Hiển thị các bài đăng có nhãn Toán học - thực tiễn. Hiển thị tất cả bài đăng
Hiển thị các bài đăng có nhãn Toán học - thực tiễn. Hiển thị tất cả bài đăng

12/22/2011

Toán ứng dụng Việt Nam: Kém phát triển

Ở nước ta hiện nay, vẫn chưa có công trình nghiên cứu toán học nào ứng dụng đáng kể vào kinh tế là một thực trạng rất đau xót - GS.TSKH Lê Tuấn Hoa, chủ tịch hội Toán học Việt Nam, chia sẻ bên lề hội nghị quốc tế về toán học và ứng dụng (ICMA 2011) diễn ra tại đại học Kinh tế – Luật (ĐH Quốc gia TP.HCM) từ ngày 20/12 - 22/12 năm 2011.
Toán ứng dụng Việt Nam: Kém phát triển
GS Lê Tuấn Hoa và GS Efim Zelmanov
Phát biểu tại buổi khai mạc ICMA 2011 sáng 20.12, GS Efim Zelmanov – người nhận giải Field năm 1994 cho biết, toán học là một bộ phận không thể thiếu đối với tiến bộ công nghệ hiện đại. Toán hiện diện khắp nơi từ y, sinh học, tự động hoá, lĩnh vực công nghệ truyền thông… cho đến các mô hình tài chính. Ranh giới giữa toán thuần tuý và công nghệ ngày càng mờ nhạt, nên sự phát triển của một quốc gia như Việt Nam rất cần những người làm toán.

Trong khi đó, những câu hỏi về nhu cầu và tương lai toán học ở Việt Nam, sự phát triển kinh tế xã hội và khoa học công nghệ đòi hỏi bao nhiêu người có chuyên môn về toán, chuyên môn đến mức nào và trong những chuyên ngành gì... vẫn chưa ai trả lời được. Trong một tham luận viết cho hội thảo về đào tạo toán học tại Việt Nam, GS Nguyễn Tiến Dũng đang giảng dạy tại đại học Toulouse – Pháp, cho biết mọi tổ chức và doanh nghiệp lớn đều cần những người có trình độ về toán ở mức sau đại học để tham gia nghiên cứu các vấn đề kỹ thuật, tài chính và chiến lược cho tổ chức, doanh nghiệp đó. Đấy là hướng đi của thế giới trong thế kỷ 21, và cũng là hướng đi của Việt Nam trong những thập kỷ tới nếu Việt Nam muốn đuổi kịp thế giới. Rất tiếc, hiện số người có trình độ toán cao cấp ở Việt Nam còn quá ít, và đóng góp của họ cũng chưa được nhiều, các tổ chức và doanh nghiệp lớn của Việt Nam hầu như vắng bóng họ.

Do vậy, ICMA 2011 được chờ đợi tạo ra một diễn đàn hợp tác cho các nhà toán học và các nhà khoa học trên thế giới đang làm việc trong các lĩnh vực có liên quan đến toán học, trong đó có kinh tế – tài chính. Với sự tham dự của hơn 120 nhà toán học, trong đó trên 80 đại biểu từ nước ngoài và gần 70 báo cáo khoa học về toán và các vấn đề ứng dụng, TS Nguyễn Văn Luân, hiệu trưởng trường đại học Kinh tế – luật hy vọng “hội nghị sẽ thúc đẩy trao đổi giữa các nhà toán học và ứng dụng toán học ở trong và ngoài Việt Nam, đặc biệt trong kinh tế – tài chính và một số lĩnh vực khác trong tương lai”. Tuy nhiên, theo GS Lê Tuấn Hoa, từ những nghiên cứu được báo cáo (ví dụ ở hội nghị này) đến những ứng dụng thực tế nhiều khi có khoảng cách dài. Chờ đón một kết quả hội nghị ra thực tế ngay thì trong toán không thể có được. Nhiều khi bản thân những người nghiên cứu ra lý thuyết đó cũng không biết. Nền toán học Việt Nam những năm vừa qua có những thành tựu rất đáng tự hào, nhưng về tổng thể so với thế giới thì vẫn còn rất yếu. Ông cho biết, cả nước hiện chỉ có khoảng 1.000 tiến sĩ toán. Trong đó, số người thực sự đang làm toán chỉ trên dưới 200. Đó là thực tế khá u ám.

GS Hoa dẫn chứng, riêng tập đoàn Microsoft của Mỹ đã có hơn 1.000 nhà toán học được tuyển dụng từ khắp thế giới; mỗi hội nghị chuyên đề toán ở Hàn Quốc cũng tập hợp hàng trăm nhà toán học. Toán học Hàn Quốc có xuất phát điểm thấp hơn Việt Nam, trong vòng 30 năm qua đã phát triển vượt bậc, và toán học đã đóng góp rất đáng kể cho sự phát triển kinh tế của họ.
Nếu Việt Nam không có sự cải thiện ngành toán, nhất là cách thức dạy và học toán trong nhà trường, chúng ta không những tiếp tục thua kém về khoa học mà khoảng cách kinh tế với các nước sẽ càng xa.
Giáo sư Lê Tuấn Hoa

Bên lề hội nghị ICMA 2011, GS Ngô Việt Trung cho biết, một trong những hạn chế lớn nhất khiến ứng dụng khoa học của Việt Nam khó phát huy là thiếu động lực phát triển. Phần lớn các công ty tư nhân Việt Nam có quy mô quá nhỏ, còn các tập đoàn lớn thường không quan tâm đến hiệu quả. Họ sẵn sàng mua các ứng dụng của nước ngoài chứ không muốn đặt hàng nghiên cứu trong nước. Nghịch lý đó tồn tại trong khắp các lĩnh vực khoa học chứ không riêng toán học. Bên cạnh đó, đội ngũ làm toán cũng yếu. Thật ra, theo GS Trung, người làm toán ứng dụng để giải quyết những vấn đề cụ thể, cần có một tập thể nhiều nhà khoa học chứ không thể chỉ một cá nhân mà làm được. Muốn như thế phải có đầu tư mạnh. Trong điều kiện hiện tại, nếu không có hỗ trợ của Nhà nước thì bản thân các nhà khoa học không tài nào thực hiện được.

tuyensinhvn.COM (Theo Sài Gòn Tiếp Thị Online)

10/05/2010

Phương trình Roberto Carlos đã được giải

13 năm sau khi hậu vệ trái huyền thoại của bóng đá thế giới Roberto Carlos sút tung lưới Les Bleus, các nhà khoa học người Pháp mới có thể lí giải được cú sút phát hình quả chuối kì lạ đó.
Phuong trinh Roberto Carlos da duoc giai
Cho đến thời điểm hiện tại, pha lập công của Roberto Carlos vào ngày 3/6/1997 tại cúp Tứ hùng vẫn được liệt vào danh sách những bàn thắng kinh điển của bóng đá thế giới. Một cú sút phạt hoàn hảo, bóng đi rất căng theo hình vòng cung khiến Barthez chỉ còn biết đứng im như trời trồng.
Và phải mất 13 năm sau đó, một nhóm khoa học người Pháp mới có thể giải thích được pha ghi bàn hoàn hảo của cựu hậu vệ Real. Thậm chí, họ còn lập riêng ra một công thức toán học lấy tên là “phương trình Carlos”.
 Video siêu phẩm của Roberto Carlos
“Quả bóng đó đã bay theo quỹ đạo quả chuối vượt qua hàng rào một cách một cách hoàn hảo. Nó đã đi đúng theo hướng mà Carlos đã tính toán từ trước bất kể ảnh hưởng của gió”, nhóm khoa học Pháp- Escuela Politécnica cho biết.
“Nó như một sự sắp đặt của số phận. Một cú sút tuyệt vời vượt qua cả nguyên tắc thông thường của trọng lực, nhưng chắc chắn, đó không phải là một cú sút may mắn và Carlos hoàn toàn có thể thực hiện lại nó”.
“Anh ấy đã sút rất mạnh vào phần trên của trái bóng và kéo lê nó 1 khoảng, khi đó bóng sẽ đi theo đường xoắn ốc. Cú sút của Beckham cũng có độ xoáy rất lớn song nó khác hẳn với cú sút của Carlos”.
Để có thể giải thích rõ hơn về cú sút không tưởng của hậu vệ người Brazil, nhóm nhà khoa học này còn dùng súng bắn bảo nước với tốc độ tương đương với cú sút đó (khoảng 110 km/h) để đưa ra câu trả lời chính xác nhất.
Sau khi trở thành nạn nhân của pha sút phạt hàng rào kinh điển đó, thủ thành Barthez cho biết: “Đó là một cú sút không thể tin được, tôi không nghĩ mình có thể chứng kiến nó một lần nữa”.
Trong khi đó, nhân vật chính của pha bóng đó cũng tỏ ra hết sức bất ngờ: “Tôi biết mình đã làm điều gì đó bất thường song không biết chính xác nó là cái gì”.
tuyensinhvn.Com (Theo Bongdaso)

9/30/2010

Sự đặc biệt của hàm số 1/r

Một trong những hàm đặc biệt nhất của toán học trong không gian 3 chiều (không gian mà chúng ta đang sống trong đó) là hàm số 1/r, có nghĩa là hàm “1 chia cho khoảng cách”. Chữ r ở đây có thể hiểu là “radius”, có nghĩa là bán kính, tính từ một tâm điểm nào đó, hay nói rộng hơn, là khoảng cách giữa hai điểm khác nhau.
Hàm 1/r đặc biệt ở chỗ nào ?
Thứ nhất, nó là hàm thế năng trong định luật vạn vật hấp dẫn của Newton: định luật này nói rằng, hai vật có khối lượng m_1,m_2 và cách nhau một khoảng cách r thì sẽ có lực hút nhau (tác động lên mỗi vật, theo hướng về vật kia) bằng
F = G \frac{m_1m_2}{r^2} trong đó Ghằng số hấp dẫn. Theo lý thuyết cơ học Hamilton, lực này được sinh ra chính bởi một năng lượng, gọi là thế năng, bằng
U = - G \frac{m_1m_2}{r} Như vậy, hàm thế năng trong định luật của Newton (là định luật “khiến cho” trái đất quay quanh mặt trời và mặt trăng quay quanh trái đất) tỷ lệ thuận với các khối lợng của vật, và với hàm 1/r. (Nếu như ta coi mỗi vật đều có khối lượng bằng 1 đơn vị, và hằng số hấp dẫn cũng bằng 1 đơn vị, thì hàm thế năng chính bằng 1/r).
Thế nhưng, tại sao Tạo Hóa lại chọn hàm 1/r là hàm thế năng cho lực hấp dẫn, mà không phải một hàm khác ? Điều này quả là kỳ bí. Nếu giả sử, có một thế giới khác, mà trong đó hàm thế năng này không phải là 1/r, mà là 1/r^{3/2} chẳng hạn, thì “trái đất” trong thế giới đó vẫn cứ quanh quanh mặt trời trong thế giới đó, chứ chẳng phải vì thế mà nó đâm vào mặt trời hay bắn ra ngoài !
Tôi không biết vì sao Tạo Hóa lại chọn như vậy, nhưng thử đưa ra đấy một lý thuyết: hàm 1/r được “chọn” làm hàm thế năng cho lực hấp dẫn, bởi vì nó là một nghệm của phương trình sau:
\Delta u := u_{xx} + u_{yy} + u_{zz} = 0 trong đó u = 1/r = 1/\sqrt{x^2 + y^2 + z^2}, còn  u_{xx} có nghĩa là đạo hàm hai lần của u theo x.
Toán tử \Delta được gọi là toán tử Laplace, phương trình trên được gọi là phương trình Laplace, còn các nghiệm của nó được gọi là các hàm điều hòa (harmonic).
Chú ý là hàm 1/r có kỳ dị tại điểm 0: nó tiến tới vô cùng khi bán kính r tiến tới 0.  Bởi vậy nó chỉ thỏa mãn phương trình \Delta u = 0 ỏ ngoài điểm 0, còn nếu tính cả điểm 0, thì ta được công thưc chính xác hơn như sau:
\Delta (1/r) = - 4 \pi \delta(x,y,z) trong đó \delta(x,y,z)hàm Dirac. Hàm Dirac không phải một hàm số theo nghĩa thông thường, mà là một hàm số theo nghĩa hàm suy rộng (hay là theo nghĩa phân bố của Laurent Schwartz): hình dung là nó có tích phân (hay độ đo) bằng 1, nhưng chỉ tập trung tại mỗi một điểm là điểm 0, và bằng 0 tại mọi điểm khác. Vì tính chất này, nên hàm 1/r, hay nói chính xác hơn, là hàm 1 / (4\pi r),  được gọi là nghiệm cơ bản của phương trình Laplace trong không gian 3 chiều.
Hình dung là ta có một nguồn nhiệt (heat source) duy nhất tại điểm 0 (trong một không gian vô hạn, thuần nhất, bất động) với “cường độ” bằng 4\pi, và giả sử nhiệt độ tại tất cả các điểm khác đã ổn định không tăng lên thêm mà cũng không giảm đi . Khi đó nhiệt độ tại mỗi điểm chính bằng 1/r, trong đó r là khoảng cách từ nguồn nhiệt. Điều đó là bởi vì, phương trình truyền nhiệt (đã chẩn hóa) chính là phương trình
u_t = \Delta u trong đó u hàm nhiệt đột là biến thời gian. Nếu ta coi là nhiệt độ không đổi theo thời gian (trạng thái “steady”) thì ta được phương trình Laplace.
Để giải phương trình Laplace tổng quát hơn (không thuần nhất):
\Delta u = f trong đó f là một hàm bất kỳ trong không gian, ta chỉ cần lấy các nghiệm cơ bản của nó (mỗi nghiệm một cho điểm trong không gian được tính làm điểm nguồn), nhân với hàm f rồi lấy tích phân (trên không gian các điểm nguồn, tức là cũng chính là không gian {\mathbb R}^3 của chúng ta):
u(\bold{x}) = - \frac{1}{4 \pi} \int_{{\mathbb R}^3} \frac{ f  (\bold{y} )}{| \bold{y} - \bold{x}| } d\bold{y} Công thức trên cũng là công thức cho phép chúng ta tính áp suất của một chất lỏng “incompressible” khi biết trờng vận tốc của nó và lực bên ngoài tác động lên nó (để đơn giản, ta giả sử là chất lỏng có thể tích vô hạn). Để tính áp suất, ta có thể dùng phương trình Navier-Stokes incompressible:
\partial v / \partial t + v. \nabla v = - \nabla p + \Delta v + X trong đó v là trường vận tốc thỏa mãn div(v) = 0, X= (X_1,X_2,X_3) là lực tác động từ bên ngoài, và p là  áp  suất. Lấy divergence của phương trình Navier-Stokes phía trên, ta được phương trình Laplace cho p:
\Delta p = f := div (X - v. \nabla v ) và từ đó suy ra p theo công thức phía trên.
Vì các lý do tương tự như trên, mà chúng ta thấy hàm 1/r trong rất nhiều công thức toán lý.
Quay trở lại chuyện lực hấp dẫn. Nếu ta hình hung “trường hấp dẫn” cũng tương tự như là “trường nhiệt độ”, và các vật thể sinh ra các trường hấp dẫn tương tự như là các nguồn nhiệt sinh ra các trường nhiệt độ, với tính chất “điều hòa”, thì điều này có thể lý giải tại sao hàm thế năng hấp dẫn phải là hàm 1/r ?
Các nhà vật lý hiện tại vẫn đang đau đầu về chuyện làm sao kết hợp lực hấp dẫn (hay thế năng hấp dẫn) vào cùng với các lực khác (điện từ, mạnh, yếu …) thành chung một “lý thuyết thống nhất”. Không biết điều này có liên quan gì đến sự đặc biệt của  hàm 1/r không ?
tuyensinhvn.Com (Theo zung.zetamu.com)