第1290章 兩個小時搞定!(1/2)
掛斷了視頻通話,等待了一會,郵箱中徐曉的問題已經發過來了。
點開郵箱,徐川將附件中的數學猜想難題下載了下來,點開,列印。
從印表機中取出尚帶著餘溫和墨香的紙張,他饒有興趣的坐回了辦公桌後。
隨手從桌旁拿了一迭A4紙,徐川拾起面前的原子筆,目光落在了手中的數學猜想上。
「讓我看看是什麼難題好了.」
輕聲的念叨了一句,紙張上的數學猜想映入他的眼帘中。
《高維積分最優重要性採樣的存在性與構造性》
【是否存在一個通用且高效的構造方法,使得對於任何高維被積函數f(x),我們都能找到一個易於採樣的概率密度函數p(x),使得估計量 f(x)/p(x)的方差為零或非常小?且如果p(x)∝f(x),則方差為零】
問題的描述很簡單,就一句話。
不過這卻代表了高維積分計算中最核心、最實際的挑戰。
或者說它更像一個「聖杯」式的目標,而非一個具體的猜想。
「數值積分計算領域的問題麼?有點意思。」
看著紙張上的數學猜想,徐川眼眸中帶著感興趣的神色。
以他的數學能力,即便是只看了一遍描述,也毫無疑問能直接確定這個數學猜想的核心。
數值積分是數學中通過數值逼近計算定積分近似值的數值方法,適用於原函數無法用初等函數表示、函數僅知離散點取值或涉及高維流形的情形。
其原理基於黎曼積分定義與積分中值定理,藉助電子計算設備實現複雜積分運算,主要包括插值型求積公式與代數精度判定體系。
比如牛頓-柯特斯公式作為典型插值型公式,涵蓋梯形公式、辛普森公式等低階形式,通過復化求積法提升精度。龍貝格算法採用變步長策略加速收斂;高斯型求積公式通過優化節點位置實現更高代數精度。
而計算高維積分常用蒙特卡羅法、代數方法及數論方法。
或許這些數學名詞對於大部分人來說都很陌生,但如果說有一項工程與之密切相關的話,那麼相信幾乎每一個國人都會知道。
那就是『兩彈一星』工程!
是的,數值積分計算,尤其是其中高維積分計算常用的蒙特卡羅法、代數方法及數論方法等計算方法,在如兩彈一星中解決了核彈、氫彈、人造衛星的模擬計算、物質狀態等等核心數學難題。
在上個世紀50年代,這些數學方法對於全世界來說,都屬於當時最頂尖的數學計算方法。
也是米國和蘇俄嚴防死守,禁止對外教導傳授的知識。
但慶幸的是,在上個世紀錢老和華老的努力下,國人最終順利的攻克了這一頂尖的數學計算方法,並成功的製造出來了兩彈一星。
甚至於此基礎上,發展出了大名鼎鼎的錢學森彈道,將彈道飛彈的高速特性與巡航飛彈的機動能力相結合,通過「打水漂「式的跳躍軌跡實現射程與突防能力的雙重突破。
這一創造性的成果,打破了當時「彈道飛彈軌跡固定「的認知,不僅改寫了傳統彈道飛彈的飛行規則,更通過工程實踐將祖國的戰略威懾能力提升至全新高度。
毫不誇張的說,即便是到了二十一世紀的今天,錢學森彈道對於其他國家而言依舊是無法攔截的飛彈飛行方式。
那跳躍式的軌跡即便是動用超級計算機,也難以琢磨。
將手中的數學猜想看了兩遍後,徐川從抽屜中取出了一迭稿紙。
拾起原子筆,他盯著面前的稿紙細細的思索了起來。
『高維積分最優重要性採樣的存在性與構造性』猜想是基於數值積分而衍生出來的一個數學難題。
該領域研究在過去的幾十年中取得了極大的發展,在科學和工業應用有著重要的作用。
比如PDE係數的確定、初值重構、場源函數的估計、界面或者邊界條件的檢驗等等都要求求解不適定的非線性算子方程等等。
這些問題源於軍事和工業應用的不同領域,比如非破壞性試驗、地震成像、
潛艇探測技術、醫學成像以及近場光學等等。
但截止至目前,這仍然是一個懸而未決的數學猜想。
如果能夠證明或證偽這個猜想,或者找到系統性的構造方法,將徹底變革基於蒙特卡洛的計算,使得高維積分計算的速度和精度得到數量級的提升。
對於現代化的科學和工業體系來說,它提升的可不僅僅是徐曉所研究的虛擬實境技術。
物理、工程、金融、計算機科學與圖形學、機器學習與人工智慧、醫藥研究、地球科學.
不誇張的說,數值積分的計算工具幾乎能涉及到人們生活的方方面面。
它遠不止一個抽象的數學工具,它是連接理論模型與實際應用的橋樑。
從設計更安全的飛機和汽車,到製作好萊塢大片中的特效畫面;從評估金融市場的風險,到開發拯救生命的藥物,數值積分都在背後發揮著不可或缺的作用。
只要問題涉及「連續求和」或「計算總量」,而解析解又遙不可及時,數值積分就是科學家和工程師手中的利器。
當然,嚴格的來說,徐曉的問題僅僅只是基於數值積分而衍生出來的一個數學難題。
儘管它是這些難題中比較重要的一個。
但類似的難題,在數值積分計算這個龐大的領域中還有幾十個甚至是上百個,乃至更多。
畢竟伴隨著計算機渲染、計算物理、金融建模等領域,高維積分(維度可達數百甚至數千)的計算發展
傳統的數值積分方法如梯形法則、辛普森法則等計算方法會完全失效,因此而衍生出來的新型計算方法和伴隨而來的問題是必然的。
這意味著每有一個新的計算方法出現,就必然會有至少一個,或者兩個,三個,乃至更不多目前人類無法解決的根本性的、尚未被證明的難題和開放性問題出現。
盯著桌上的稿紙思索了一會後,徐川捏著原子筆的右手動了起來。
本章未完,點選下一頁繼續閱讀。