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2014年8月14日 星期四

數學是改變世界的力量--以賈伯斯、google為例

數學是改變世界的力量--以賈伯斯、google為例
發佈時間: 2014-07-17 13:37:06  |  來源: 中國網  |  作者: 吳昊昊  |  責任編輯: 劉峻淩
苹果公司创始人乔布斯
中國網717日訊 據韓國《朝鮮日報》網站16日報導,在很多人眼裡,數學只是一門讓人頭疼費神的學問。甚至在學校裡,完全放棄學習數學的學生越來越多。但數學作為一門基礎學科,在科學技術、產業、金融、體育、藝術等社會全方面都發揮著重要角色。當今數學家遍佈人類文明和尖端產業技術領域,而首爾國際數學家大會就是一個良好的契機,向世界展示數學家的力量與今後的發展方向。
蘋果公司創始人約伯斯作為“創造性經營的偶像”,他的成就屹立商界,而其中皮克斯動畫工作室(Pixar)功不可沒。約伯斯收購的這家公司在1995年製作了世界首部長篇數字動畫“玩具總動員”,這部動畫的大熱讓約伯斯的事業如虎添翼。
這部講述玩具之間的友情與冒險的“玩具總動員”採用了精密複雜的數學公式。製作人員應用數學知識,創造出了一批比手繪更加栩栩如生的動畫人物。
運用數學製作的“玩具總動員”
約伯斯在1986年陷入經營權紛爭,被逐出了自己創立的公司。極為憤怒的約伯斯收購了皮克斯動畫工作室,其製作的“玩具總動員”在全世界獲得了36200萬美元的超高票房。他於1997年回歸蘋果公司出任CEO,可以說他在之後推出的iPodiPhoneiPad3個連環殺手鐧”,打開了移動新時代等偉業都是從“玩具總動員”大獲成功後開始的。
約伯斯為了製作“玩具總動員”,大量召集了乍看之下與動畫製作毫不相關的數學家。在那之前,製作動畫時,即使是一樣的圖片也得按照尺寸一張一張地重新畫。如果要將一張小圖放大的話,解析度放大後失真,其中還會出現線條斷開或者看起來凹凸不平的“階梯現象”。
數學家們摒棄了傳統手法,運用以數學為基礎的電腦圖形學(CG)開發出了新的技術,如此一來同樣的圖片不用重新畫,而且圖片的大小也可以隨意調節。數學家們先運用幾何學將作者畫好的小圖修飾轉換,接下來運用英國物理學家牛頓為記錄天體運動發明的微分公式,而微分是用來預測變化量的。若將圖像經過修飾後應用微分處理,我們能預測在擴大人物或背景圖片後出現的線條斷開的部分,因此可以精確地連接斷開的線條,製作出視覺鮮明的圖片。只需運用數學公式,就可以讓一張圖片實現拉伸、壓縮等多種變化。正是有了這樣的技術,不僅讓製作時間和經費大大減少,而且還能製作出栩栩如生的數字動畫。
約伯斯開創的重視數學的傳統,隨著皮克斯動畫工作室被迪士尼收購,也傳承到了迪士尼公司。迪士尼公司製作的電影“加勒比海盜”中有大量巨浪拍船的鏡頭,這也是用CG技術製作而成的。斯坦福大學應用數學教授Ron Fedkiw將分析像空氣、水一樣的流體運動的“納維-斯托克斯”數學方程運用於CG技術中,描繪出了波濤洶湧和數百萬計水滴飛濺的壯美景象。Ron Fedkiw也憑藉這一成果獲得了奧斯卡最佳視覺效果獎。
數學也被運用在穀歌網路搜索中
我們認為讓人頭疼的數學,不知不覺間已經深入到了產業界、金融界和我們的日常生活中。讓學生們傷透腦筋的微積分也是新產品和服務開發的核心工具。
世界最大的網路公司穀歌也是以數學為出發點的。谷歌的創始人之一謝爾蓋·布林是斯坦福大學應用數學的博士。布林與在同一大學進修電腦的另一位元創始人拉裡·佩奇一起運用數學演算法開發出了精巧的搜尋引擎。
布林描述輸入資訊、搜尋引擎處理等一系列的步驟後,佩奇將這些流程逐一編成程式。運用數學運算一一計算出包含搜索詞條的資訊中有多少不符的資訊,之後將其彙集成資料庫,向使用者提供所需的資訊。隨著“穀歌搜索很準確”的消息散播開來,布林和佩奇一起創業,將谷歌打造成了世界最大的網路公司。
引領超高速無線網路時代的LTE(長期演進技術,4G網路雛形)中也蘊含著數學原理。它是靈活運用“傅裡葉變換”公式修飾表達複雜波動的技術。通過這項技術,能實現電磁波與資料的迅速傳遞,同時頻率相近的電磁波互不干擾。

法國國家科學研究院(CNRSMaria J. Esteban院長說:“隨著數學被應用到各種產業中,純粹數學與應用數學的區別也在漸漸消失”。數學是超出於基礎學科,在經濟全域上可以引領世界的學問。浦項科技大學(POSTECH)數學教授朴泂周(音譯)說:“我希望通過首爾國際數學家大會這一契機,能提高人們對數學的關注,更多地將數學靈活應用到產業中來”。(實習編譯:吳昊昊)

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