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数学有什么用?丘成桐:AI和大数据的未来都得靠它!

数学有什么用?丘成桐:AI和大数据的未来都得靠它!

  出品| 新浪科技《科学大家》

  撰文| 丘成桐国际知名数学家,菲尔兹奖首位华人得主,美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士、中国科学院外籍院士

数学有什么用?丘成桐:AI和大数据的未来都得靠它!

  中国的大部分家庭,每个家庭都很用心于孩子的教育,都很关注孩子的健康成长。基础科学的发展也是同理,我们不断投资在工业上,也将可观的经费投资在基本科学上,因为强大的基本科学对于一个国家的独立自主长治久安是必须的,没有基本科学的发展,研究科学发展不起来。

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  当年我在普林斯顿高等研究所当教授的时候,这也是杨振宁教授、爱因斯坦工作过的地方。当时的所长曾很自豪地说:“我们在这里研究的是无用之学!这些无用之学在未来将会成为社会的磐石、国家的栋梁。”

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  高研所第一任所长叫A·Flexner,1939年他在杂志上发表了一篇题为“无为知识的无所不为”(The Usefulness of Useless Knowledge)的文章,文中指出:19世纪法拉第和麦克斯研究电磁学,不过是出于科学的好奇心,接着Hertz发现了电磁波。这些科学家并不重视电磁在人类社会中的应用,但是他们的工作却如此重要,不单单是在理论科学划时代的成就,同时也是近代文明的一大贡献。

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  基本科学跟数学有哪些应用呢?在当今社会,互联网和计算机的能力极大,无论能源的分配、大数据处理物流系统、道路交通、仿真神经元、蛋白质结构等问题都需要大量地提升计算能力。这种能力有相当大的部分是依靠计算机芯片存储的。

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  随着电子计算机计算能力的不断成长,30年来,摩尔定律已经到了极限,不可能再增长,计算机硬件的设计将要面临极大的瓶颈问题!

  两个方案来解决计算机瓶颈

  如何解决呢?

  解决的办法有两个,一个是利用基础物理的原理和基本数学来大力改革硬件设备;另一个是大力改善软件,即找到最好的算法,来绕过硬件速度和储存能力来解决计算机瓶颈。

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  针对第一个方法,三十年前,伟大的物理学家理查德·费曼就提出量子计算这个方案,利用量子力学的基本原理来帮助计算,但当时费曼也不是特别清楚该怎么做,但他知道量子力学的基本原理能解决计算储存能力的问题。

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  直到二十多年前,MIT有位应用数学家叫Peter Shor,他提出一个算法,利用费曼的提议做大数字的因子分解,在小学我们都学过因子分解,但是大数据做因子分解是一件很困难的事情,基本上大部分的保密系统就仅仅利用大数据分解困难这个问题来设计的。

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