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怪不得老司机解题都用它,WolframAlpha的算法原来这么牛

北剑_jc   上尉   发表于:2017-07-16 22:14   只看该作者
发帖 1349    精华:0   注册时间:2007-7-27    发短消息        

1楼
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不知从何时起,WolframlAlpha已经横扫了美国教育系统,成为大学生和高中生做作业的必备工具。它不但能提供习题的答案,还顺带给你完整的解题步骤。


想必留学党对这个软件不会陌生,想当年小编学复变函数与积分变换的时候,就用这个程序混过了很多次习题集和自测卷。有了它,妈妈再也不用担心我的GPA……


对于没用过的同学,我们在这里也要安利一下。WolframlAlpha长这样:


图丨WolframAlpha搜索首页截图


在搜索栏内直接输入文字题目、算式、甚至图像,它都能帮你查出来、算出来甚至画出来。


做历史题的时候,你可以问它“权利法案是谁写的?”;如果在三维坐标系里画图,直接输z=x^2+y^2(它会把三维函数图像、等值线图、实虚根、定义域和值域、奇偶性以及导数函数等等你能想到的所有信息都给你);当然什么矢量啦、积分啦、矩阵啦、线性回归啦都完全OK。




图丨在WolframAlpha输入z=x^2+y^2得到的图像


那么问题来了,美国老师如何避免学生用这个程序作弊?


在常规的计算器中,输入问题是得不到步骤的,我们只能根据程序给出的答案检查作业,而不能做到一步一步地抄袭。而WolframAlpha却让这成为了可能。使用该网站很难被老师察觉,它也就逐渐成为了作弊的常用手段,特别在一些好学生当中可谓用得得心应手。


当然除了WolframAlpha之外,我们还有CliffsNotes、SparkNotes和维基百科等其他小工具收藏在浏览器的书签里,以备不时之需。但是,在搜索性能和计算能力上,WolframAlpha仍然是首屈一指的神器。


图丨WolframAlpha输入z=x^2+y^2的各种功能


也许你不知道,如此强大的性能其实都源于WolframAlpha内置的人工智能语义分析技术。


语义分析使WolframAlpha能分解输入的词条,包括等式和像“美国总统是谁?”之类的语句,然后在其庞大的数据库中交叉对比词条。这个数据库包括地质探测图、元素周期表、人体基因、历史上的气象数据等等上千个话题,WolframAlpha把它们集成在一起,为用户提供答案。


然而,系统的运行仍有限,并不能回答所有问题,也不能以人类交流的自然语言回答所有问题。但好处在于,WolframAlpha的搜索方式虽然和Google相似,但它只会给出唯一的答案,而非无数页搜索结果。


甚至是Siri都依赖着WolframAlpha背后的主要引擎——Mathematica,作为搜索工具。


图丨Mathematica 11


在科学计算领域,Mathematica对许多科学家和工程师来说都是最强大、最综合的搜索引擎,它的首个版本在1988年发行。


除了搜索功能,Mathematica也是一个非常强大的编程语言,其操作对象不仅限于特定数据模式(比如数字和字符串),还能以多种结构表达公式和数据,比如对非数值数据建立逻辑结构、为其他程序编写表达式等。


Mathenatica在符号学上的特性使其达到了一个前所未有的兼容度,能与系统的其他算法和数据相互调度融合。因此,五百万行的Mathematica程序语言在WolframAlpha上的执行能力能够媲美一千万行的基础系统编程语言(如 C语言、Java或Python)。



图丨Mathematica官网截图


搞笑的是,Wolfram|Alpha的创始人Stephen Wolfram到了四十岁还不会算竖式除法。和我们大家一样,他儿时对数学有着痛苦的记忆,而且他从小感兴趣的科目是物理,并且在15岁就已经开始发表论文了。


虽然Stephen Wolfram对物理概念熟悉,但数学运算挡住了他进步的道路,于是他弄来了一台电脑,打算用编程的方式解决这一难题。在把公式编入程序之后,他就能静下心来想他的物理问题了。于是,在1981年,当Wolfram凭借编程获得麦克阿瑟天才奖时,他才21岁。


图丨WolframAlpha创始人Stephen Wolfram


但是,这一本应为科学献身的程序却使Wolfram和所谓的科学渐行渐远。Wolfram开始沉迷于计算机上的复杂系统和操作计算系统的程序。五年后,Wolfram开始开发Mathematica,并在1988年发布了这一程序。


Wolfram从未想过他的程序会以现在这种方式造福广大亲(lao)少(si)年(ji),但是他对此也毫不在意。他抨击了那些利用WolframAlpha作弊的人,说“机械性地学习数学是很低级的。相反,我们应该学会编程的思考方式,把自己的想法程式化,并让计算机明白你的思想。”


学了代数几何不能让你在当今的世界飞起来,但是编程可以。Wolfram认为,如果学生能掌握这一点,他们也就离人生赢家不远了。

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