当计算与知识相遇...

Google.Baidu.Bing.

搜索是互联网时代最重要的技能,我们几乎每天都在使用百度或者Bing这样的搜索引擎,它们通过关键字匹配的形式在网页中查找。这种模式被称为全文搜索。由于你一般不会打开查询结果的第二个页面,所以页面的排序算法是所有这些搜索引擎的核心。

通常,排序不依赖关键字在页面中出现的次数,假设你建立了写着一亿个“Google”的某个页面,并把它挂到网上,你可能永远不会在搜索引擎里找到你的这个“google网站”。全文搜索的排序取决于指向网页的链接数目,指向某个网页的链接越多,就排的靠前。下面这个图形象的表示了google搜索引擎算法的基本思想。

全文搜索的前提是你要的关键字必须存在互联网上的某个页面中。这类搜索返回的只是一堆链接,你需要在一个网页列表中手工进行第二次检索。能否找到你需要的知识,全靠你选择关键词的技巧了。

知乎和Quora

有一类网站能够将知识直接展现在你面前,你第一个想到的应该是知乎,它借鉴了国外的网站Quora。

这类网站貌似就是想要收集所有的关于某个问题的知识。这些知识都是由我们手工输入的。知乎希望人们不停的提问,同时不停的邀请另一些人回答,每个人都试图扮演“一休哥”的角色。然而,知乎中的问题依然采取全文搜索的查询模式,这个搜索比百度还要烂,曾出现过搜“北大”返回“东北大米”的笑话。在知乎,你依然需要在一大堆问题链接中寻找你想要答案。不幸的是,知乎上有无数个没有人回答的问题。

WolframAlpha

到底有没有提出问题,能够直接给出答案的工具呢?当然有,这就是WolframAlpha。它才是一个神奇的网站(或app),在它面前,58简直就是垃圾。WolframAlpha真正的创新之处,在于它不仅能够马上理解你的问题,而且还通过收集到的数据和一些计算规则,为你得出一个新的知识。它能帮你解决那些在传统页面上永远也搜不到的问题。因此,在你打开页面查询的时候会看到“正在计算”的提示而不是”正在搜索”。这种通过理解+计算得到知识的过程,看起来真的有点智能的模样了。

例如,你想看看“uncle‘s uncle’s brother‘s son‘s daughter “(叔叔的叔叔的兄弟的女儿)这样的关系到底是什么,在WolframAlpha中会得到:

它会自动画出你的族谱!而百度会给你的答案是….

我们在上一篇文章推的周总理,如果我只是想知道他在1949年10月1日时的年纪:

而百度也将给出莫名其妙的答案...

对好奇的你来说,还想知道抛一个硬币100次, 41次正面朝上的概率为多少?

它的app版本甚至会给出如何计算的整个过程(需要付18块钱,买不了吃亏,买不了上当)。这些问题在百度里面是不能直接找到的,你需要在百度里找一个计算公式,然后自己手工算一下。

Wolfram Alpha能够理解你搜索语句的含义,主要是利用了一套被称为自然语言处理的计算机技术。它能够让计算机从语言中,获取真正的含义。就像你用siri问明天需要带雨伞吗?她会告诉你明天不下雨,不用带。你可能不知道,Siri背后的引擎就是Wolfram Alpha。

Wolfram Alpha能通过计算给出结果,则依赖于另一个被称之为计算机代数系统(Computer Algebra System)的理论。代数是用符号或字符串表示整数,有理数,实数和复数,函数等的一个数学领域。与依赖数值类型的数值计算不同,计算代数系统则是以代数(符号)作为运算单位。代数系统能够进行大规模的代数运算,特别是当算式的符号上升到百位数后, 用笔和纸进行手工计算是不可行的,因为我们很容易出错,并且缺乏足够的耐心.

基于代数系统的Wolfram Alpha最擅长做的就是代数运算,高等数学中的求极限,求积分,解微分方程等等对Alpha来说,简直是小菜一碟。

额,你应该已经注意到,这软件目前不识别中文…,你可以用google翻译解决这个问题,谢天谢地,这是google少数能访问的资源了。利用Alpha,你只需要学会几个简单的代数表达式方法,就可开始一段轻松的高等数学之旅了。

解方程:

求极限:

求导数:

解微分方程:

对一些学生而言,这个软件能够快速完成高数作业。对另一些学生,则会在没有参考答案的情况下,验证答案的正确性。因此,不管对谁而言,它都是一个神器。

然而,进行这种计算也是需要一些成本,你需要学习一门简单的语言,Wolfram Langrage.  熟练掌握这门语言的效果就是你可以在绝大多数人面前,自信的说:虽然我高等数学学得不好,但大部分题都难不倒我!

除了数学计算以外,Wolfram Alpha涵盖的内容非常广泛,包括以下内容,最关键的是,这些关于这些领域问题,不用有人帮你回答,计算机系统就能够给你满意的答案。

Wolfram Mathematica

实际上无论是Wolfram Langrage 还是 Wolfram Alpha, 他们都来来源于一个更加知名的软件Wolfram Mathematica。它被称为全球现代技术的终极系统。

Mathematica秉承着万物皆可计算的思想,拿来计算微积分,求导,统计,简直就是杀鸡焉用牛刀。通过知乎的帖子 《Mathematica 到底有多厉害?》你就能管中窥豹,其实,以上对于Mathematica来说都是小儿科,Mathematica更多的被用于科学研究和工程实践,帮助科学家和工程师们提出并解决了很多问题!

现在的Mathematica已经发展成为跨越大多数技术计算领域的现代技术计算系统 - 包括神经网络,机器学习,图像处理,几何,数据科学,可视化等

Stephen Wolfram

无论是Alpha,Langrage 还是Mathematica,他们都来自同一个人,Stephen Wolfram,Wolfram 就像它名字代表的稀有金属”钨”一样,作为极少数具有天才的人类,”钨”先生15岁就发表论文,17岁去牛津大学,20岁拿到加州理工的博士,并留校任教授。

Wolfram早期的科研方向是高能物理、量子场论、宇宙学,后来把研究方向改成了自然界中复杂性的起源问题,并奠定了复杂理论的基础。

在对复杂问题的计算过程中,繁琐多样的软件编程引发了他自己编写通用计算软件的想法。1987年,第一个Mathematica程序在Mathematica诞生之前编写完成。

之后,乔布斯(Steve Jobs)再次通过他的“现实扭曲力场”建议将软件命名为Mathematica,并在他所有的Next电脑上安装了该软件,随后Mathematica发布了多个版本。

1991年,他开始着手写一部名叫,A New Kind of Science一种新科学, 希望向人们展示简单的程序是如何反映自然系统中复杂性的(美学)精髓,他试图通过简单的程序来构造一个新型的抽象宇宙。在总共4000多个漆黑的夜晚里,沃尔夫勒姆“敲击了一亿次键盘,移动了一百多英里的鼠标,记了上万页的笔记,产生的研究结果占了10G的硬盘空间,编制了近一百万行的“数学”软件命令,运行了一千万亿次的电脑运算”。2002年,他完成了这本1200多页、5磅重的大部头。现在这本书已经到第四版,近1500页,京东上的单价是每页1元。

2019年,Wolfram发表了他的新书《Adventures of a Computational Explorer(计算探险家的冒险)》,收集了迄今为止他在计算这件事情上的那些神奇经历。

现在,是时候体验这个神奇的软件的时候了…,额,请自行百度吧!

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