信息安全技术的应用

信息安全技术的应用1.

[1]数学的发展与创新思维数学是一种思维方式,表现了人类思维的本质和特征。几何学的公理化体系具有逻辑

严谨性和对象抽象性从而又具有应用广泛性而素称思维的体操,这一点已得到大家的公认。

数学思维更是当前学术界的常用词,它不仅指数学中的逻辑思维,还特指与数学密切相关的思维方式。数学家将

这种思维分为左脑管辖的抽象思维、形式化和公理化,右脑管辖的探索性思维、形象思维和直觉思维。目前正

在研究左右脑思维的配合,以期将数学发展成为一种高效率的思维科学。[2]由此不难发现,如果数学科学家缺乏

创新思维,它必阻滞数学家发明或创造新的数学方法、思想和原理,这是千百年来数学发展规律的历史经验总结。因此要回答数学被发现还是被发明就必须来考察数学创新思维的一般规律。法国着名数学家彭加勤在巴黎心理

学会上作过一次着名的演讲,在这一讲演中,关于数学创新思维的过程,彭加勒曾以自己发明富克斯群和富克斯函

数理论为例,作过生动的描述。起初,彭加勒对这种函数冥思苦想想了整整两个星期,企图证明它不存在。后来,一

天晚上彭加勒说:不同于往常的习惯,我喝了浓咖啡,因而辗转反复,难以入眠,众多思维蜂拥而至,我感到了它们不

断地冲突和碰撞,,直到最后,它们一一相连,也就是说,形成了一个稳定的组合体。[3]由此,彭加勒构造出了第一类

这种函数。就在此时,他开始了旅行生活,旅途中他忘掉了数学工作。突然在马车踏板上的一刹那,一个思想突然

闪现在他的脑海里,这个思想就是,他用以定义富克斯函数的变换与非欧几何变换是等价的。对彭加勒的数学创

新过程我们可以概括成以下四个阶段:(1)准备阶段,这时是有意识的工作,但常常不能得到预期的结果;(2)酝酿阶段,即暂时丢开手头工作,而去干些其他事件,或去休息一下子,而无意识思维却已由此而开动起来;(3)顿悟阶段,此

时问题的答案或证明的途径已经出乎预料地突然出现了;(4)整理阶段,即将顿悟时所感觉到的那些结果严格地加

以证明,并将其过程精确化,同时又可为下一步研究作好必要的准备。可见,数学创新思维是由相互联系、相互作

用的若干组成部分按一定方式结合的具有特定功能的有机整体,数学创新的四个阶段是数学认识过程的程序化

的体现。世界着名数学家、科学家和哲学家在其科学与方一书中认为,数学直觉并不是每一个人都具有的,有些

人或者没有这种如此难以定义的微妙的感觉,或者没有超常的记忆力和注意力,因此,他们绝对不可能理解较高级

的数学。[4]更重要的是,在彭加勒看来,只有超常的记忆力和注意力,而没有数学直觉的人,他们能够理解数学,有

时还能应用数学,但不能创造数学;而具有这种特殊的数学直觉的人,尽管记忆力和注意力毫无非同寻常之处,他们

也能理解数学,并且可以成为数学创造者。我国着名数学家华罗庚、王元创立的用数论方法对多重积分进行数

值计算的着名方法。1958年,王元看到苏联数学家卡拉波夫的一篇论文,该文论述了积分近似计算与蒙特`卡罗方法之关系,之后他马上找到华老,华先生一眼看出蒙特`卡罗方法的实质就是数论方法。从此,他们走上了用数论方

法探索对多重积分进行数值计算的道路。对单重积分由牛顿、车贝契夫、高斯等都做出过杰出贡献,若将他们

的公式推广到高维情形,则误差将随维数增加而增加,显然这种方法是行不通的。华王二先生随即从二重积分入手,想从中找到突破口,他们认真分析了卡拉波夫方法的特点:理论较复杂且适应范围小。对此,他们大胆提出了一

种直接的方法,并要快速找出一组点,适应范围尽可能大。根据华先生的直觉,他认为确定计算二重积分的点即平

面上的点。用费波那契数列和黄金分割即可找到,果真如此,王先生根据华先生的想法,很快就证明出来了,对二重

积分的近似计算获得了一个完美的逼近公式,发表在1960年的科学记录上,至今仍在实际中广泛应用。从以上实

例不难看出,华老是直觉型数学家,王老是逻辑型数学家。确实说明阿达玛关于数学家之间主要区别是:有些数学

家是直觉型的,另一些是逻辑型论述的正确。由此归结为探讨逻辑思维和直觉思维在数学发展中的职能问题了,

逻辑思维是数学思维中的主导成份,直觉思维是数学创造中的关键因素,是数学创新过程中的创造型思维。

二、数学既被发现又被发明在创造性阶段,直觉起着重要作用。一般而言,直觉是智慧对客体的把握和内省,其表

现往往是灵感和顿悟。由于直觉思维凝聚着探索者的观察力、思考力,故它本身就是一项严肃的科学活动。而

科学发现许多时候都得力于顿悟一刹那间闪现出的灵光,所以它也是发明的艺术、创造的前奏。例如上例中彭

加勒发明富克斯群和富克斯函数。数学直觉思维,就是直觉空间对知识空间的作用。该作用一般地说主要表现

在两个方面:一是在知识的发现方面,面对一些数学事实,通过直觉的猜测、想象活动,概括出新命题,这便是直觉

归纳问题。一是在知识的证实方面,对于数学问题或猜想出的命题进行解决和证明,这虽然是逻辑论证的事,但是

没有直觉的指引和参与似乎是难以完成的,这便是直觉论证问题。在这个发现过程中也包含了发明因素,体现了

直觉的发明功能,然而不管是什么方面的作用,当我们把归纳和论证都看成是对某个问题的解决时,这些作用便可

概括成为直觉思维在数学发明上的创造功能。徐利治先生是我国着名数学家,他在数学研究中,常常借助于由经

验获得的直观能力,以猜想的方式去探索某些可能取得的成果,例如1964年他在吉林大学任教期间,一度对超越方程求实根问题发生了兴趣,研究目标是希望能找到无需估算初值的大范围收敛迭代法。他想到欧拉在寻求着名

的级数和1+1/22+1/32+,+1/n2+,=P2/6时,曾把正弦函数的幂级数展开式大胆地看成为无限次多项式,从而通过类

比法得到了正弦函数的因式分解的无穷乘积公式,最后再把乘积展开后与幂级数三次幂比较系数,便成功地解决

了雅谷柏努利的级数求和难题,得到了级数1+1/22+1/32+,+1/n2+,之和受欧拉思想方法的重要启示,使徐利治先生

联想到拉盖耳迭代公式中的参数n应能令它趋向于]而获得适用于超越方程的迭代方法。再由观察立即看出当时拉氏公式的继续保持合理意义,这样,他便猜到了一个可用以求解超越方程的大范围收敛迭代法。最后,应用整函

数论里的阿达玛因式定理,果然证明了上述方法的大范围收敛性。另一方面,许多现代数学家都倾向于承认数学

是研究模式的科学,数学展现的是世界所应服从的模式之间的关系,所以从远古时期第一个整数概念形成时开始,

绵延至今的数学就一直使用逻辑思维去思考自己的对象,为了使数学能向更高的抽象方向发展,人类便必须采取

最可靠的推理方式,除了保证自己的结果准确无误以外,它还要保证自己能够脱离物理世界而能最终符合世界。

这个推理就是逻辑演绎。从这一点上说,数学只能被逻辑发现,特别是当某些猜测被逻辑证明出来时,那个数学结

果好像早就存在于那里一样,这时数学应该说是被发现出来。钱学森先生在其大作关于思维科学一文中说:如果

逻辑思维是线性的,形象思维是二维的,那么灵感思维好像是三维的。总而言之,在数学创新中,既需要逻辑思维,

也需要直觉思维和灵感思维,而且只有将三者有机地结合起来,才能成为创造数学新成果的源泉。逻辑思维是数

学思维中的主导成份,严密的逻辑推理是建构数学理论体系的最重要的阶段。是几千年来数学采用的生长知识

最成功的一种理性方式,最为典型的属欧几里的模式,这种模式即公理化方法,它通过事先选定的一组术语和确定

它们特征的一组公理作基础,运用演绎逻辑的力量,以一系列定理证明的方式展现、研究、发展数学知识,这种模

式融研究和整理于一体。充分体现了逻辑演绎的发现功能。再次,从数学的学科性质看,它早已被人们确认是科学,但是数学科学与其他自然科学相比,有其独特的品性,它是抽象思维建构出来的模式,并且可以进行一系列的模

式运算。在信息化、高科技时代的今天,人们越来越认识到,数学不仅是科学,而且还是技术(数学技术)。美国科

学院院士J.Glimm说:数学对经济竞争力至为重要,数学是一种关键的普遍适用的,并授予人以能力的技术着名数

学家王梓坤院士认为:数学兼有科学与技术两种品质,这是其他学科所难的,不可不知。科学与技术是有区别的,科

学讲求要有所发现,目标是追求真理,探索和发现客观存在,是建构关于自然的知识体系,即通常所说的认识自然。

而技术讲求要有所发明,是改造自然的活动,即通常所说的关于人们做什么和怎样做的方法和手段,具有强烈的功

利主义色彩,其目标是设计和发明自然状态中本不存在,但却为人所需要的过程、程序、装置和产品(追求有效性)。现代数学建立在公理集合论的基础上,但绝大多数数学家研究的是群、开集等定义在集合论上的结构以及层层