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1701014021 1992年,《数字化生存》的作者尼葛洛庞帝向日本首相宫泽喜一说明“模拟高清晰度电视没有前途”,这使宫泽喜一大吃一惊。
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1701014023 1994年,日本“邮政声放送行政局”局长讲山晃正提议日本跨入“数字世界”时,遭到日本产业领袖的围攻。日本人在“模拟高清晰度”电视上投入的钱实在太多了,不肯轻言放弃是可以理解的。但是,当美国和欧洲相继放弃模拟技术之后,世界市场的大部分已经在“数字化”方案的控制之下,日本在“高清晰度”电视模拟技术上的近20年努力,终于宣告失败。
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1701014025 简单地讲,数字电视就是把电视画面上每点的亮度用一个二进制数来表示,彩色电视画面上的每个点就用三个二进制数(分别代表红、绿、蓝三种色彩的亮度)表示。然后可以使用计算机对这些数字信号进行各种处理。
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1701014027 本来,人们早已知道数字电视技术有许多优越性:比如说,电视信号在被数字化后可以很方便地储存、剪辑、复制,实现回放和点播,远距离传送而不失真,等等。而这些都是模拟电视技术很难甚至无法做到的。但是,数字电视有一个当时看来不能解决的困难——数据量太大。
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1701014029 如上所说,一个清晰的电视画面上有1150条线,每条线上有近1000个点,每个点要表明亮度和颜色,每秒要传60幅画面,此外还有声音伴送。这样,传送数字电视时,每秒至少要传一亿个字节的数据才行:这怎么可能做到呢?
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1701014031 但是,根据仙农创立的信息论,电视画面实际所包含的信息量并没有那么多:因为同一幅画面上的色彩和亮度大部分是呈均匀分布和有规则的,而两幅连续画面之间的差别也很小。于是,可以采用数学方法,把庞大的数字电视信号大大压缩,一般能压缩到只有原来的几十分之一,使之能在通信线路上方便地传输。
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1701014033 数字电视之所以能够打破模拟电视的垄断而成为当今电视的主流,其关键就在于有了基于各种数学原理的数据压缩技术。
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1701014035 我们再来谈数字地球。1998年,当时的美国副总统戈尔提出了“数字地球”的概念。1998年6月1日,江泽民总书记在谈到科技发展趋势时,提到了“数字地球”对中国的挑战,随之而来的研究课题便是“数字中国”。
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1701014037 什么是“数字地球”?就是把与地球有关的各种信息加以数字化,输入计算机,从而可以更方便地分析和认识我们居住的星球。确切一些说,数字地球是对真实地球及其相关现象进行统一的数字化重现和认识,其核心思想是用数字化的手段来整体地描述和处理与地球有关的自然现象问题。
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1701014039 目前,“数字地球”工程正在世界各地进行。“数字澳大利亚”在2000年已经基本完成。美国的比尔·盖茨宣布,微软和宝马汽车公司联合开发汽车的导航系统,把汽车卫星导航和移动办公室结合在一起,在汽车上可以直接上因特网。这当然需要“数字地球”的支持。“数字地球”中有一条是1米分辨率。这样,房子、汽车都可以看清楚,无人驾驶汽车的梦想就不远了(现在卫星传送下来并达到商业化应用的图像是10米分辨率)。
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1701014041 数字地球把地球装进了计算机,但是要用它解决问题,还需要做一系列的工作。数字化—建立数学模型—系统仿真—虚拟现实,这条工作链中,建立数学模型是一个关键。否则,一大堆原始数据放在那里,不能利用数据,岂不白搭?所以,数据要加以整理。一个人通常记不住7条数据,但能却能记住一张脸,认出一个人,理解一个星系。所以“数字地球”和“数字中国”的实现,必然要用大量的数学。
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1701014043 让我们重复一句:“数字化”来了,数学还会远吗?
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1701014048 数学文化教程 [:1701013705]
1701014049 数学文化教程 第四节 数学英雄:从陈景润到王选
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1701014051 20世纪70年代末期,徐迟的报告文学《哥德巴赫猜想》风靡全国,陈景润(1933—1996,图1.4.1)的名字一夜之间传遍大江南北,成为中国科学复兴的英雄。
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1701014053 “哥德巴赫猜想”由德国数学家哥德巴赫(C.Goldbach,1690—1764)在1742年提出,他问:“任意一个大于2的偶数是否都可写成两个素数之和?”这是一个著名的数学猜想,几百年来,许多最杰出的数学家为证明它而花费了大量的精力,但进展甚缓。
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1701014058 ◀ 图1.4.1 陈景润
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1701014060 陈景润在1973年发表的论文中,证明了“一个充分大的偶数总可以表为一个素数及一个不超过两个素数的乘积之和”。这一结果是数学家攻克“哥德巴赫猜想”艰苦战斗中的一个重要突破,至今仍在世界上领先。
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1701014062 陈景润所从事的是“堆垒数论”研究,属于纯粹数学。其成就主要反映人类的智力活动,体现在对数学精神的追求,成为不畏艰险攀登科学高峰的榜样。由于它是客观数量规律的反映,说不定哪一天会在实际工作中获得重要的应用(就目前来说,有关哥德巴赫猜想的研究工作还没有发现有实用价值)。因此,我们不应该也不可能用实用价值来衡量陈景润的贡献。
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1701014064 然而,由于徐迟《哥德巴赫猜想》的影响十分广泛和深远,以致许多人以为所有数学都是“哥德巴赫猜想”式的“纯粹数学”,数学的价值都只在理论层面,数学离开实际应用都十分遥远。这种错觉在很大程度上左右了我们的数学观。
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1701014066 进入90年代,中国的数学成就很多。除了在纯粹数学方面继续取得进展以外,在应用数学上也出现了重大突破。其中一个突出的代表是以王选为总裁的方正集团开发了“汉字激光照排系统印刷技术”。
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1701014068 王选(1937—2006,图1.4.2),江苏无锡人。曾就读于上海南洋模范中学,1962年毕业于北京大学数学力学系。他所领导的这项告别“铅与火”的印刷术革命,其原理基于一项数学技术——“数据压缩”。
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