Ứng dụng toán học cho đời sống

Bấm ngay Subscribe / Đăng Ký xem video hay mới nhất >>

Nhân dịp GS Ngô Bảo Châu được giải Fields, tưởng cũng không quá thừa để nói một đôi điều về toán học và những ứng dụng của nó.

Ung dung toan hoc cho doi song
Để sản xuất được xe hơi đòi hỏi phải có những nghiên cứu khoa học – công nghệ ở mức tiên tiến, trong đó toán giữ vị trí cốt yếu. Ảnh: Lê Kiên

Sự thần diệu của toán

Người ta hay chia toán học thành hai nhánh lớn: toán thuần tuý và toán ứng dụng. Nói gọn, toán thuần tuý gồm những nghiên cứu được thúc đẩy bởi, hay gợi cảm hứng từ những yêu cầu nội tại hay vẻ đẹp của ngành, không quan tâm tới những ứng dụng của nó. Chẳng hạn như các vấn đề thuộc logic học, nhiều bài toán số học, đại số học hay hình học… Khác với hình học, nghiên cứu những đường cong, hình thể cụ thể, môn tôpô học nghiên cứu những tính chất bất biến của các hình thể đó khi ta làm biến dạng chúng một cách liên tục (như khi co kéo một mảnh cao su nhưng không bứt nó thành hai mảnh). Đó là những nghiên cứu có thể coi là thuộc về toán thuần tuý.

Song, điều không còn làm các nhà khoa học bất ngờ là những nghiên cứu toán thuần tuý rất nhiều khi có ứng dụng trong các ngành khoa học khác và trong công nghệ. Tôpô học góp phần tìm hiểu hình thể của vũ trụ, và cũng được sử dụng trong các nghiên cứu về cơ học chất lỏng, về các dòng chảy của khí chung quanh máy bay đang bay hay xe hơi đang chạy… Bài viết nổi tiếng của nhà vật lý học Eugène Wigner (giải Nobel năm 1963) mang nhan đề The unreasonable effectiveness of mathematics in the natural sciences (Tính hiệu quả phi lý của toán học trong các khoa học tự nhiên), đăng trên tạp chíCommunications in pure and applied mathematics năm 1960, đưa ra nhiều ví dụ minh chứng cho sự thần diệu ấy.

Chào mừng Ngô Bảo Châu được giải Fields, giáo sư Peter Constantin, trưởng phòng toán của đại học Chicago, cũng đánh giá: “Đây là toán học sâu sắc, thuần tuý và có quan hệ tới thế giới, như các ngành vật lý năng lượng cao, khoa học máy tính và khoa học về mật mã”…

Khiêm tốn hơn, bài này điểm sơ một vài ví dụ về sự hiện diện của toán học trong công nghệ và đời sống hiện đại.

Mô phỏng và tính toán

Hãy mổ xẻ một chiếc xe hơi. Ta có thể thấy những bộ phận cơ bản sau: khung gầm, thùng xe, máy, bánh. Khung gầm đặt trên bộ bánh xe, rồi thùng xe úp lên đó, chia thành hai khoang, một để máy và một để chở người hay hàng hoá. Khung gầm gồm những xà và thanh ngang bằng thép, gắn với nhau bằng đinh ốc hoặc hàn, còn thùng xe thì thường bằng các tấm tôn kim loại hỗn hợp. Ngày nay, khuynh hướng chung là thiết kế khung gầm và thùng chung một lượt, tạm gọi là sườn xe, trên đó sẽ gắn các thành phần khác như máy, bộ phận truyền động, bánh, hệ thống treo, ghế ngồi... Người thiết kế phải phân tích những chức năng chính của chiếc sườn (chịu các phản lực vào xe khi xe chạy, lực cơ học truyền từ đường lên xe thông qua bánh và bộ phận treo, lực khí động học của không khí, sốc khi phải thắng gấp, khi xảy ra tai nạn v.v.), và những ràng buộc về tính ổn định và bám đường của xe, về hiệu năng của xe (yêu cầu tiết kiệm năng lượng ngày càng nghiêm ngặt), về độ an toàn và yên lặng cho khách, về vẻ dáng. Rồi phải phân bố như thế nào chỗ đặt máy, chỗ ngồi và các tiện ích khác…

Để đáp ứng những chức năng và thoả mãn các ràng buộc đó, nhà thiết kế mô phỏng đối tượng với những định luật vật lý, thể hiện qua những phương trình đạo hàm riêng phức tạp với những điều kiện hình học phức tạp không kém, được giải trên máy tính lớn, bằng những phương pháp tính toán thâm sâu…

Đó là chỉ bàn tới chiếc sườn xe, còn máy, còn bánh, toàn những sản phẩm công nghệ cao với những vật liệu hỗn hợp tinh vi, gồm nhiều bộ phận cấu thành, có nhiều chức năng và ràng buộc đòi hỏi nghiên cứu khoa học – công nghệ ở mức tiên tiến, trong đó toán giữ vị trí cốt yếu. Nói gọn một cách hình tượng: “Hai Lúa” có thể lắp ghép một chiếc xe hơi (chưa nói máy bay) chạy được từ những vật liệu thô sơ, chiếc máy nổ cũ, nhưng sẽ không thể làm thành một sản phẩm của thị trường ngày nay!

Ở Việt Nam, theo thiển ý, chưa phải đã có quá nhiều người làm toán, nhưng chưa thúc đẩy và phát huy được khả năng đóng góp của họ vào những ứng dụng của toán, một phần là vì chưa chú trọng phát triển các công nghiệp có hàm lượng tri thức cao, thay cho phát triển theo chiều rộng như hiện nay.
Sơ đồ “mô phỏng và tính toán” này cũng được gặp trong nhiều ngành khoa học và công nghệ khác, đặc biệt là khoa học vật liệu…

Toán trong công nghệ thông tin

Bạn lấy một tờ giấy kẻ thành ô nhỏ, tô trên mỗi ô một màu, và một độ đậm nhất định: bạn có một tấm hình. Nếu ô càng nhỏ, tấm hình càng có thể giống như vẽ tự do. Đó là nguyên tắc biểu hiện hình ảnh trong máy tính hay máy ảnh số. Mỗi ô là một pixel, chứa các thông tin về màu và độ đậm, có thể mã hoá bằng một bit. Máy ảnh số bây giờ cho ra những tấm ảnh hàng triệu bit. Chiếu trên màn hình 24 tấm ảnh liên tục mỗi giây, thành phim nhìn như không có gián đoạn. Làm sao chuyển trong không gian xy-be khối lượng khổng lồ những thông tin của một phim video? Phải có những chương trình nén, rồi giải nén. Máy tính không tự nhiên làm được những việc đó đâu. Toán đấy. Biến đổi Fourier, wavelet…, những phương pháp toán cao cấp cho phép xử lý hình ảnh, lọc ra những thông tin cốt lõi từ một tấm hình, tách chúng rời ra để có thể chuyển đi, rồi lắp ghép lại (nên nhớ, đây là những thông tin hai, ba chiều)... Trong hội nghị toán quốc tế vừa rồi, ngoài bốn giải Fields, có ba giải thưởng lớn nữa, trong đó giải Gauss được trao cho nhà toán học Pháp Yves Meyer, chuyên gia hàng đầu về lý thuyết wavelet (mà một ứng dụng nổi tiếng là cho phép FBI mã hoá bộ ảnh dấu vân tay, từ đó có thể lưu trữ trong máy tính, dễ dàng tìm kiếm khi cần!)

Một ví dụ nổi tiếng khác: việc mật mã hoá các thông tin nhạy cảm bằng những khoá công khai (nhưng khoá giải mật thì chỉ người nhận tin có), cho phép thương mại điện tử bùng nổ từ mấy năm nay. Đây là một ứng dụng bất ngờ của số học, một ngành toán tưởng như hoàn toàn “thuần tuý”.

*

Bài viết ngắn này không thể đề cập tới vô vàn ứng dụng khác của toán học. Thống kê học chẳng hạn, đang trở thành một công cụ thiết yếu trong các nghiên cứu về bộ gene, AND…, chưa kể kinh tế. Ở Việt Nam, theo thiển ý, chưa phải đã có quá nhiều người làm toán, nhưng chưa thúc đẩy và phát huy được khả năng đóng góp của họ vào những ứng dụng của toán, một phần là vì chưa chú trọng phát triển các công nghiệp có hàm lượng tri thức cao, thay cho phát triển theo chiều rộng như hiện nay.

Việt Báo (Theo SGTT)

Bấm ngay Subscribe / Đăng Ký xem video hay mới nhất >>

Video được xem nhiều nhất

Clip bạo hành trẻ em "Đây có còn là con người"
00:00 / --:--

Video nổi bật

TIN Khoa Học NỔI BẬT

Steve Jobs nhìn thấy iPhone trong bức hoạ 350 năm tuổi

Tim Cook cho rằng không chắc Steve Jobs sáng tạo ra iPhone, mà có thể lấy cảm hứng đâu đó, giống như cách Cook thường nhìn thấy iPhone khi xem bức tranh 350 tuổi.

Đại gia U50 đặt cọc cả nửa tỷ để "đẻ thuê" con trai bằng mọi giá

Ông H. là chủ của một doanh nghiệp khai thác và sản xuất gỗ rất lớn ở miền Bắc, bản thân ông đã có vợ và hai cô con gái xinh xắn, nhưng ông luôn bị ám ảnh bởi định kiến "phải có con trai bằng mọi giá".

Nhận xét tin Ứng dụng toán học cho đời sống

Ý kiến bạn đọc

Viết phản hồi

Bạn có thể gửi nhận xét, góp ý hay liên hệ về bài viết Ứng dụng toán học cho đời sống bằng cách gửi thư điện tử tới Lien He Bao Viet Nam. Xin bao gồm tên bài viết Ung dung toan hoc cho doi song ở dạng tiếng Việt không dấu. Hoặc Ứng dụng toán học cho đời sống ở dạng có dấu. Bài viết trong chuyên đề của chuyên mục Khoa Học.

Applied mathematics for life
Professor Ngo Bao Chau, applications, mathematics, science, research, maybe, technology, shape, into, features, photos, do

On the occasion of Professor Ngo Bao Chau be Fields, thought not excessive to say something about mathematics and its applications ..

Xem tiếp: Khoa Học


  • Thoi su 24h2705 Tu choi loi moi di choi bi danh rot rang
    Thời sự 24h(27/05): Từ chối lời mời đi chơi bị đánh rớt răng

    Cả gia đình nhập viện vì quá kích động sau khi ăn rau lạ; "Ngọc ếch" đến "cát lợn": Thực hư những vật thể lạ giá hàng tỉ đồng; Phụ huynh bức xúc con bị thâm tím người khi từ trường mầm non về; Công bố kết quả điều tra vụ xe khách cháy 13 người chết; Mại dâm Đồ Sơn và luật ngầm nhốt chân dài sống trong lầm lũi

  • Thoi su 24h2605 Nhung an mang rung ron trong con mong du
    Thời sự 24h(26/05): Những án mạng rùng rợn trong cơn mộng du

    Cháu gái ngã xuống hồ đang xả nước, ông tử nạn khi lao theo cứu cháu; Uẩn khúc khám bệnh nhận quà khuyến mãi ở phòng khám tư nhân; Mảnh giấy sót lộ tẩy chiêu đóng giả người thân đoạt tiền người già; Giảm hóa đơn nước tiền triệu cho dân: Tình thương ngành nước

  • Thoi su 24h2505 Cong tu cuong buc nhieu co gai tren oto
    Thời sự 24h(25/05): Công tử cưỡng bức nhiều cô gái trên ôtô

    Bị "tố" từ chối cấp cứu bệnh nhân, bác sĩ trạm y tế nói gì?; Hà Nội ngập nặng, dân leo lên xe ủi, chèo xuồng "lướt" phố; Vợ tố bị chồng đánh đến mức phải nhập viện, sảy thai 3 tháng; Vụ tai nạn thảm khốc ở Bình Thuận: Đã có 13 nạn nhân tử vong; Đã giải cứu thành công cá voi nặng 15 tấn mắc cạn

  • Thoi su 24h2405 Loi khai cua hung thu sat hai be gai 11T
    Thời sự 24h(24/05): Lời khai của hung thủ sát hại bé gái 11T

    Chết cháy vì không có búa thoát hiểm: Nhà xe kêu khách lấy trộm; Những lần ông Obama tháo nhẫn để bắt tay gây tranh cãi; Hà Nội tiếp tục kiểm tra hoạt động bán hàng đa cấp; Cứu sống bệnh nhân bị gần 20 viên đạn găm khắp người; Cần xử lý thông tin bịa đặt, vu khống trên mạng xã hội

  • Thoi su 24h2305 Tai nan tham khoc o Binh Thuan 12 nguoi chet
    Thời sự 24h(23/05): Tai nạn thảm khốc ở Bình Thuận 12 người chết

    Chuyện những "dân chơi" đặt mua đồ nhưng thản nhiên... quên trả tiền; Vụ tai nạn thảm khốc 12 người chết: Tang thương quê nghèo; Truy sát kinh hoàng ở Cà Mau, nạn nhân bị chém khâu gần 30 mũi; Bê tông hầm chui như "kẹo lạc không đường": Nhiều giả thiết;

  • Tai nan kinh hoang o Binh Thuan
    Tai nạn kinh hoàng ở Bình Thuận

    Những vụ tai nạn liên quan đến xe khách thường gây ra thương vong lên đến hàng chục người khiến nhiều người thấy bất an, ám ảnh đối với loại phương tiện này.

  • Chuyen tham Viet Nam cua Tong thong Obama
    Chuyến thăm Việt Nam của Tổng thống Obama

    Nhà Trắng công bố lịch trình chuyến thăm chính thức tới Việt Nam và Nhật Bản của Tổng thống Barack Obama, chuyến thăm thứ 10 của ông tới châu Á.

  • Phong chong xam hai tinh duc tre em
    Phòng chống xâm hại tình dục trẻ em

    Từ đầu năm đến nay, hàng loạt vụ học sinh bị xâm hại tình dục khiến nhiều phụ huynh, học sinh hoang mang, lo sợ

  • Toan canh vu Dong phuc bien hieu
    Toàn cảnh vụ 'Đồng phục biển hiệu'

    Việc đồng bộ bảng, biển quảng cáo đã mang lại diện mạo khác hẳn với vẻ nhếch nhác của nhiều tuyến phố ở Hà Nội hay các đô thị lớn. Tuy nhiên, có không ít ý kiến không đồng tình với việc làm này.

  • Nu sinh tat ban 52 cai chay mau mui
    Nữ sinh tát bạn 52 cái, chảy máu mũi

    Một vụ bạo lực học đường nghiêm trọng đã xảy ra tại trường THCS 15/10 (Mộc Châu, Sơn La), trong đó một nữ sinh đã thẳng tay tát bạn 52 cái, hộc máu mũi đang thu hút sự quan tâm của dư luận.

  • Su kien quoc te noi bat 225285
    Sự kiện quốc tế nổi bật (22/5-28/5)

    Những hoạt động cũng như các tuyên bố của Tổng thống Obama tại Việt Nam là thông tin nổi bật nhất trên các mặt báo trong tuần vừa qua.

  • Nghin le chuyen tuan qua 2205 28052016
    Nghìn lẻ chuyện tuần qua 22/05 - 28/05/2016

    Tai nạn giao thông kinh hoàng ở Bình Thuận; Hà Nội mưa lớn, nhiều tuyến phố biến thành sông; Phụ huynh bức xúc con bị thâm tím người khi từ trường mầm non về; Hình ảnh ấn tượng tại lễ đón chính thức Tổng thống Mỹ ... là những tin tức xã hội nổi bật được dư luận quan tâm trong tuần qua.

  • Tin An ninh Phap luat tuan qua 2205 2805
    Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (22/05 - 28/05)

    Giết người vì tưởng hiếp dâm; Vụ cướp bánh mỳ bị truy tố; Gia đình Minh Béo không phải trả tiền bảo lãnh 100.000 USD; Vụ trộm ô tô vàng chấn động Hà Nội; Dã tâm 'chiều chồng' lúc nửa đêm của người đàn bà ngoại tình; Giả hotgirl khoe thân qua mạng, lừa tiền người háo sắc;....là những tin đáng chú ý.

  • Toan canh kinh te tuan 2205 28052016
    Toàn cảnh kinh tế tuần (22/05- 28/05/2016)

    Chuyến thăm của Tổng thống Mỹ mang lại hiệu ứng lâu dài cho DN Việt; CPI tháng 5 tăng 0,54%, cao nhất trong 5 năm qua; Chính thức mở lại cho vay ngoại tệ từ 1/6; dự án sống lay lắt vì nhà thầu Trung Quốc chậm tiến độ;Tổng số tiền nợ thuế cả nước đã lên ngưỡng 76.000 tỷ đồng... Cùng với đó là những thông tin tài chính- ngân hàng,

  • Nghin le chuyen tuan qua 1505 21052016
    Nghìn lẻ chuyện tuần qua 15/05 - 21/05/2016

    Bố vợ chém chết con rể rồi chở xác đến Công an đầu thú; Ông Tây dọn cống thối ở Nguyễn Khang, Hà Nội; Choáng với hóa đơn tiền nước khủng ở Hà Nội; Cá chết ngửa bụng trên kênh Nhiêu Lộc ... là những tin tức xã hội nổi bật được dư luận quan tâm trong tuần qua.