Как стать автором
Поиск
Написать публикацию
Обновить
186.42

Математика *

Царица всех наук

Сначала показывать
Порог рейтинга
Уровень сложности

Как прошел 2019 год в области математики и Computer Science

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров8.7K
Перевод статьи подготовлен специально для студентов базового и продвинутого курсов «Математика для Data Science».




Математики и информатики за прошедший год добились больших успехов в теории чисел, теории графов, машинном обучении и квантовых вычислениях, даже пересмотрели наши фундаментальные понятия математики и нейронных сетей.

Для математиков и специалистов по computer science 2019 год был годом повторений и пристального изучения. Одни пересматривали основополагающие принципы, в том время как другие находили поразительно простые доказательства, новые методы решения проблем или постигали неожиданные решения давних задач. Некоторые из этих достижений уже нашли широкое применение в физике и других научных дисциплинах. Другие же существуют исключительно в качестве теории (или просто для развлечения), и с практической точки зрения на сегодняшний день не несут никакой пользы.
Читать дальше →

Коты в коробочках, или Компактные структуры данных

Время на прочтение12 мин
Количество просмотров29K

image


Как быть, если дерево поиска разрослось на всю оперативку и вот-вот подопрет корнями соседние стойки в серверной? Что делать с инвертированным индексом, жадным до ресурсов? Завязывать ли с разработкой под Android, если пользователю прилетает «Память телефона заполнена», а приложение едва на половине загрузки важного контейнера?


В целом, можно ли сжать структуру данных, чтобы она занимала заметно меньше места, но не теряла присущих ей достоинств? Чтобы доступ к хэш-таблице оставался быстрым, а сбалансированное дерево сохраняло свои свойства. Да, можно! Для этого и появилось направление информатики «Succinct data structures», исследующее компактное представление структур данных. Оно развивается с конца 80-х годов и прямо сейчас переживает расцвет в лучах славы big data и highload.


А тем временем на Хабре найдется ли герой, способный пересковоговорить три раза подряд
[səkˈsɪŋkt]?

Читать дальше →

Визуальная теория информации (часть 2)

Время на прочтение10 мин
Количество просмотров25K


Вторая часть перевода лонгрида посвященного визуализации концепций из теории информации. Во второй части рассматриваются энтропия, перекрестная энтропия, дивергенция Кульбака-Лейблера, взаимная информация и дробные биты. Все концепции снабжены прекрасными визуальными объяснениями.

Для полноты восприятия, перед чтением второй части, рекомендую ознакомиться с первой.

Читать дальше →

Визуальная теория информации (часть 1)

Время на прочтение12 мин
Количество просмотров23K


Перевод интересного лонгрида посвященного визуализации концепций из теории информации. В первой части мы посмотрим как отобразить графически вероятностные распределения, их взаимодействие и условные вероятности. Далее разберемся с кодами фиксированной и переменной длины, посмотрим как строится оптимальный код и почему он такой. В качестве дополнения визуально разбирается статистический парадокс Симпсона.

Теория информации дает нам точный язык для описания многих вещей. Сколько во мне неопределенности? Как много знание ответа на вопрос А говорит мне об ответе на вопрос Б? Насколько похож один набор убеждений на другой? У меня были неформальные версии этих идей, когда я был маленьким ребенком, но теория информации кристаллизует их в точные, сильные идеи. Эти идеи имеют огромное разнообразие применений, от сжатия данных до квантовой физики, машинного обучения и обширных областей между ними.

К сожалению, теория информации может казаться пугающей. Я не думаю, что есть какая-то причина для этого. Фактически, многие ключевые идеи могут быть объяснены визуально!

Читать дальше →

Ричард Хэмминг. «Несуществующая глава»: Как мы знаем, что мы знаем (полная версия)

Время на прочтение21 мин
Количество просмотров6.1K

(Кто уже читал предыдущие части перевода этой лекции, перематывайте до таймкода 20:10)

[Хэмминг местами говорит очень неразборчиво, поэтому если есть пожелание по улучшению перевода отдельных фрагментов — пишите в личку.]

Этой лекции не было в расписании, но ее пришлось добавить, чтобы не возникало окна между занятиями. Лекция, в сущности, посвящена тому, как мы знаем то, что мы знаем, если, конечно, мы и в самом деле это знаем. Эта тема стара как мир – она обсуждается последние 4000 лет, если не дольше. В философии для ее обозначения создан специальный термин – эпистемология, или наука о знании.

Я бы хотел начать с первобытных племен далекого прошлого. Стоит отметить, что в каждом из них существовали миф о сотворении мира. По одному древнеяпонскому поверью, некто взболтал грязь, из брызг которой появились острова. Подобные мифы были и у других народов: например, израильтяне верили, что Бог шесть дней творил мир, после чего устал и закончил творение. Все эти мифы схожи – хотя сюжеты их довольно разнообразны, все они пытаются объяснить, почему существует этот мир. Я буду называть такой подход теологическим, поскольку он не предполагает объяснений, кроме как «это произошло по воле богов; они сделали то, что посчитали нужным, и так появился мир».

В районе VI века до н. э. философы античной Греции начали задавать более конкретные вопросы – из чего состоит этот мир, каковы его части, а также попытались подойти к ним скорее рационально, нежели теологически. Как известно, они выделяли стихии: землю, огонь, воду и воздух; у них было еще множество других понятий и убеждений, и медленно, но верно все это преобразовалось в наши современные представления о том, что мы знаем. Тем не менее, тема эта озадачивала людей во все времена, и даже древние греки задавались вопросом, как они знали то, что они знали.

Про геометрический смысл кодов Грея

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров14K

Коды Грея имеют близкую родственную связь с кривой Гильберта.

Впрочем, при общении с коллегами выяснилось, что эта несложная зависимость выглядит в их глазах как нечто нетривиальное. Поиск в интернетах навскидку ничего не дал кроме мутной фразы в вики: “кривые Гильберта в пространствах большей размерности являются представителями обобщений кодов Грея”. Поэтому возникло желание раскрыть тему — коротенько, простым языком.

В результате под катом — «скандалы, интриги, расследования».
Читать дальше →

Самый великий физик

Время на прочтение27 мин
Количество просмотров34K
******************* Ну и кто из нас читал «Начала» Ньютона? *****************

Беру в руки журнал “Наука и жизнь” №1 2020. На обложке бросается в глаза вопрос “Почему Эйнштейн самый великий физик?”. Действительно, почему? Открываю статью Евгения Берковича “Трагедия Эйнштейна, или счастливый Сизиф”. Начинается она так: “Кто самый великий физик? Спросите об этом кого угодно, любой вам скажет: Альберт Эйнштейн. Не зря строгий академик Лев Ландау поставил его первым в иерархии физиков”.

Но, господин Беркович, ведь Ландау классифицировал, как мне кажется, только действующих на тот момент физиков. По крайней мере, где бы шкала Ландау не упоминалась, Ньютон там не упоминался. При всей «скромности» Ландау я не могу вообразить, что где-то есть список, составленный им и в котором был бы и Ньютон и сам Ландау.

“Спросите об этом кого угодно…”. Господин Беркович берет на себя смелость отвечать за всех. Ну, кого угодно, так кого угодно — мне угодно взять себя. Беру себя. И отвечаю: самый великий физик это Исаак Ньютон.
Читать дальше →

Насколько запутанна квантовая система? Ответ может быть невычислим

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров21K
Доказательство на стыке чистой математики и теории алгоритмов возвышает «квантовую запутанность» на совершенно новый уровень.
Фраза «I shit bricks» в статье от Nature — бесценно. Да, это настолько неожиданный результат, что Nature позволяет себе вольности. (от переводчика)

Квантовая запутанность находится в сердце нового математического доказательства.Credit: Victor De Schwanberg/Science Photo Library
Читать дальше →

Знаменитые уравнения жидкости дали течь

Время на прочтение8 мин
Количество просмотров26K

Исследователи столетиями искали примеры ситуаций, в которых уравнения Эйлера для гидродинамики идеальной жидкости окажутся неверными. И вот, наконец, такой пример нашли математики.



При сближении колец жидкости в определённых упрощённых случаях описывающие их движения уравнения Эйлера не работают

Математики уже много лет подозревали, что при определённых условиях уравнения Эйлера откажутся работать. Однако они не могли описать конкретный сценарий, в котором это происходит. До сегодняшнего дня.

Эти уравнения представляют собой идеализированное математическое описание движения жидкости. В границах определённых предположений они моделируют распространение волн на пруду или просачивание патоки из банки. Они должны уметь описывать движение любой жидкости в любых условиях – и более двух столетий всё так и было.

Обзор работы «Learnability Can Be Undecidable»

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров5.9K

Эта статья является моим вольным пересказом работы Learnability can be undecidable, Shai Ben-David, et al.


Недавно на Хабре вышла статья Машинное обучение столкнулось с нерешенной математической проблемой, которая является переводом одноименного обзора в Nature News статьи Шай Бен-Давида. Однако, из-за особенностей тематики и краткости оригинального обзора мне осталось совершенно непонятно, что же было в статье. Зная Шай Бен-Давида, как автора прекрасной книги "Understanding Machine Learning: From Theory to Algorithms", я заинтересовался этой темой, ознакомился с этой работой и постарался тут изложить основные моменты.


Сразу скажу, что статья довольно сложная и, возможно, я упустил некоторые важные моменты, но мой обзор будет более полным, чем тот, который уже есть на Хабре.

Читать дальше →

Машинное обучение столкнулось с нерешенной математической проблемой

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров27K
Салют, хабровчане! В преддверии запуска новых потоков по продвинутому и базовому курсам «Математика для Data Science» хотим поделиться с вами достаточно интересным переводом. В этой статье не будет практики, но материал интересен для общего развития и обсуждения.





Группа исследователей столкнулась с открытой математической проблемой, связанной с рядом логических парадоксов, которые были открыты знаменитым австрийским математиком Куртом Гёделем еще в 1930-х годах.

Математики, работавшие над проблемами машинного обучения, доказали, что возможность «обучаемости», то есть то, может ли алгоритм извлечь паттерн из ограниченных данных, тесно связана с парадоксом, известным как гипотеза континуума. Гедель говорил о том, что с помощью стандартных возможностей математического языка гипотезу нельзя ни подтвердить, ни опровергнуть. Последние результаты исследований на эту тему были опубликованы в Nature Machine Intelligence от 7 января.
Читать дальше →

Тензоры в TensorFlow

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров33K

image


Основным объектом которым манипулируют в Tensorflow, является тензор. О том, что такое тензор, какие бывают тензоры, какие у них есть свойства и как ими манипулировать читайте в переводном руководстве с сайта tensorflow.org.

Читать дальше →

Созерцание великого фрактального подобия

Время на прочтение5 мин
Количество просмотров70K

(с) «Галактика галактик»

Фракталы — не просто красивое природное явление. Согласно проведенным исследованиям, рассматривание фрактальных структур на 60 % повышает стрессоустойчивость, измеряемую на основе физиологических показателей. При созерцании фракталов в лобной коре головного мозга всего за одну минуту увеличивается активность альфа-волн — как во время медитации или при ощущении легкой сонливости.

Неудивительно, что фрактальный биодизайн оказывает на человека умиротворяющее воздействие. Нам нравится смотреть на облака, на языки пламени в камине, на листву в парке… Как это работает? Ученые предполагают, что естественный ход поисковых движений наших глаз — фрактальный. При совпадении размерности траектории движения глаз и фрактального объекта мы впадаем в состояние физиологического резонанса, за счет чего активизируется деятельность определенных участков мозга.

Но не все фракталы одинаково полезны. В данной статье расскажем о фрактальной размерности и о её влиянии на здоровье.

Ближайшие события

Three.js и геометрия

Время на прочтение4 мин
Количество просмотров8.3K

При использовании для отображения в браузере библиотеки ThreeJS в качестве первого примера обычно выступает куб или какой-либо другой простейший объект, и он создается при помощи предустановленных специальных классов BoxGeometry или SphereGeometry. Затем обычно рассматривается использование импортируемых готовых моделей и работа с ними.

Но иногда требуется создать трехмерный объект для отображения в браузере полностью с нуля – только используя аналитическую геометрию. В данной статье рассматривается именно такой подход к построению интерактивно настраиваемых моделей и последующего их отображения в браузере.

Читать дальше →

Знакомимся с методом обратного распространения ошибки

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров83K
Всем привет! Новогодние праздники подошли к концу, а это значит, что мы вновь готовы делиться с вами полезным материалом. Перевод данной статьи подготовлен в преддверии запуска нового потока по курсу «Алгоритмы для разработчиков».

Поехали!






Метод обратного распространения ошибки – вероятно самая фундаментальная составляющая нейронной сети. Впервые он был описан в 1960-е и почти 30 лет спустя его популяризировали Румельхарт, Хинтон и Уильямс в статье под названием «Learning representations by back-propagating errors».
Читать дальше →

Пишем «калькулятор». Часть II. Решаем уравнения, рендерим в LaTeX, ускоряем функции до сверхсветовой

Время на прочтение7 мин
Количество просмотров10K
Привет!

Итак, в первой части мы уже неплохо поработали, сделав производную, упрощение, и компиляцию. Так, а что еще должен уметь наш простенький калькулятор? Ну хотя бы уравнения вида

$(x - b)(\tan(\sin(x))^2 - 3\tan(\sin(x)) + c) = 0$

точно должен решать. А еще красиво нарисовать это дело в латехе, и будет прямо хорошо! Погнали!



Читать дальше →

Математики достигли прорыва в изучении «опасной» задачи

Время на прочтение7 мин
Количество просмотров91K

Математики считают гипотезу Коллатца «болотом», и предупреждают друг друга, что от неё стоит оставаться подальше. Однако теперь Теренс Тао достиг большего прогресса, чем кто бы то ни было за несколько десятилетий.



Возьмите любое число. Если оно чётное, поделите его на два. Если нечётное, умножьте на три, прибавьте один. Повторите. Любое ли число в итоге приходит к 1?

Опытные математики советуют новичкам держаться подальше от гипотезы Коллатца. Они называют её песней сирен: попади под её влияние, и можешь уже никогда не добраться до осмысленной работы.

Гипотеза Коллатца, возможно, простейшая из нерешённых задач математики – именно это и делает её такой предательски притягательной.

«Это очень опасная задача. Люди становятся одержимыми ею, при том, что она совершенно невозможна», — сказал Джеффри Лагариас, математик из Мичиганского университета, эксперт по гипотезе Коллатца.

Но в 2019 году один из лучших математиков мира осмелился подступиться к ней, и получил самый значимый из всех результатов, что были достигнуты за несколько десятилетий.

Юбилейная лекция Дональда Кнута «У рождественской ёлки»

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров11K
image

В течение четверти века великий стэнфордский почётный профессор проводит в декабре особую лекцию «У рождественской ёлки». Приближающийся к своим 82 годам Дональд Кнут снова провёл юбилейную 25-ю лекцию 5 декабря. Он напомнил аудитории, что по-прежнему усердно продолжает работать над книгой, которую пишет последние 57 лет.

Книга «Искусство программирования» в среде программистов считается одним из самых комплексных исследований алгоритмов. Согласно веб-сайту Стэнфордского университета, эту книга является одним из лучших научных трудов века. «Из-за моего насыщенного писательского графика мне приходится вести отшельническую жизнь», — пишет Кнут на своём личном сайте.

Поэтому вдвойне необычно увидеть этого великого человека вживую.

У нашего сайта есть собственная рождественская традиция: мы публикуем обзоры и скриншоты с последних лекций Кнута. В 2017 году я описал это как «встречу с любимым родственником на праздники» и «шанс увидеть вживую великий ум».

Лекция этого года не стала исключением.

Пишем «калькулятор» на C#. Часть I. Вычисление значения, производная, упрощение, и другие гуси

Время на прочтение9 мин
Количество просмотров67K
Привет!

Калькулятор у нас почему-то ассоциируется с чем-то, что должен написать каждый новичок. Возможно потому, что исторически компьютеры с той целью и создавались, чтобы считать. Но мы будем писать непростой калькулятор, не sympy конечно, но чтобы умел базовые алгебраические операции, типа дифференциирования, симплификации, а также фичи типа компиляции для ускорения вычислений.

Меньше воды! О чем статья?
Здесь будет поверхностно о построении выражения, парсинге из строки, подстановки переменной, аналитической производной, численным решении уравнения и определенного интеграла, рендеринг в формат LaTeX, комплексных числах, компиляцией функций, упрощении, раскрытии скобок, и бла бла бла. Вероятно, не в одной статье.
Для тех, кому нужно срочно что-нибудь склонировать, ссылка на репозиторий.

Берем оставшиеся с нового года печеньки, и погнали!
Читать дальше →

Топология и комплексный анализ для ничего не подозревающего разработчика игр: сжатие единичных 3D-векторов

Время на прочтение14 мин
Количество просмотров10K
image

Как вы уже могли понять из моих предыдущих статей, мне нравится использовать разработку игр как оправдание для демонстрации сложной математики, для которой в противном случае у большинства людей не было бы применения. И эта статья не исключение! Я хочу показать очень крутую технику, соответствующую любопытным для меня пунктам:

  • процесс достаточно нагляден
  • он намного быстрее, чем обычная техника, выполняющая ту же задачу
  • он использует очень необычное свойство представления вещественных чисел в формате с плавающей запятой, что подразумевает, что...
  • он не работает в классическом анализе. Чтобы этот алгоритм работал в теории, нужно попасть в удивительный мир неклассической математики! И если уж это не разбудило ваше любопытство, то я уж и не знаю, что ещё поделать.

Эта статья довольно длинная и теоретическая, потому что она требует глубоко изучить объяснения, так что не торопитесь и перечитывайте те части, которые показались вам не столь очевидными с первого раза.

Немного о контексте (GPU)


Один из важных аспектов, на который стоит обращать внимание в разработке игр, а в более широком смысле — и в любой области с активным использованием графики — это пропускная способность GPU. Центральный процессор и GPU — отдельные физические устройства, и для обмена данными им требуется синхронизация. Если вы уже занимались параллельной обработкой, то знаете, что когда двум устройствам нужно синхронизироваться, это означает потерю значительного количества времени. Взаимодействие CPU-GPU в этом плане ничем не отличается, поэтому мы стремимся минимизировать передачу данных, как в количестве операций, так и в объёме передаваемых данных.
Читать дальше →

Вклад авторов