说到数学,你会想到什么?是晦涩难解的公式还是各种复杂的图形?在计算机科学技术快速发展的现在,数学依然存在感”爆棚“。无论是在建筑设计、医学技术还是数据仿真上,数学作为基石和工具都可以说是无处不在。
作为数学界大佬,丘成桐先生和顾险峰先生在他们的著作中用几个例子向我们生动介绍了数学几何的实际应用,让我们跟随大师的脚步一起探索数学的妙用吧!
“无柱感”设计背后的功臣
北京大兴机场“凤凰展翅”的“大骨架”惊艳了无数人,据报道整个航站楼一共使用了12800块玻璃,其中屋顶玻璃8000多块。
由12300个球形节点与超过60000根杆件组成。巨大屋顶被设计成一个自由曲面,每一个杆件和球形节点的连接,都被三维坐标锁定成唯一的位置。
这项大工程的背后,就是计算机技术和几何的完美结合!穹窿上钢梁布线模式灵感来于曲面的叶状结构(foliation),而曲面上所有的叶状结构等价于曲面上全纯二次微分的水平轨迹。
几何的美感,在大兴机场中体现得淋漓尽致。
无处不在的数学
不仅仅是建筑设计领域,在医学、工程等领域的最新技术中,也有数学的身影。
近年来,日本、韩国政府鼓励中老年人群进行虚拟肠镜的检测。这种新兴的技术可以用来筛查直肠癌,目前在世界范围内被广泛应用。
而其中最关键的息肉定位,直肠曲面之间的配准都依赖于全纯一形式的计算。
在制造业普遍引入计算机进行辅助的现在,数学也发挥了举足轻重的作用。在CAD领域,过去十年间等几何分析方法得到了长足发展。
汽车碰撞模拟是数值仿真应用中非常常见的领域,其关键IGA方法的预处理就和数学脱不开关系,需要曲面规则四边形网格生成,即求取特殊的亚纯四次微分。
从两位大师举的例子中,我们不难发现:数学不仅是现代技术革新的基石,技术的发展也推动了人们对数学的研究和应用。
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如果你向往研究从客观世界中抽象出来的数学规律的内在联系,那么纯数学会是你的最佳选择;而如果你想要运用数学知识、使用计算机解决实际问题,应用数学则会给你施展自己想法的空间。
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