数字生活—数学时代(下)
日期:
2000年12月26日 00:00
来源:科技部
今天我们实际生活在一个数学的世界里,我们播放一张CD或通电话或看电视都在获取通过数字世界发送的信息,现代通讯中所有进步都是为了让人们能够真正的与全球的人对话,在信息时代我们制造着大量的信息,每天我们有数千万人连接到国际互联网上,数百个卫星在环绕地球与地面站交换信息,全世界有50亿部电话机传送着语音和其它数据,正是由于数学的帮助我们才能够应付这个庞大的基础设施。
在一些世界著名的电信公司,每天都有上亿个语音、数据和视频电话通过它们的网络,为了建立一个有效而经济的系统,工程师们使用了一个数学的分支—队列理论。
队列理论,简单地说就是排队等待的理论,但生活中的任何方面,当你需要和别人分享某种资源的时候,都会遇到某种排队的问题,某种你必须等待多久的问题。在电信领域排队理论用来保证你在打电话时不需要等待太久,实际上排队理论就是为了解决电信中的等待问题而诞生的,现在接通一个电话需要1秒多一点,而50年前却需要1分多钟,在每个电话局打进的电话都要排队,而足够多的接线员则能够保证缩短等待的时间。
为保证电话迅速接通,通讯网络每个电话提供上百条可行的路径,而且这个网络不断膨胀,数学家马斯埃的工作就是保证迅速和低廉的服务,预测网络应该以多快的速度增长。他研究电话系统的时候,把复杂的系统简化为最本质的元素,制作抽象模型,把复杂的物体归结成某些本质的特征,电话通过导线连接构成回路,当人们拔叫电话时,信号沿本地回路通过中继线来到中心局,当电话到达恰当的中心局以后,就转接到它最终的目的地,马斯埃要做的是计算出系统需要多少条中继线,中继线太少,系统的速度就会缓慢不堪,而中继线太多,系统效率就不高,会导致成本增加。
马斯埃的数学模型,记录了系统的复杂性,包括多个变量,如中继线的数量、电话的长度,和电话的完成率,利用这样的等式他能够建立并且不断重复系统扩展部分,直到他创造出成本与效益最佳方案。
数学主要是关于符号和符号运算,这些符号可以代替比他们自身大的多的其它事物,它是一个强有力的工具,帮助我们创造新的时代。
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