計算機的廣泛使用,到底如何深刻影響了現代數學?

2020-12-13 究盡數學

現代是科學技術空前發展的時代,是新技術革命時代。科學技術上的重大變革推動社會生產力迅速發展的同時,對數學提出更多、更高的要求,從而促進數學的飛躍發展。現代科技發展和技術革命尤其是以電子技術為先導,以電子計算機科學為標誌。自從電子計算機產生,信息開始成為數學家的研究對象,進入資訊時代。

電子計算機的研製和使用依賴於一定的數學理論,電子計算機的基本設計思想和使用方法都離不開數學理論,進一步提高電子計算機的能力及開發新型計算機也離不開數學。而電子計算機的廣泛應用和迅速發展對現代數學的發展也起著重大的推動作用:從電子計算機的計算功能看,使計算方法成為一種一般科學方法;利用電子計算機的高判斷能力,機器證明已成為一個獨立的科學分支,為數學證明另闢新徑,促進了數學方法的變革。在電子計算機的影響下,不僅使「計算數學」形成一門龐大的分支科學,使運籌學、統計數學及數學基礎產生前所未有的發展,繼而出現深度學習等一大批新學科。並表現出數學發展的新趨勢。

密切聯繫其他學科

數學與其他科學技術日益密切的趨勢,主要表現為數學的應用日益廣泛。長期以來,數學與自然科學,尤其與物理學的關係較為密切。新技術的採用,新科學領域的開拓,數學在新科學和技術中的應用日益重要,不僅使數學應用於自然科學、工程技術、經濟學、管理學,而且歷史、文學等學科領域也得到成功應用。

離散化

數學出現數值化、算法化、離散化、組合化的勢頭。由於電子計算機的應用,使許多起源較早但在數學中地位一直不很顯著的分支學科獲得了直接的應用,從而得到了蓬勃的發展。如微積分誕生之後,對連續量的研究在數學中長期佔有主要地位。而現在以離散量為主要研究對象的組合數學、圖論、數論、有限群論、數理邏輯等數學領域,有了長足的發展,離散數學在數學中的地位也越來越重要。數字型電子計算機使用的正是離散的信息,需要離散數學的支持。而計算機的應用也提出了算法化、數值化的要求,通過算法和數值方法,數學又有了新的發展。

關注基礎

數學的基礎和各分支將同時發展。歷史上,早期的數學研究並不是其基礎或分支學科,而是數學中最容易理解的部分,而作為數學基礎的集合論和數理邏輯等都是在數學分支有了相當發展之後才發展起來的。現代科學技術的發展則要求數學基礎和前沿分支學科的同步發展,因為現代科技發展所促進的數學應用範圍的擴大反過來推動數學的發展,將促進研究各種問題的分支學科理論的建立,同時電子技術的採用,電子計算機特別是人工智慧的研究又要求不斷深入人類思維的本質,首先是數學的本質問題,涉及到廣泛而深入的基礎問題,因此促進了數學基礎研究的發展。

更抽象

數學向更抽象的層次發展。在相當的範圍內,特別是費時費工的單調乏味的數值計算等工作,電子計算機的使用將數學家從機械繁雜的計算中解放出來,從而能集中精力研究更複雜、更抽象的問題;甚至一些十分複雜的驗證問題也可通過計算機得到解答,從而進一步促進了向更加複雜、更加抽象的領域前進。現代數學正向「高維」、「多變量」、「非線性」的方向前進,即向更抽象的領域前進。

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