数学是改变世界的力量--以乔布斯、谷歌为例

2016-12-13 16:12 我要评论 来源:
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  (来源·北京时间)据韩国《朝鲜日报》网站报道,在很多人眼里,数学只是一门让人头疼费神的学问。甚至在学校里,完全放弃学习数学的学生越来越多。但数学作为一门基础学科,在科学技术、产业、金融、体育、艺术等社会全方面都发挥着重要角色。当今数学家遍布人类文明和尖端产业技术领域,而首尔国际数学家大会就是一个良好的契机,向世界展示数学家的力量与今后的发展方向。

  苹果公司创始人乔布斯作为“创造性经营的偶像”,他的成就屹立商界,而其中皮克斯动画工作室(Pixar)功不可没。乔布斯收购的这家公司在1995年制作了世界首部长篇数字动画“玩具总动员”,这部动画的大热让乔布斯的事业如虎添翼。

  这部讲述玩具之间的友情与冒险的“玩具总动员”采用了精密复杂的数学公式。制作人员应用数学知识,创造出了一批比手绘更加栩栩如生的动画人物。

  运用数学制作的“玩具总动员”

  乔布斯在1986年陷入经营权纷争,被逐出了自己创立的公司。极为愤怒的乔布斯收购了皮克斯动画工作室,其制作的“玩具总动员”在全世界获得了3亿6200万美元的超高票房。他于1997年回归苹果公司出任CEO,可以说他在之后推出的iPod、iPhone、iPad“3个连环杀手锏”,打开了移动新时代等伟业都是从“玩具总动员”大获成功后开始的。

  乔布斯为了制作“玩具总动员”,大量召集了乍看之下与动画制作毫不相关的数学家。在那之前,制作动画时,即使是一样的图片也得按照尺寸一张一张地重新画。如果要将一张小图放大的话,分辨率放大后失真,其中还会出现线条断开或者看起来凹凸不平的“阶梯现象”。

  数学家们摒弃了传统手法,运用以数学为基础的计算机图形学(CG)开发出了新的技术,如此一来同样的图片不用重新画,而且图片的大小也可以随意调节。数学家们先运用几何学将作者画好的小图修饰转换,接下来运用英国物理学家牛顿为记录天体运动发明的微分公式,而微分是用来预测变化量的。若将图像经过修饰后应用微分处理,我们能预测在扩大人物或背景图片后出现的线条断开的部分,因此可以精确地连接断开的线条,制作出视觉鲜明的图片。只需运用数学公式,就可以让一张图片实现拉伸、压缩等多种变化。正是有了这样的技术,不仅让制作时间和经费大大减少,而且还能制作出栩栩如生的数字动画。

  乔布斯开创的重视数学的传统,随着皮克斯动画工作室被迪士尼收购,也传承到了迪士尼公司。迪士尼公司制作的电影“加勒比海盗”中有大量巨浪拍船的镜头,这也是用CG技术制作而成的。斯坦福大学应用数学教授RonFedkiw将分析像空气、水一样的流体运动的“纳维-斯托克斯”数学方程运用于CG技术中,描绘出了波涛汹涌和数百万计水滴飞溅的壮美景象。RonFedkiw也凭借这一成果获得了奥斯卡最佳视觉效果奖。

  数学也被运用在谷歌网络搜索中

  我们认为让人头疼的数学,不知不觉间已经深入到了产业界、金融界和我们的日常生活中。让学生们伤透脑筋的微积分也是新产品和服务开发的核心工具。

  世界最大的网络公司谷歌也是以数学为出发点的。谷歌的创始人之一谢尔盖·布林是斯坦福大学应用数学的博士。布林与在同一大学进修计算机的另一位创始人拉里·佩奇一起运用数学算法开发出了精巧的搜索引擎。

  布林描述输入信息、搜索引擎处理等一系列的步骤后,佩奇将这些流程逐一编成程序。运用数学运算一一计算出包含搜索词条的信息中有多少不符的信息,之后将其汇集成数据库,向用户提供所需的信息。随着“谷歌搜索很准确”的消息散播开来,布林和佩奇一起创业,将谷歌打造成了世界最大的网络公司。

  引领超高速无线网络时代的LTE(长期演进技术,4G网络雏形)中也蕴含着数学原理。它是灵活运用“傅里叶变换”公式修饰表达复杂波动的技术。通过这项技术,能实现电磁波与数据的迅速传递,同时频率相近的电磁波互不干扰。

  法国国家科学研究院(CNRS)MariaJ.Esteban院长说:“随着数学被应用到各种产业中,纯粹数学与应用数学的区别也在渐渐消失”。数学是超出于基础学科,在经济全局上可以引领世界的学问。浦项科技大学(POSTECH)数学教授朴泂周(音译)说:“我希望通过首尔国际数学家大会这一契机,能提高人们对数学的关注,更多地将数学灵活应用到产业中来”。

  责编:江婧

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