为什么科技互联网公司越来越重视数学?

作者 / 鄢志杰

曾经看过一个漫画,说的是化学、物理与数学的区别。时间有些久了,但意思还大概记得:

第一格漫画里画的是两个化学家,其中一个惊呼:“完了!药品的配方算错了!”,结果“砰”的一声,做实验的大楼爆炸了;第二格漫画里画的是两个物理学家,其中一个惊呼:“完了!小行星的轨道算错了!”,结果“砰“的一声,小行星撞上地球,人类灭亡了;第三格漫画里画的是两个数学家,其中一个惊呼:“完了!费马大定理证错了!”,结果呢,什么都没有发生。

这就是数学,它有时是如此重要,而有时却是“无用之美”。当今的科技互联网公司,越来越重视基础数学,正是看中了它所蕴含的最最基础的“源动力”。可以说,数学在很多方面乃是互联网的灵魂。

你若不信,试举几例。

互联网是一个典型的分布式系统,无数的计算机通过网络连接和通讯。那么问题来了:在一个分布式系统中,由于各台计算机自身的时钟是无法做到精确一致的。当计算机 A 和 B 分别通过网络向计算机 C 发送了事件 a 和 b,在 C 接收到这两个事件后,怎么能知道是 a 事件先发生、还是 b 事件先发生呢?这个问题是如此简单,但又是如此重要。如果这个问题无法确定,分布式系统的时间先后次序将会乱作一团。

好在有数学前来帮助。Lamport 在 1978 年的一篇论文《Time, clocks, and the ordering of events in a distributed system》中,用数学的方法证明了一个 bound。使用 logical clock 的概念,使事件的相对时间关系变得有序。这项工作构成了分布式系统中时间这一基本概念的基础,Lamport 也因为这一贡献(以及其它一系列贡献)获得了 2013 年图灵奖。没有数学的贡献,互联网不会是今天的样子。

再拿大家都在使用的淘宝来说,今天,打开淘宝搜索,每一个 query 背后的分布式处理需要用到数学;如果您使用语音搜索、拍立淘等等 AI 搜索,背后的深度学习算法无不是数学;当你下单完毕,网购的包裹如何最高效的装箱、并且预测您的快递在何时到达某地,也都需要数学;打开淘宝直播,高清的视频编解码还是需要用到数学。

可以说,数学的应用已经超越了普通大众难以理解的分布式系统时钟同步,悄然的融入了我们生活的方方面面。对于互联网科技公司而言,用好数学就意味着更高的效率、更好的服务。

在互联网金融领域,同样的事情也已经发生。在电影《21》(中文名《决胜 21 点》)中,MIT 的天才数学家团队,以记忆、心算及团队合作,借由数学的计算横扫拉斯维加斯,也让“大吉大利,今晚吃鸡”(Winner Winner Chicken Dinner”)的俗语火了起来。今天,已经有不少金融科技公司通过高频交易等手段去操作转瞬即逝的套利机会。

区块链技术及其之上的数字货币,发展方兴未艾。数学背后隐藏着巨大的商业机会,今天的互联网科技公司具备将数学与商业链接起来的先天优势,这也正是它们越来越重视基础数学的源动力。

在 AI 方面,数学模型同样作为基石,支撑了上层应用的突破。拿笔者所从事的语音技术研发来说,从 GMM-HMM 及其背后的 maximal likelihood estimation,到 deep neural networks 及其背后的 stochastic gradient descent,数学模型在语音识别领域的应用不断推动准确率提升,让很多此前难以想象的语音识别应用成为现实。

不难看出,数学仍然是、且必将继续是当代和未来诸多应用技术的基础。在错综复杂、瞬息万变的当下,数学之美带给这个世界更多的确定性。它是如此简单,可以在喧嚣之下让人类洞见本质。它又是无比复杂,即便用 0 和 1 也能够去表征万物。

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