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玩转信息时代的数学家

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可以说,没有数学家,我们将淹没在杂乱无章的数据中。

“没有那个时代比如今更需要数学家了。”

数学这门抽象的科学正迎来其广泛应用的又一次春天。数学家和电脑科学家之间的差别,已经越来越小,在绝大多数情况下,他们都在携手工作。而在科技领域的发展历史上,这种融合现象早就发生过,10几年前,数学家和经济学家的联手,创造了如今的金融领域。而如今的数学家,再次将目光投向炙手可热的新兴市场 :广告、新闻。数学家正在帮助内容提供商,为用户提供一对一的服务。引用美国国家安全局詹姆斯先生的话:“没有那个时代比如今更需要数学家了。”

如今的人们更为倾向于利用电脑完成日常工作,而网络时代的出现更是让信息量呈几何级速度递增。因此,如何将天文数字一般的数据和资料整理分类,就成了困扰科技领域的最大难题。可以说,没有数学家,我们将淹没在杂乱无章的数据中。

在充满数字的世界中,人们自身也被数据化,很多企业的研究机构正在把客户和雇员纳入数字模型,这些模型能够预测人们的购买意向,从而规划下一步的运营方向,另外还可以计算出哪个人最适合某个岗位,并且随时对雇员的工作给予评价。另外,人们的信用卡数据、银行账目等等数据也被用来建立某个人的信用数字模型。一位企业家说:“我们把整个世界的内容变为数字,我们也把你变成数字。”

数学的魔力能够赋予数据以意义,能够将个人行为建立模型,商家得以探究消费者的购物行为,公司可以评价员工的成长能力。大企业就像几年前争抢名校MBA一样,争抢数学家。顶尖的数学家不再是老学究,他们正在成为新的全球精英人士。现在也多了一个名词,叫做数学企业家。

数学毕业生胜过毕业于哈佛的MBA

据统计,目前招聘市场上最为炙手可热的就是数学工作者,他们的年薪往往可以达到六位数字,与此同时还可以得到丰厚的股票分红。据一位麻省理工的应用数学系主任透露:“我们的学生大多可以进入雅虎和Google这样的梦幻公司。”顶级数学家已经成为精英的代名词,据统计目前全球范围顶级数学家的数量不超过5千人,不过他们的影响力甚至可以超过那些毕业于哈佛MBA的幸运儿。

这是一个到处充斥着数字的时代。使学生具备适当的数学技能是学校董事会和各国教育部所面临的严峻考验。在美国,这点尤为重要。美国各大学和各大公司研究实验室拥有的数学天才多为外国人。即使在“9・11”后,外国人获取留学签证更加困难的情况下,估计在美国的两万名数学毕业生中也有半数是在国外出生的。从计算机科学到工程学许多其他以数学为基础的职业也有类似情况。

现在美国面临的挑战是双重的。一方面,美国必须在本土培养一流的数学家,特别是当外国人发现在美国以外更容易找到机会时。美国正在鼓励更多的女生和少数族裔学生学习数学,让更多的学生学习使用微积分,这是进入数学殿堂的入门训练。麻省理工学院数学系负责人麦克尔・ 希普色说:“这与我们技术团体的未来息息相关。”另一方面,各学校更加注重在更广阔的人群中培养数学方面的悟性,为将来的商业社会作准备。在将来的商业社会中,数字会不断地出其不意地出现。这可能需要适当地增加数学课程,开设更多的应用学科,如统计学。

数学将广告业变为一系列计算

数学的撼动力在广告业表现得最为明显。搜索引擎巨头Google的崛起就完全得益于此,其搜索引擎就是植根于两位始创人的数学天赋。通过一系列复杂的计算,搜索引擎完成了数据的检索功能,向用户提供需要的信息。另外,通过对用户点击浏览信息的记录,互联网公司还获得了宝贵的数据,清晰的知道了用户需要什么,对什么感兴趣。这些数据发挥的作用不容置疑。

Google和其他建立于数学基础之上的搜索公司正在将广告行业变为一系列计算。它们之所以能够引领这一行业,原因非常简单:它们知道潜在的客户在浏览什么、点击什么,也常常知道他们在买什么。网络公司不但使用这些数据建立客户档案,还能搞掂更多的合同。不久前,一个名为“互动广告社”的行业团体着手对宝洁、迪士尼等30家蓝筹股公司进行测试研究。这些研究对消费者数据进行处理,以衡量广告在众多媒体上的效果。反馈回来的全是确确实实有效的数字。

如今的新商业中,数学的应用范围十分广泛。例如亚马逊等拥有大量客户的公司,他们需要数学家来分析用户的种类和构成,并且预测他们未来需要那些产品和服务。而在一些以人力资源为基础的服务公司,数学被用来分析员工,从而为他们安排合适的工作。据分析家透露,我们身处的时代尚未完全发挥数学的作用,预计在未来,每个公民将会以不同的身份被许多参数所衡量,例如工作、购物、选举以及看病。而这些参数,有助于进一步分析我们的生活。对于各大公司来说,这些数据有着至关重要的意义,他们将为公民提供更为准确的服务和产品。

E-Loan网络借贷公司也在广告中成功利用了数学模型。该公司广告部门负责人伊姆兰・汗曾是一名训练有素的会计,他把广告活动转化成了一个巨大的统计工程。近3年来,汗从主要搜索引擎上共搜集到约25万个关键单词和短语。他把这些数据进行处理后,与广告挂上了钩。只要上网者在搜索引擎中输入一个关键词,网页旁边就会跳出一个该公司的相关广告。上网者每点击一次广告,该公司就要付一次广告费。虽然汗的广告小组每年要花费1500万美元,几乎是E-Loan公司广告预算的一半,但却收到了丰厚的回报。

怎样用数学 “解读”文章

的CEO――戈德曼就是一位数学企业家,他的公司用数学来分析新闻和博客资讯。他在世界知名的华尔街工作,而在他的日常工作中,数学就是一切。他依靠数学和几何学来分析文字世界,任何一篇文章在他的模型中都以线状形式存在。每天,他来到办公室,然后分析互联网上成千上万篇文章,通过代数方法,将这些文章分门别类,然后发送给定制服务的用户。说起来容易做起来难,戈德曼表示,此项工作需要复杂的代数几何知识,并且将这些知识运用于计算机图形学领域。

如何把书面文字变为数学呢?戈德曼说这就要把代数和几何学结合起来运用了。想象一个物体漂浮于太空之中,每一条已知信息都组成它的一条边。这个物体作为一个“多面体”,它的面接近无穷,我们普通人几乎无法构想出来。这个多面体包含了报刊中所有的主题。信息技术公司处理的每一篇文章都会成为多面体上的一条直线。每条直线都有一系列的相互关联。举例来说,一篇关于波尔多酒的文章在“多面体”上会与“法国”、“农业”、“酒”甚至“酗酒”这些词语比较接近。信息技术公司则通过测量两条直线之间的夹角来衡量一篇文章与另外一篇的相关程度。当你阅读这些词句时,这篇文章也会以一条直线的方式存在于戈德曼的多面体上。哪怕一篇长篇大论,即使其中充满了起承转合,也都能被简化成数学的要素。

每个人都会获得仿真模拟的自己

安泰保健、亚马逊网站和许许多多其他公司的研究人员正在拼搭客户和雇员的数学模型。有些模型预测我们可能会买哪些音乐制品,另外一些模型则分析哪位工作人员最适合哪个岗位。目前,这些模型还很原始,相当于简易的线条勾勒。但是,再过10年,我们每个人都会获得一个更加有血有肉的仿真模拟的自己。我们将被塑造成工作人员、购物者、选举人和患者。有些仿真模拟数据还会附上我们的姓名和信用卡,甚至一些基因资料。

事实上,数学并不如宣传中说的那么有能耐。当数学家要插手到别人的资料时,他们发现那些其实都是一些新的资料,大部分都是尚未经过测试的资料。“人们可能会相信错误的数字。”Google的技术主管克雷格.西弗斯坦这样说,作为解决方法,Google找来了一些其它领域的专家与数学家一起工作,比如社会学家。

这种模拟人的数学模型将成为21世纪最伟大的一项事业。随着数学家越来越多地获取新的数据,这种模型的范围将日益扩大,直至将物质世界的大部分都被包括进去。数据来源可能来自大气感应器,也可能来自数以百万计的摄像头的回传数据。数学模型就像一个平行的世界正在成型,又像一个为创新和发明而设的实验室,只不过这个实验室是由数字、向量元素和运算法则组成。

更好的运算法则是生存下去的关键

不管是在法律界、新闻界还是进行犯罪调查工作,人们长久以来一直靠人脑在各种毫无联系的证据中拣选并发现各类模式。神探福尔摩斯有时候要在烟斗的缕缕烟雾中才能有所发现。即使在今天,也没有任何机器能从照片、姓名、文字、地理坐标和录像片断这样堆积成山的“非系统性数据”中筛选出有用的信息。

但有些公司已有所突破。科罗拉多的Umbria公司建立了一套系统,实时搜索数以百万计的博客网站,寻找市场情报。Umbria公司将英文信息分解为最小的成份――单词、短语、文法、甚至情感,然后将其转化为数学。随后,该程序对内容进行分析,总结出趋势。它可以向无线通讯公司或快餐馆提供人们对一则广告或一款新口味的三明治的最新反响。

位于加州森尼韦尔的雅虎公司办公室中,首席研究员普拉巴卡尔・拉嘎万领导着一个由100名数学家和计算机科学家组成的团队。拉嘎万在一块写满等式的白板上涂画着,宣称以雅虎两亿名注册用户的在线活动为主要内容的巨大的数据储备,是雅虎最宝贵的资源。他相信尚有大量商机有待发掘。当雅虎发现了新方法来满足这些客户的要求、好奇心和渴望时,这些商机就会成为现实。这些未来业务的线索就漂浮在雅虎数据的海洋中。拉嘎万的任务就是对那些数据进行梳理筛选,并找出消费者、电子商户和广告人之间的联系。他说:“更好的运算法则是生存下去的关键。”

随着公司持续不断地接收关于其生产过程及工人的新数据,许多公司都会运用数学来提高生产力。全球范围的大型项目可以通过建立模型来进行任务分割,并将分割后的每个任务块都交给最合适的人选。总部设于巴黎的ILOG公司能够将客户的原始数据转变为可视图形,并预先设定虚拟装配线,该公司的首席执行官皮尔埃・哈伦说:“我们将建立起这样的系统,它能以分钟为单位挖掘信息,这样生产力会以10的倍数增长。”

这实际上是IBM等公司半个世纪以来一直在运用的数学模型的延伸。二战以后,IBM的研究人员为公司的供应链建立了一个包含原材料、运输时间表及制造车间等内容的数学模型。工作模型完成之后,IBM对其进行数学分析,名曰“最优化”。根据分析结果他们会提出专门的改进建议,重新调整之后,IBM的经营效率大大提高,成本下降。几十年过后,“最优化”成为IBM服务业务的一个支柱。今天,IBM咨询师正运用数学手段来改进中国的钢铁厂,并重整美国邮政服务的运作。

数学能掌控人们的绝对隐私

当数学家有能力去阐述私人资料、去演绎个人行为时,同时也无可避免地侵犯了我们的隐私权。商人可以知道我们私人的购买物品,更有甚者,数学这样发展下去,会使我们每一个人产生无能为力的感觉。可以预测的是,在我们的信用卡记录及我们的基因资料中,数学可以判断出我们一生的命运。

因此,数学在与商业挂钩时,它所面临的最大的挑战就是:如何在应用资讯建立其事业时不侵犯个人的隐私权。数据分析产业逐渐兴起,商人为了获取数据,将不得不收集更多的用户资料。如果一名顾客、病人或员工发现他的私生活在网上流传时,他能否立即采取行动,将这些资料封锁或从网上删除。而一旦允许这样做,利用这些数据建立起来的数学模型必然又会不准确。如何协调两者间的矛盾?这正是数学家们的目标。

设在旧金山微软公司的实验室里,精通密码的专家辛提亚・德沃克正在研究一套既可以提供数据使用同时又能够保护个人隐私的系统。德沃克和她的同事们试着把私人资讯包裹伪装起来,他们称此项研究为“杂音”(noise)计划。它的原理就如同你在看一张有很多个人的照片,当你试图放大某个人时,他(她)的形象就会变得很模糊。这是一个很有希望成为保护个人隐私的方法。但德沃克同时也承认,任何一个数学天才仍然可以破除他们的伪装。“我以解密专家的身份来说,我知道我们的‘敌人’的能耐。”德沃克说。

实际上,为了更好地应对恐怖袭击,布什政府所采取的个人信息挖掘计划,已经引起了公众的极大不满。因此目前数学家正在着手研究的问题,就是如何在不危害个人隐私权的前提下,全面收集有效数据。目前为止,软件帝国微软已经开始了这方面的工作。据悉,在微软佛朗西斯科实验室中,数学家正在研究一种加密技术,其可以在隐藏用户身份的前提下,获取有用的数据信息。数学家表示,他们给每位数据提供者打上“数字标签”,这样就避免了他们身份的泄漏。

不少的网络安全专家担心,像Google这样的网络工具其实完全可以记录且监视所有网民的习惯、电脑用户的习好,从而分析一个国家国民的总体趋向,掌控他们的绝对隐私!

事实上,各国对Google和Yahoo这样的超级网络已经有了警惕之心,一方面是限制其部分功能,比如说以色列和印度都先后要求Google停止卫星地图的搜索服务,而且Google也向以色列屈服了;另一方面则是各国开始打破Google和Yahoo等网络一统天下的局面,开发适合本地区的网络搜索技术和工具。最新消息说,由法国总统希拉克一手倡导的欧洲搜索引擎项目即将启动。

该搜索引擎取名为“Quaero”,取自拉丁文的“搜索”之意。此前,欧盟已经批准了这项规模宏大的研发计划,希望这款集法德顶尖技术水平的搜索引擎,能抵御来自Google和Yahoo的“文化入侵”。

数学天才都是刺探情报的高手

美国国家安全局的数学家们一直在运用数学逻辑,网罗电话与网络通讯,借交谈内容、特定题目、频繁次数,寻找下一次恐怖攻击的模式,从庞大的资料里寻找可能的。作为一个技术间谍机构,美国国家安全局比任何时候都更需要美国国籍的数学天才。然而,它突然发现,在这个Google横行天下的时代,招数学天才真是太难了!

几十年来,美国国家安全局是这样悄悄招走数学天才的:装在普通信封里的聘书悄不吱声地送到那些他们看中、且反复考查过的人才家中,被相中的人才也悄不吱声地前往华盛顿,满心欢喜地成为美国头号技术间谍机构的一名成员。在整个冷战时期,美苏两国间谍战场的角逐,其实就是美国国家安全局数学天才与苏联克格勃数学天才之间的角力――双方都在拼命保护自己的密码,而绞尽脑汁破译对方的密码。

如今,面对隐藏在数据信息海洋里的的秘密,美国国安局比任何时候都更需要数学天才。然而,他们得首先跟可怕的对手竞争数学天才,就像Google和Yahoo这样的超级搜索引擎企业。

美国国安局人才招聘办公室主任辛西亚・米勒・温特感慨万千地说 :“我们不得不想更好更新的办法来吸引数学天才。我们甚至不得不巨资赞助TOPCODER公司主持的数学大赛,以期从中发现并且招到令我们满意的人。”

即便发现了令人满意的数学天才,国安局跟其它的网络技术公司比起来,仍有一个致命的先天陷缺,那就是只能聘用美国公民。这可卡住了国安局的脖子,要知道,美国大学每年毕业的2万名数学专业毕业生中,有一半是外国留学生。他们多半是来自中国、印度、东欧,以及世界其它国家和地区的数学天才。

尽管美国国安局现在还硬着头皮说,他们还是能招到满意的数学天才的,并且招到的新人中有一半拥有博士学位,但国安局的官员们私下却不得不承认说,想把真正相中的数学天才从校园里拉进国安局可不容易,因为国安局和网络科技公司比起来,手中掌握的惟一法宝就是“爱国牌”,也就是说用“爱国主义”说服那些数学天才来加盟国安局,除此之外别无其它明显优势。

当然了,国安局的招聘官还会向相中的数学天才们鼓吹国安局的其它好处,比如说马里兰郊外(国安局驻地)田园牧歌式的生活很对数学天才们的胃口,朝九晚五的稳定生活,比起网络高科技公司的超强工作节奏可要强多了......当然,这些好处大概特别符合女性的要求,因为,美国国安局里的女性数学天才越来越多。国安局数学研究组组长詹姆斯・桑切斯表示:“我们的许多工作人员都是女性,特别是新招的博士生。”

招到了人之后,工作压力也是一个非常大的问题。和Google、Yahoo一样,美国国安局绝大多数的工作量,就是从浩如烟海的全球数据信息中挤出真正有用的情报来。桑切斯感慨地说:“看看互联网上四处流溢的数据信息吧,就知道我们的工作量有多大了。数学天才们要做的,就是从中挤出真正的情报来。”

事实上,这些数学天才们正是闹得沸沸扬扬的布什“窃听门”事件的主角,因为自2001年“9・11”事件发生之后,布什总统要求将监视窃听范围从电话扩展到互联网,这使得国安局数学天才们的工作量成倍地增加,同时也不断受到社会的质疑。