狰。談到數(shù)學(xué),我的感情有點(diǎn)復(fù)雜饰及。在中小學(xué)年代蔗坯,學(xué)得好的時(shí)候,感覺數(shù)學(xué)是門很有意思的課燎含。學(xué)不懂的時(shí)候宾濒,又很懷疑自己的智商∑凉浚總之绘梦,那個(gè)年代,被數(shù)學(xué)虐得挺慘的赴魁。

大學(xué)階段學(xué)的理工科卸奉,每個(gè)學(xué)期都是在數(shù)學(xué)的影響下度過的。大一大二先后要學(xué)高等數(shù)學(xué)颖御,線性代數(shù)榄棵、概率論,工程數(shù)學(xué)等潘拱。大三大四的專業(yè)課教材更是一堆堆的公式疹鳄。說真的,大學(xué)的數(shù)學(xué)教育給我的不是美芦岂,而是煩瘪弓。因?yàn)槲耶?dāng)時(shí)沒覺得這些數(shù)學(xué)課有什么用,只覺得學(xué)數(shù)學(xué)就是不斷的做題禽最。

今天讀完了吳軍老師寫的《數(shù)學(xué)之美》腺怯。他在書中用很多數(shù)學(xué)在IT領(lǐng)域應(yīng)用的例子詮釋了數(shù)學(xué)之美。比如川无,用統(tǒng)計(jì)的方法做語音識(shí)別瓢喉,信息論在解決機(jī)器翻譯中的二義性的作用,布爾代數(shù)在搜索引擎的索引中的作用舀透,余弦定理與新聞分類的原理等等栓票。有感于數(shù)學(xué)之美,下面就我們非數(shù)學(xué)專業(yè)人士如何體驗(yàn)數(shù)學(xué)之美這一問題愕够,發(fā)表一些不成熟的觀點(diǎn)走贪。

1. 思想比公式重要。

相信有很多朋友和我一樣惑芭,是比較畏懼?jǐn)?shù)學(xué)公式的坠狡,尤其是那些帶有怪異符號(hào)的公式。在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)時(shí)遂跟,如果書上有大段的數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)過程逃沿,你是循著這些公式婴渡,一個(gè)個(gè)的看,一個(gè)個(gè)的推嗎凯亮?對(duì)于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好的人边臼,這樣看起來肯定很過癮。對(duì)于一般人假消,尤其是新進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的初學(xué)者柠并,這種方法可能會(huì)使人只見樹木,不見森林富拗。如果看書過程中臼予,再遇到幾個(gè)過不去的公式,那會(huì)很令人沮喪的啃沪。若老是被這些公式虐粘拾,還怎么去感受她的美呢?

吳軍老師在這本書的處理上就做得很好创千。很多地方半哟,他都只是給出用來說明原理的公式。對(duì)于這個(gè)公式的證明過程签餐,他要么放在附錄里寓涨,要么給出參考文獻(xiàn)。這樣讀者就能連貫的讀下去氯檐,不至于被大量的推導(dǎo)過程所打斷戒良、困住。同時(shí)冠摄,他以通俗的語言將這些公式所要表達(dá)的思想方法呈現(xiàn)給讀者糯崎。例如,他在講動(dòng)態(tài)規(guī)劃(Dynamic Programming)的原理時(shí)以尋找從北京到廣州的最短路徑為例河泳。要找到這條最短路徑沃呢,先在北京和廣州之間橫向畫一條線,找出北京到這條線上哪個(gè)城市的距離最短拆挥。那么北京到這個(gè)城市的路徑肯定會(huì)是北京到廣州的最短路徑中的一段薄霜。再將這條橫向線往南移,以同樣的方法就能找出北京到廣州間最短路徑上的其他城市纸兔,最后就得到了這條最短路徑惰瓜。采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法就比最笨的窮舉法的計(jì)算量小了很多個(gè)數(shù)量級(jí)。

當(dāng)然汉矿,我們的專業(yè)書籍不可能像吳軍老師的科普書籍這樣通俗崎坊、簡(jiǎn)潔。作為讀者洲拇,我們?cè)陂喿x時(shí)不應(yīng)該被數(shù)學(xué)公式所困奈揍。先要從宏觀上把握作者的思想曲尸,然后再根據(jù)需要深入公式中了解細(xì)節(jié)。這樣即使沒有讀懂公式男翰,也能知道作者的思路另患,終歸是有收獲的。

如果我們以后要自己出專業(yè)技術(shù)方面的書奏篙,最好也從讀者的角度思考,怎么才能讓讀者更容易懂迫淹?怎樣才能讀過以后收獲最大秘通?作為老師,如果我們給學(xué)生講授一門專業(yè)課程敛熬。是不是可以對(duì)書本上的數(shù)學(xué)公式靈活處理肺稀,以通俗易懂的語言將公式里的思維方法傳授給學(xué)生?要做到這點(diǎn)应民,肯定很難话原。吳軍老師在書的后記中寫道“世界上最好的學(xué)者總是可以深入淺出把大道理講給外行聽,而不是故弄玄虛把簡(jiǎn)單的問題復(fù)雜化诲锹》比剩”

2. 給數(shù)學(xué)方法賦予意義。

我們說一件事物美归园,肯定是它能給我們帶來某種愉悅感黄虱。如果我們看到的數(shù)學(xué)公式,僅僅是一行行冷冰冰的符號(hào)和字母的組合庸诱,那怎么可能給我們美呢捻浦。當(dāng)這些公式解決了我們的問題時(shí),肯定是美的桥爽。如:麥克斯韋發(fā)現(xiàn)麥克斯韋方程時(shí)朱灿,肯定覺得她們美到了極致。如果我們發(fā)現(xiàn)某個(gè)數(shù)學(xué)方法能解決我們苦思冥想的問題钠四,你肯定也會(huì)覺得她很美盗扒。 作為學(xué)生,如果我們一時(shí)沒發(fā)現(xiàn)所學(xué)數(shù)學(xué)方法的用途缀去,也可以用Google搜索一下她們有哪些應(yīng)用环疼,特別是一些與我們生活很密切的應(yīng)用。這樣朵耕,我們就會(huì)感受到她平易近人的美炫隶。

吳軍老師在書中講了他自己的一個(gè)例子。那是在20多年前阎曹,他當(dāng)時(shí)在清華大學(xué)讀書伪阶,學(xué)過一門名為“隨機(jī)過程”的課程煞檩。該課是清華過去的一門“臭名昭著”的課。估計(jì)學(xué)生們都不喜歡上栅贴。在那門課上講到了隱馬爾可夫模型斟湃。他當(dāng)時(shí)實(shí)在想不出學(xué)這個(gè)模型有啥用¢苁恚可是凝赛,幾年后當(dāng)他跟隨導(dǎo)師研究語音識(shí)別時(shí),才發(fā)現(xiàn)其中的核心思想就是隱馬爾可夫模型坛缕。他當(dāng)時(shí)由衷的感嘆該數(shù)學(xué)模型之妙墓猎。可見赚楚,發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)方法的作用毙沾,對(duì)于我們欣賞她的美有多重要。

3. 多想一下該數(shù)學(xué)方法還能用在哪兒宠页。

美國(guó)總統(tǒng)羅斯福說“幸福不在于擁有金錢左胞,而在于獲得成就時(shí)的喜悅,以及產(chǎn)生創(chuàng)造力的激情举户】局妫”可見,獲得成就和產(chǎn)生創(chuàng)造力對(duì)我們多重要俭嘁。作為科研人員门烂,我們的成就和創(chuàng)造力體現(xiàn)在我們有沒有創(chuàng)新的成果。在這個(gè)多學(xué)科交叉發(fā)展的時(shí)代兄淫。通常A領(lǐng)域的方法可以被B領(lǐng)域所借鑒屯远,從而在B領(lǐng)域出現(xiàn)創(chuàng)新。而方法的底層數(shù)學(xué)模型是相通的捕虽。例如慨丐,吳軍老師在書中提到的基于統(tǒng)計(jì)的自然語言處理方法,在數(shù)學(xué)模型上和通信系統(tǒng)是相通的泄私,甚至是相同的》拷遥現(xiàn)今的學(xué)術(shù)界更是注重跨界與交叉。一個(gè)新的數(shù)學(xué)方法出來晌端,馬上就會(huì)在許多完全不同的領(lǐng)域得到應(yīng)用捅暴。如:十年前提出的壓縮感知,現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在了信號(hào)處理咧纠、通信蓬痒、生物醫(yī)學(xué)成像、光學(xué)漆羔、地球物理等等很多方面梧奢。足見數(shù)學(xué)方法的通用性狱掂。這也是數(shù)學(xué)之美的體現(xiàn)。當(dāng)我們學(xué)到一個(gè)數(shù)學(xué)方法時(shí)亲轨,可以想一下是否還能用在別的方面趋惨。沒準(zhǔn),這又是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)惦蚊。若果真如此器虾,你會(huì)感受到數(shù)學(xué)之美的。

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