Обновить
313.05

Математика *

Царица всех наук

Сначала показывать
Порог рейтинга
Уровень сложности

Как заставить мир аплодировать стоя. Делаем стартап популярным

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров24K
Представьте, что мир — это концертный зал, а ваш только что запущенный стартап — это шоу, которое секунду назад завершилось, и публика вот-вот начнёт рукоплескать вам стоя, либо отделается вялыми хлопками в разных углах зала. Почему по-настоящему гениальные спектакли искушённая публика иногда встречает сдержанно и даже холодно, а некоторые посредственные — криками «Браво»? Как сделать так, чтобы ваш стартап оценили по достоинству, и даже лучше? Как заставить мир аплодировать вам стоя?

image

Профессор Мичиганского Университета Scott E. Page, известный по курсу Model Thinking на Coursera, в соавторстве с John H. Miller в 2004 году предложили изящную модель «Standing Ovations», которая с помощью клеточного автомата описывает, будет ли зал аплодировать стоя, в зависимости от некоторых факторов. В этой статье я сначала опишу модель максимально упрощённо, а затем, под катом, перейду к небольшим математическим и околоматематическим выкладкам, к построению клеточного автомата, а в конце — к выводам применительно к стартапу и другим сферам жизни.

На секунду представьте себя в зрительном зале в волнительный момент опускания занавеса. Что может заставить вас встать и начать аплодировать? Во-первых, разумеется, вам должен понравиться спектакль. Во-вторых, вы, скорее всего, будете чувствовать себя неловко, если окажетесь единственным человеком в зале, аплодирующим стоя (равно как и если все вокруг встанут, а вы будете сидеть). Значит, необходимо, чтобы некоторая часть аудитории уже решила встать. В-третьих, если вы пришли на спектакль с друзьями или семьёй, и кто-то из них встал, то вы, вероятно, захотите его поддержать и встанете тоже. В-четвёртых, вам виден не весь зал. В зависимости от места, которое вы занимаете, вам могут быть видны только первые ряды партера, половина зала или, если вы сидите в первом ряду, то вообще никто кроме ваших соседей. Следовательно, в первую очередь на ваше решение влияет только та часть зала, которая вам видна.

Таким образом, можно выделить четыре фактора, влияющих на то, встанете ли вы:
  1. Ваше впечатление от шоу;
  2. Доля аудитории, которая уже решила встать;
  3. Поведение ваших соседей по ряду;
  4. Поведение «звёзд», сидящих в первых рядах;

А теперь немного теории автоматов

Алгоритм seam carving для изменения размера изображения

Время на прочтение7 мин
Количество просмотров30K
Seam carving это алгоритм для изменения размера картинки, сохраняющий важный контент и удаляющий менее значимый. Он был описан в статье S. Avidan & A. Shamir. Он дает лучший результат, чем обычное растягивание изображения ввиду того, что не меняет пропорций значимых элементов изображения. Две фотографии ниже демонстрируют работу алгоритма – исходное изображение имеет размер 332x480, в то время как модифицированное seam carving'ом 272x400.


В данной статье я опишу работу алгоритма используя псевдокод и код Matlab. Оригинал статьи, написанный мной на английском доступен тут, исходный код на гитхабе.
Читать дальше →

Философия математики

Время на прочтение5 мин
Количество просмотров72K
image Карл Гаусс, в своё время, назвал математику царицей всех наук, отдавая ей особое место в сфере человеческого знания. Действительно, совершенно непохожая на другие науки, она скорее служит для них языком или методом изучения. Являясь, пожалуй, самой строгой из всех наук, она не имеет собственного строгого и общепринятого определения. На протяжении всей своей истории, преобразуясь сама, преобразовывалось и понятие о математике. Учёные, в течении всего развития математики, смогли составить скорее не определения математики, а набор афоризмов характеризующий её или представления о ней.
«Математика — это язык, на котором написана книга природы»(Г. Галилей)
«Математика – это наука о необходимых заключениях»(Б. Пирс)
«Математика – это строгий язык, служащий для перехода от одних опытных суждений, к другим»(Н. Бор)
«Математика – это иерархия формальных структур»(Н. Бурбаки)
«Математика — это наука о количественных отношениях и пространственных формах действительного мира»(А. Колмогоров)
— это лишь малая часть суждений, показывающая разнородность представлений о математике. Помимо вопроса определения математики, интересными и дискуссионными являются вопросы о её природе(основаниях), её методологии, целях и связи с реальным миром. Ответы на них также неоднозначны и значительно изменялись со временем, создавая различные философские течения.
Читать дальше →

Парадокс доказательства

Время на прочтение12 мин
Количество просмотров250K
31 августа 2012 года японский математик Cинъити Мотидзуки опубликовал в интернете четыре статьи.

Заголовки были непостижимы. Объём был пугающим: 512 страниц в сумме. Посыл был дерзким: он заявил, что доказал abc-гипотезу, знаменитую, соблазнительно лёгкую числовую теорию, которая десятилетиями заводила математиков в тупик.

Затем Мотидзуки просто ушёл. Он не отправил свою работу в Annals of Mathematics. Он не оставил сообщение ни на одном сетевом форуме, которые часто посещают математики со всего мира. Он просто опубликовал статьи и ждал.

Два дня спустя, Джордан Элленберг, профессор математики в Висконсинского университета в Мадисоне, получил почтовое оповещение от Google Scholar, сервиса, который сканирует интернет в поисках статей по указанным темам. Второго сентября Google Scholar отправил ему статьи Мотидзуки: «Это может заинтересовать вас».

«А я такой: „Да, Гугл, мне это как бы интересно!“» – вспоминает Элленберг, – «Я запостил их в Фэйсбуке и в моём блоге, с пометкой: „Между прочим, похоже, что Мотидзуки доказал abc-гипотезу“».

Интернет взорвался. В течение дней даже далёкие от математики СМИ подхватили историю. «Решена сложнейшая в мире математическая теория», – объявила Telegraph. «Возможный прорыв в abc-гипотезе», – немного скромнее писала New York Times.

На математическом форуме MathOverflow математики со всего мира стали оспаривать и обсуждать заявление Мотидзуки. Вопрос, который быстро стал самым популярным на форуме был прост: «Кто-нибудь может объяснить философию его работы и прокомментировать почему она может пролить свет на abc-гипотезу?» – спросил Энди Путман, ассистент профессора в Университете Райса. Или, если перефразировать: «Я ничего не понял. Кто-нибудь понял?»

Проблема, с которой столкнулись многие математики, сбежавшиеся к сайту Мотидзуки, была в том, что доказательство было невозможно прочесть. Первая статья под заголовком «Интер-универсальная теория Тейхмюллера 1: Построение театров Ходжа», начинается с утверждения, что цель работы в «разработке арифметической версии теории Тейхмюллера для цифровых полей ограниченных эллиптической кривой… с помощью применения теории полуграфов анабелиоидов, фробениоидов, эталь тета-функций и логарифмических оболочек».

Это похоже на тарабарщину не только для обывателя. Это было тарабарщиной и для математического сообщества.

«Смотря на неё, ты чувствуешь будто читаешь статью из будущего или далёкого космоса», – написал Элленберг в своём блоге.

«Она очень, очень странная», – говорит профессор Колумбийского университета Йохан де Йонг, работающий в близких сферах математики.

Мотидзуки создал столько математических инструментов и собрал столько несочетаемых областей математики, что его статья оказалась наполнена языком, который никто не мог понять. Она была абсолютно непривычной и абсолютно интригующей.

Как профессор Мун Дучин из университета Тафтса выразила это: «Он воистину создал свой собственный мир».

Должно пройти долгое время прежде чем кто-нибудь будет способен понять работу Мотидзуки, тем более оценить верность доказательства. В последующие месяцы статьи лежали камнем на плечах математического сообщества. Горстка людей подобралась к ним и начала изучать. Другие пытались, но быстро сдались. Некоторые полностью игнорировали их, предпочитая наблюдать издалека. Что же до виновника беспокойства, человека, который заявил, что решил одну из величайших проблем математики – от него не было ни звука.
Читать дальше →

Числа в себе

Время на прочтение2 мин
Количество просмотров6.1K
Мое хобби – преподавание математики и информатики школьникам. В этом процессе очень важным является вопрос мотивации, поэтому приходится очень тщательно подходить к качеству подачи материала. После перебора различных методов чтения материала, родилась идея проекта «Одна задача», в котором на примере решения всего одной задачи читается лекция с подачей разнообразного нового материала. Итак, демонстрирую первый материал данного проекта.

Задача: имеются плитки размером 1х1 и 1х2 метра. Сколько существует способов замощения этими плитками прямоугольника 1х15 метров?
Читать дальше →

Практика использования Freefem++

Время на прочтение10 мин
Количество просмотров20K
В ранее опубликованном посте мы рассказывали об использовании библиотек с открытым кодом Freefem++ и NetGen в программе моделирования аэродинамических процессов. В данной статье более детально рассмотрим базовые возможности Freefem++ в качестве небольшого введения в его входной язык. Это даст начальные сведения, которые часто бывают необходимы разработчикам при выборе сторонних компонентов для включения в проектируемое приложение.
Читать дальше →

Гипотеза Била подорожала до 1 миллиона долларов

Время на прочтение1 мин
Количество просмотров62K
Американское математическое общество во вторник объявило о повышении награды до 1 миллиона долларов за доказательство гипотезы Била или за нахождение контрпримера.

Гипотеза

Если

где — натуральные и , то имеют общий простой делитель.

То есть если вы подберёте такие числа, чтобы у A, B, C не было общего простого делителя, то заработаете миллион долларов.
Читать дальше →

Генерация 3D-сетки с предопределенными регионами поверхности при помощи NetGen

Время на прочтение10 мин
Количество просмотров16K

Введение


В предыдущем посте мы рассмотрели особенности использования сторонних библиотек с открытым кодом Freefem++ и NetGen в программе моделирования аэродинамических процессов. Речь шла о возможности включения этих библиотек в коммерческий проект с позиции лицензирования, об особенностях выполнения функций и включения в программную архитектуру. Данная статья является дополнением к предыдущей, в ней более детально рассмотрим библиотеку NetGen. Интерес представляют функции генерации 3D-сетки конечных элементов с заданными регионами на поверхности модели.
Читать дальше →

Энтропия и WinRAR — развернутый ответ

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров34K
Несколько дней назад на Хабре была опубликована статья Энтропия и WinRAR. В ней замечены некоторые неточности, на которые хочется дать развернутый ответ.

Начну с простого — картинка «степень сжатия различных данных». Вот она:

image

Удивительно, что случайная последовательность чисел сжимается где-то до 60% от исходного объема. Я точно помню, в молодости пытался зиповать сжатое видео и картинки в jpg. Архивы получались практически такого же объема, как оригинал, а иногда и на пару процентов больше! К сожалению, автор статьи не очень подробно описал, как именно он получил свой результат. Степень сжатия его последовательности случайных чисел подозрительно похожа на отношение 10/16 = 0.625.

Я попробовал воспроизвести эксперимент своими силами. Я генерировал файл со случайными символами, а потом сжимал его тем самым winRar’ом, упомянутым в заголовке. Результат таков:
Читать дальше →

Опыт использования Freefem++ и NetGen в программе моделирования аэродинамических процессов

Время на прочтение12 мин
Количество просмотров14K

Введение


Авторам данной статьи довелось выполнить довольно редкий по своему характеру проект. Требовалось разработать коммерческую программу моделирования процессов движения воздушной среды в чистом помещении. Чистое помещение — это производственное помещение, отвечающее определенным требованиям по чистоте воздуха, температуре и скорости его движения. Основной показатель чистоты — это класс чистоты, который определяется ГОСТом по концентрации частиц в воздухе. Потоки воздуха в чистом помещении направляются так, чтобы обеспечить эффективное удаление пыли и аэрозолей из помещения. Требования могут также ограничивать градиенты температуры в пространстве и во времени. Программа Cleanroom предназначена для использования в качестве инструмента проектировщика чистых помещений. С ее помощью проектировщик должен выполнять размещение оборудования и элементов вентиляции, а по результатам моделирования процессов в воздушной среде определять степень соответствия варианта размещения предъявляемым требованиям по чистоте.
Читать дальше →

Необыкновенный способ генерации лабиринтов

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров88K
В этой статье я расскажу об одном необычном подходе к генерации лабиринтов. Он основан на модели Амари́ нейронной активности коры головного мозга, являющейся непрерывным аналогом нейронных сетей. При определенных условиях она позволяет создавать красивые лабиринты очень сложной формы, подобные тому, что приведен на картинке.

Вас ждет много анализа и немного частных производных. Код прилагается.
Прошу под кат!

Читать дальше →

Введение в Wolfram Mathematica

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров171K

Введение


На хабре уже не раз упоминалась Mathematica и если вам хочется начать работать с ней, то эта статья для вас. Я расскажу об основных аспектах работы с нею и покажу несколько интересных нововведений из последних версий Wolfram Mathematica.

Wolfram Mathematica — это программное обеспечение, не только для математических вычислений, это гораздо больше: от моделирования и симуляции, визуализации, документации, до создания веб-сайтов. Mathematica обладает возможностью осуществлять вызовы функций и принимать вызовы с C, .NET, Java и других языков, генерировать C код, компилировать автономные библиотеки и исполняемые файлы.
Обо всех достоинствах Mathematica можно почитать на официальном сайте ru

Для начала работы с Mathematica вам необходимо её получить и установить на свой компьютер. Mathematica прекрасно работает на Windows, Mac, Linux.
Скачать и бесплатно попробовать Mathematica так же можно на оф. сайте.
Если же вы надумаете её купить, то цены на неё вполне приемлемые. Например для студента за семестровый вариант она обойдётся в $44.95. Для домашнего использования в $295. Если вы планируете использовать её для коммерческих целей, то наилучший вариант лицензии это Standard Edition (Вы получаете подписку на Premier Service и бесплатные обновления).

Читать дальше →

Энтропия и WinRAR

Время на прочтение5 мин
Количество просмотров51K
image
Понятие энтропии используется практически во всех областях науки и техники,
от проектирования котельных до моделей человеческого сознания.
Основные определения как для термодинамики, так и для динамических систем и способы вычисления понять не сложно. Но чем дальше в лес — тем больше дров. Например, недавно выяснил (благодаря Р. Пенроуз, «Путь к реальности», стр 592-593), что для жизни на Земле важна не просто солнечная энергия, а её низкая энтропия.

Если ограничится простыми динамическими системами или одномерными массивами данных (которые могут быть получены как «след» движения системы), то и тогда можно насчитать минимум три определения энтропии как меры хаотичности.
Самое глубокое и полное из них (Колмогорова-Синая) можно наглядно изучить,
используя программы — архиваторы файлов.
Читать дальше →

Ближайшие события

Обзор моделей прогнозирования временных рядов: проба пера

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров102K
В рамках своей диссертации «Модель прогнозирования по выборке максимального подобия» мне нужно было делать обзор моделей прогнозирования. Кроме обзора, я сделала вариант классификации, который мне тогда не очень удался. Классификацию уже немного поправила, теперь хочется разобраться в существующих моделях прогнозирования временных рядов. Такие модели называют стохастическими моделями (stochastic models).

По оценке некто Тихонова в его «Прогнозировании в условиях рынка» на сегодняшний день (2006 год) существует около 100 методов и моделей прогнозирования. Эта оценка звучит бредово, я полно разбирала ее! Давайте теперь вместе разберемся, какие же модели прогнозирования временных рядов существуют на сегодняшний день.

  1. Регрессионные модели прогнозирования
  2. Авторегрессионные модели прогнозирования (ARIMAX, GARCH, ARDLM)
  3. Модели экспоненциального сглаживания (ES)
  4. Модель по выборке максимального подобия (MMSP)
  5. Модель на нейронных сетях (ANN)
  6. Модель на цепях Маркова (Markov chains)
  7. Модель на классификационно-регрессионных деревьях (CART)
  8. Модель на основе генетического алгоритма (GA)
  9. Модель на опорных векторах (SVM)
  10. Модель на основе передаточных функций (TF)
  11. Модель на нечеткой логике (FL)
  12. Что еще?...

Разберемся по очереди со всеми

Графы дорожных сетей и алгоритмы работы с ними

Время на прочтение7 мин
Количество просмотров42K
В математике сети дорог (автомобильных и не только) представляются взвешенным графом. Населенные пункты (или перекрестки) — это вершины графа, ребра — дороги, веса ребер — расстояния по этим дорогам.

Для взвешенных графов предлагается множество алгоритмов. Например, популярный алгоритм Дейкстры для поиска кратчайшего пути от одной вершины до другой. У всех этих алгоритмов есть общая принципиальная (для математики) особенность — они универсальны, т.е. могут успешно применяться для графов любой конструкции. В частности, для каждого алгоритма известна его сложность – она примерно соответствует увеличению времени выполнения алгоритма в зависимости от числа вершин графа. Все это подробно можно прочитать, например, в википедии.

Вернемся к практическим задачам. Дороги представляются взвешенным графом, но дороги — это не любой граф. Другими словами, нельзя из любого графа построить дорожную сеть. В отличие от виртуального графа как математической абстракции, дороги строятся людьми из реальных материалов и стоят довольно больших денег. Поэтому они прокладываются не как попало, а по определенным экономическим и практическим правилам.

Мы не знаем эти правила, однако, работая с дорожными сетями, вполне можно использовать алгоритмы, которые эффективны для графов дорог, хотя и не подходят для графов в универсальном или математическом смысле. Рассмотрим здесь два таких алгоритма.
Читать дальше →

Неизвестный математик совершил прорыв в теории простых чисел-близнецов

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров186K

В математике чрезвычайно редко случается, чтобы учёный старше 40 лет опубликовал первую серьёзную научную работу. Ещё реже бывает, чтобы эта работа имела большую научную ценность. Именно такой редчайший случай представляет из себя доцент университета Нью-Гэмпшира Итан Чжан (Yitang Zhang), который до сих не имеет ни должности профессора, ни веб-странички со списком научных работ. Тем не менее, ему удалось совершить серьёзный шаг к решению одной из старейших математических проблем — гипотезе о простых числах-близнецах.


Когда журнал “Annals of Mathematics” получил 17 апреля 2013 года научную работу Чжана, они восприняли её скептически. Заявка на прорывное исследование от неизвестного учёного? Это слишком банально и часто встречается, чтобы оказаться правдой. На удивление редколлегии, несколько научных экспертов подробно изучили работу Чжана — и нашли доказательство гипотезы о расстоянии между парными простыми числами предельно ясным, чётким и бесспорным.


В результате, журнал одобрил работу для публикации в исключительно короткие сроки — уже через три недели после поступления.

Читать дальше →

Игра Жизнь и преобразование Фурье

Время на прочтение5 мин
Количество просмотров63K
Многие слышали о великом и ужасном быстром преобразовании Фурье (БПФ / FFT — fast fourier transform) — но как его можно применять для решения практических задач за исключением JPEG/MPEG сжатия и разложения звука по частотам (эквалайзеры и проч.) — зачастую остается неясным вопросом.

Недавно я наткнулся на интересную реализацию игры «Жизнь» Конвея, использующую быстрое преобразование Фурье — и надеюсь, оно поможет вам понять применимость этого алгоритма в весьма неожиданных местах.
Читать дальше →

Программа для рисования четырёхмерного куба

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров85K
Начнём с объяснения, что же такое четырёхмерное пространство.


Это — одномерное пространство, то есть просто ось OX. Любая точка на ней характеризуется одной координатой.


Теперь проведём ось OY перпендикулярно оси OX. Вот и получилось двумерное пространство, то есть плоскость XOY. Любая точка на ней характеризуется двумя координатами — абсциссой и ординатой.


Проведём ось OZ перпендикулярно осям OX и OY. Получится трёхмерное пространство, в котором у любой точки есть абсцисса, ордината и аппликата.


Логично, что четвёртая ось, OQ, должна быть перпендикулярной осям OX, OY и OZ одновременно. Но мы не можем точно построить такую ось, и потому остаётся только попытаться представить её себе. У каждой точки в четырёхмерном пространстве есть четыре координаты: x, y, z и q.
Читать дальше →

Вычисление N-го знака числа Пи без вычисления предыдущих

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров135K
С недавних пор существует элегантная формула для вычисления числа Пи, которую в 1995 году впервые опубликовали Дэвид Бэйли, Питер Борвайн и Саймон Плафф:
image

Казалось бы: что в ней особенного — формул для вычисления Пи великое множество: от школьного метода Монте-Карло до труднопостижимого интеграла Пуассона и формулы Франсуа Виета из позднего Средневековья. Но именно на эту формулу стоит обратить особое внимание — она позволяет вычислить n-й знак числа пи без нахождения предыдущих. За информацией о том, как это работает, а также за готовым кодом на языке C, вычисляющим 1 000 000-й знак, прошу под хабракат.
Читать дальше →

Вклад авторов