数学信息简报-20210918144423

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数学信息简报

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数学信息简报

第75期

数学学院信息工作小组编

20

12年5月7日

编者按:《数学信息简报》于2009年创立,本刊以国内外各大媒体网站为主要信息根源摘取有关数学学科教课、科研、学科建设、人材培育、党建和学生思想政治教育等网络信息,采纳按期出刊和专题剖析解读相联合的方式,为院(所、中心)领导认识数学络舆情信息供给服务。

本期导读:数学的威力有多大?美数学家以为宇宙或"有始无终"可能永久存在美国:男店员脑震荡后竟成数学奇才

本期内容:数学的威力有多大?在很多人看来,数学这个传统学科,推导的是公式,训练的是思想。但是,国防科技大学理学院的数学教授们却其实不限制于此,他们创建性地运用一个个数学公式、 算法、方程,破解难题,让数学在加速转变战斗生成模式中发挥出巨大的几何效应。 近期,他们解密了几个故事一个方程值一个亿以前,我国遥感卫星的图像质量不尽善尽美。 图像就像电视信号不好时同样, 画面充满了

“雪花”。该校理学院的数学专家认识到这一状况, 试图运用数学方法来提高图像质量。 团队成员抱来一大摞成像方面的书本进行系统学习, 又到卫星研制单位、 用户单位及各有关队伍进行实地调研,渐渐掌握了遥感成像的原理和特色。专家们想,将卫星图像质量不高的问题描绘成数学语言, 并将偏差扩散过程变换为一个二维函数方程,而后对这个函数进行求解,进而使遇到噪声斑点污染的图像恢复原来面目。科学研究总会出现这样的问题:理论上看似行得通,实践中却做不到。他们发现,这个二

维函数方程求解,只合用于办理光学图像办理, 对办理雷达图像随机噪声斑点问题完整无效找到了破口,问题就好解决了。 他们先对二维函数方程进行改造, 再将图像目标特色信息放到方程中去求解。经过多年攻关,终于成立起一个崭新的偏微分方程。 就是这个方程,一举将图像质量提高了 30%,达到国内当先、国际先进水平。在庆功宴上,一位队伍领导感触地对该院数学专家说: “你们的这个方程能值一个亿。 ”一个算法救活一项装备有一次, 某型号装备在演示考证中, 目标丈量数据出现大偏差, 严重影响装备定型。研制单位想到了该院数据剖析技术创新团队。求助电话打过去, 3名教授如同战士接到了出征的命令,立刻起程赶赴试验现场。认识状况后,专家们一时也难住了: 目标丈量数据偏差很大, 装备对数据预告精度要求却很高。他们面对的问题,就好似只给你 100个已知数,却要求在很短时间内正确解算出 1万个未知参数,传统计算理论及方法根本力所不及。面对装备研制人员焦虑而充满期望的眼光, 3名专家决定破釜沉舟。他们在条件艰辛的试验场扎营扎寨,每日工作到深夜,饿了吃方便面,困了就在暂时搭起的实验室场和衣而睡

多个日昼夜夜,他们经历数不清的挫折和失败,终于从纷纷复杂的数据中,锁定了影响目标丈量预告的重点参数,找到认识决问题的打破口,将动力学模型与数学模型联合起来,创建性地提出了一个新的算法,既能大大减少需要运算的参数,又兼备到速度和精度要求。试验表示,他们创建的这一崭新算法,完全解决了数据预告偏差问题, 精度大大提高。一个算法救活一项武器装备,这个故事被传为美谈。

一个软件提高一个定轨精胸怀级散布式卫星的定轨精度, 是权衡一个国家空间技术发展水平的重要标记。我国因为在这方面起步较晚,相对定轨精度要比国际先进水平低两个量级但我国组织多领域专家经过10余年联合攻关,各分系统有关定轨精度的技术指标获得了重要打破。但是当整体单位“组合”试验时,却出现了令人惊异的结果:精度与当初的设计要求相差甚远。问题出在哪里?偌大一个系统, 任何一个地方出现的一个细小问题都可能致使偏差成几何式增加,要查找出症结所在,好像海洋捞针。时间已邻近春节, 参加联合攻关的该校理学院一位年青博士退掉回家的火车票, 像平时一样钻进实验室开始攻关, 连续几日的试验数据剖析考证后, 腊月二十七这日夜晚, 朦朦胧胧地发现精度偏差跟着时间呈必定规律性变化。偏差和时间有关! 他立刻着手进行数据偏差剖析, 并将时间办理程序嵌入到一个有关软件中。经过实验考证后,再用这个改良后的软件进行有关数据办理时,偏差消逝了, 精度完整

达到要求!研制单位依据他改造的这个软件, 用来校准卫星时钟精度和进行相对卫星相对运动轨道参数办理,难题水到渠成,完满地将卫星相对定轨精度提高一个量级。一个公式改变了一支队伍 “雷达站为何要建在偏僻山区? ”最先,当该校理学院数学教授提出这个问题时,难免让人感觉有点 “太业余”。“假如抛开测距,仅经过测速来定位行不可以呢?”不可以。国际经典 “测距—测速定位”理论早有结论:仅凭速度数据没法解算出飞翔器的详细地点。从测控队伍调研回来,数学教授们仍在思虑, 假如能打破这一传统经典理论,就能够改变队伍的传统测控方法,不单官兵能够走出偏僻山区,并且能极大提高队伍战斗力。不久,队伍送来一次导弹试验丈量参数, 恳求他们帮助进行数据剖析办理, 教授们欣然授命。但是,当他们将几组测距、 测速数据放到计算机中进行运算时, 发现此中一个测距雷达并未测到应当测到的数据。依据传统计算理论,少了一个已知数, 方程解不出来,也就没法算出弹道精度。 怎么办?数学教授们又想到了抛开测距来定位的创新思路。 于是,他们试试性地将一个相应的测速参数代替这个测距参数,再算。奇观出现了他们得出了正确的弹道精度。但是,一个参数的代替,其实不说明能够完整抛开测距。 对传统经典理论的挑战, 一定要提出一套令人服气的崭新理论,并经过实验考证。于是,一场挑战经典的攻关打响了。这时期,不知经历了多少波折和失败,也不知熬过多少不眠之夜,专家们终于发现了一个未曾被人注意的重点要素: 时间。他们把时间的连续性变换为相应的空间信息, 再变换为数学方法, 而后进行建模拟真, 这样频频计算考证, 最后提出了一套崭新的全测速定位理论,成立了全测速定位的中心数学公式。有关部门将这一创新成就应用于测控队伍, 完全改变了传统雷达测控体系。 此刻,这支部队的测距雷达站所有撤出偏僻山区, 遂行任务时,官兵们只要用一台车载测速雷达抵达指定在点就能够达成测控任务。

美数学家以为宇宙或



"有始无终



"



可能永久存在

近期,美国两位数学家表示,

他们经过剖析发现,现有的科学界宽泛流行的与

“永久”宇宙

有关的三个看法都是错误的:不论是不是

“宇宙大爆炸”,宇宙的确拥有一个

“起点”,但宇宙

没有终点。

“大爆炸”这一术语的创建者、天文学家兼物理学家弗雷德里克

·霍利拥有一种看法:那就

是,宇宙无始无终,可能会永久存在下去。但此刻,塔夫茨大学的两位数学家声称,他们已经“证明”:宇宙的将来可能是永久的,但过去其实不是。宇宙可能没有终点,但宇宙的确拥有

一个起点。奥黛丽·米萨尼和亚历山大 ·维兰金表示:“宇宙学领域的一个基本问题是: 宇宙存在着一个起点仍是向来就存在。 彭若斯与霍金的奇点定理解决了这个问题, 该理论以为,最先的奇点不可以防止。”宇宙在不停膨胀,这也切合“原始奇点”理论——一个密度无穷大的对象发生爆炸, 致使“宇宙大爆炸”。从地球上能够观察到这一点, 并且,宇宙也所以不可以能自傲爆炸开始就不过 “安静地呆着”。但是,有三个理论使宇宙不需要一个 “起点”就能不停膨胀。米萨尼和维兰金表示: “当前,科学界存在着三种被宽泛接受的与宇宙命运有关的看法:一直在膨胀的宇宙膨胀、循环宇宙以及在膨胀以前作为一个静态种子而一直存在的 ,忽然出现?的宇宙,这三个看法都以为宇宙不需要一个起点。 ”这两位科学家从数学上对这三种看法进行了剖析, 结果发现,宇宙不是向来就存在的, 宇

宙存在着一个起点,不论这个起点是不是

“大爆炸”。米萨尼和维兰金说:

“我们的剖析结果

显示,宇宙不可以能向来就永久地存在,宇宙必定存在着一个起点。

”

美国:男店员脑震荡后竟成数学奇才现年41岁的美国男子詹森 ?帕吉特本来是名毫无数学背景的一般店员, 既无大学文凭又无任何学位。但是自从 10年前在一场事故中被打成脑震荡后,他居然变为了一位数学奇才。遭侵袭被猛踢头部据报导,现年41岁的詹森?帕吉特来自美国华盛顿州西部港口城市塔科马, 以前读过大学,此后因故辍学,只拿到过肄业证。走出校门后,他找了份家具店店员的工作,当时他只对两件事感情兴趣:健身和参加派对。

10年前的一个夜晚,当他走出塔科马市一家卡拉

OK

俱乐部时,忽然遭受一伙恶徒的袭

击,对方将他击倒在地,而后猛踢他的头部,抢走了他身上一件价值

99美元的皮夹克,大

摇大摆地拂袖而去。

据帕吉特此后回想自己被殴打后的情形: “当时我眼前一道光亮的闪光一闪而过,接下来我理解自己跪在了地上,心想 ,这下我死定了?。”昏迷不醒的帕吉特此后被人送往医院急救,

医生经检查发现他大脑受伤,得了严重的脑震荡。一夜之间开了窍令人称奇的是,脑震荡后的帕吉特忧如一夜之间开了窍, 此后他满眼都是复杂的数学公式,

甚至能用精巧绝伦的几何图案将这些艰涩难懂的公式一一绘制出来,

并且所有一呵而就! 起

初他也不懂自己画的是什么,

直到一位物理学家看到后辅助他接受数学训练,

才让他知道如

何解说自己画出的复杂几何图形。别的,他还可以以几何图案表现圆周率 π。值得一提的是,

在此以前帕吉特既无任何数学背景, 又无有关的学位或文凭, 关于数学而言,称得上是个不折不扣的外行人。被称 “数学界的梵高 ”为了认识帕吉特的脑筋怎样运作,芬兰神经科学家与哲学家贝利特 ?布洛加德教授特地邀请帕吉特飞往芬兰接受测试。脑部扫描结果显示,帕吉特的脑伤逼迫他的脑部 “过分赔偿”一般人往常使用不到的地区。 布洛加德解说道,帕吉特头部受伤后患有 “后本性学者症候群 ”,所以在特定领域特别聪慧。帕吉特能够有今日的成就,很大程度上 “受益”于所受的脑伤。当被问及那场脑受伤事故对他而言终究是福仍是祸时,帕吉特坦言两者兼而有之, “有时候我真想让大脑封闭这类奇异功能, 但是根本不听使唤。 但是利毕竟大于弊, 不论怎样我都不会放弃。”

此刻,帕吉特的画作遇到众多藏家追捧,每幅售价不菲。有人甚至戏称他为 “数学界的梵高”。帕吉特表示,他的目标是希望此后能够告诉大家, “数学其实就和我们四周世界同样自然漂亮”。

报:数学学院(所、中心)各系、教研室、研究室主任以上领导签发人:赵 任 主编:赵 任 责任编写:孙 晶辅助编写:学生会秘书处 电子邮箱sjing@jlu.edu.cn

(共发32份)

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