离散的世界:那些年我们谈论的离散数学
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2 “关系”无处不在

最近这段时间,如果晚上没有其他的事,小文和妈妈有一个散步时间,地点一般在校园的操场。这个北区的操场是小文小时候经常光顾的地方。那时候,时常是一做完作业,一堆小伙伴就聚在这里玩耍,旁边是妈妈们在一起闲聊。记得有一次,小伙伴们闲来无事,大家把鞋子脱了,在操场边的沙坑里埋鞋子玩,到天黑要回家时,有个小伙伴的一只鞋子找不到了,动员大家一起找,后来是否找到现在也不记得了。

小文上中学以后,这个操场就来得少了。这时候,母女俩一边在跑道上转圈,一边天南地北地又瞎聊起来。

“老妈,诺贝尔奖怎么没有数学奖啊?”

“这个问题呀有好几个说法,其中一种说法与一个叫莱夫勒(Mittag Leffler)的数学家有关。”

“他是什么人?”

“莱夫勒当时在数学上的成就很高,人们普遍认为,如果要设诺贝尔数学奖的话,那么他将是第一个获得该奖项的不二人选。据说,诺贝尔为了阻止这件事的发生,最终决定不设诺贝尔数学奖。莱夫勒非常富有,他在斯德哥尔摩的郊外建了一座豪华别墅,供数学家们免费使用。也许诺贝尔觉得,莱夫勒得到的已足够多,多到不需要诺贝尔奖了吧。”

“你前几天提到有一个数学奖叫菲尔兹奖,菲尔兹是数学家还是阔佬啊?”

“数学领域除了有菲尔兹奖还有阿贝尔奖、沃尔夫奖。菲尔兹(John Charles Fields)是一位加拿大数学家,菲尔兹奖是在他的倡导下设立的。菲尔兹奖每四年才评选一次,它的一个最大特点是只授予40岁以下的数学家,至今为止,有两位华人获得过菲尔兹奖,一位是丘成桐先生,另一位叫陶哲轩。嗯,菲尔兹奖荣誉很高,不过奖金只有15 000加拿大元,折合人民币大约7万元。”

“7万元?!”

“不要这么惊讶好不好?有很多东西是不能用钱来衡量的。顺便说一下,计算机界类似诺贝尔奖的是图灵奖。”

“介绍介绍。”

“图灵奖是美国计算机协会设立的一个奖项,专门奖励在计算机科学中作出创造性贡献的科学家,之所以以‘图灵’命名,主要是为了纪念图灵(Alan Turing)在计算机方面的杰出贡献。对了,你不是本尼迪克特的粉丝吗,他主演过一部《模仿游戏》,就是讲图灵的。”

“真的吗,相信图灵本人应该没有本尼迪克特长得帅吧。”

“恰恰相反,我觉得图灵本人比本尼迪克特帅。”

“算了,跟你谈不拢。图灵的丰功伟绩有哪些呢?”

“我们现在干什么都离不开计算机,但是100年前,人们并不清楚计算机到底应该是什么样的一种机器,图灵在20世纪30年代写了一篇论文,他在这篇论文中对计算机的结构和原理做了猜想,诸如:计算机可以由哪几部分组成,如何计算和工作,并且给出了一个计算机的抽象模型,现在这种模型被称为‘图灵机’。后来计算机界公认,随后出现的所有与电子计算机有关的理论和模型,都源于图灵的这篇论文。”

“没想到一篇论文有这么牛。”

“不过说起来有点意思,‘图灵机’并不是这篇论文的主题。”

“这是怎么回事呢?”

“前面我们提过希尔伯特,还记得吧?”

“嗯嗯。”

“希尔伯特在提出那著名的23个数学问题的大约30年后,他针对算术计算又提出了三个问题,图灵是想在这篇论文中回答这三个问题中的第三个:有些数学问题是不可计算求解的。为了回答这个问题,图灵把“计算”定义为一个机械的过程。同时,他问了这样一个问题:要是机器,它会怎么做?但在当时,没有一台真实的机器可供参考,于是图灵在脑子里构造了一个可以计算的机器——图灵机,并在他的论文中列出了图灵机必备的几个部件:纸带、符号和状态等。”

图灵机

妈妈接着说:“图灵这篇论文对希尔伯特的问题给出否定的回答,可以说,‘图灵机’模型只是这篇论文主题的一个脚注,‘顺便’提出来的。”

“论文的这个边角余料真牛啊,图灵有没有造出自己设想的机器呢?”

“没有,他也许压根就没打算去建造这部机器。”

“图灵奖颁奖是一年一次还是四年一次?”

“一年一次,一次一般只奖励一名科学家。”

“有没有中国人得图灵奖呢?”

“至今为止,以美国人居多,还有少数英国、瑞士、荷兰、以色列人。”

“为什么?”

“这也很好理解嘛,因为这个奖项的组织者是美国——虽然图灵是英国人,呵呵——此外就计算机发展水平而言,美国也是最高的。”

“也算可以理解吧。”

“大概在2000年的时候,图灵奖授予了一位华人学者,叫姚期智,你有时间可以到网上查查。”

“又是华人学者啊。”

“科学无国界嘛。有些领域很受图灵奖青睐,比如计算机数据库领域,前后4次获奖。”

“数据库是什么?”

“数据库可以看作是存储和管理数据的仓库。”

“需要管理哪些数据呢?”

“你的高考成绩、学籍、邮件都是数据。去超市购物、去图书馆借书、去银行取钱——这些行为都会产生数据。”

“跟我相关的数据还真不少。”

“是呀,并且这些数据十分庞杂。把你自己想象成离散世界的一员,从你出生的那一刻起,每一天都在产生很多很多的数据,这些数据无一不是你和其他离散个体之间发生的联系。”

“好像是这样,不过,还是举个例子吧。”

“这个,一句两句说不清呀。况且我们也该打道回府了,等我把接下来的讲义准备好,发过来你先自己看看。”

一天之后,妈妈的讲义如期而至。