数学故事(瓦尔德)

作者: 硬件工程师技术号 | 来源:发表于2018-10-08 13:24 被阅读30次

    2018-10-08

    1902年,亚伯拉罕·瓦尔德出生于当时的克劳森堡,隶属奥匈帝国(后隶属罗马尼亚)。瓦尔德是一位天生的数学家,凭借出众的数学天赋,他被维也纳大学录取。后来去了纽约。

    二战期间,瓦尔德都在哥伦比亚大学的统计研究小组(SRG)中工作。统计研究小组是一个秘密计划的产物,它的任务是组织美国的统计学家为“二战”服务。

    当时军方需要解决飞机被击落的概率问题,只要降低飞机被击落的概率,就可以夺得空战的优势。

    数据分析后,有人发现返航的飞机中,大部分的弹孔出现在机翼和机身,而发动机几乎没有弹孔,所以军方就认为应该对机翼和机身披上装甲。

    瓦尔德却给出了一个完全不同的答案。

    他说,需要加装装甲的地方不应该是留有弹孔的部位,而应该是没有弹孔的地方,也就是飞机的引擎。

    瓦尔德的独到见解可以概括为一个问题:

    飞机各部位受到损坏的概率应该是均等的,但是引擎罩上的弹孔却比其余部位少,那些失踪的弹孔在哪儿呢?瓦尔德深信,这些弹孔应该都在那些未能返航的飞机上。胜利返航的飞机引擎上的弹孔比较少,其原因是引擎被击中的飞机未能返航。大量飞机在机身被打得千疮百孔的情况下仍能返回基地,这个事实充分说明机身可以经受住打击(因此无须加装装甲)。

    如果去医院的病房看看,就会发现腿部受创的病人比胸部中弹的病人多,其原因不在于胸部中弹的人少,而是胸部中弹后难以存活。

    当然,瓦尔德是对的。

    为什么瓦尔德能看到军官们无法看到的问题?根本原因是瓦尔德在数学研究过程中养成的思维习惯。从事数学研究的人经常会询问:“你的假设是什么?这些假设合理吗?”

    在这个例子中,军官们在不经意间做出了一个假设:返航飞机是所有飞机的随机样本。如果这个假设真的成立,我们仅依据幸存飞机上的弹孔分布情况就可以得出结论。但是,一旦认识到自己做出了这样的假设,我们立刻就会知道这个假设根本不成立,因为我们没有理由认为,无论飞机的哪个部位被击中,幸存的可能性是一样的。用数学语言来说,飞机幸存的概率与弹孔的位置具有相关性。

    ——素材选自《魔鬼数学:大数据时代,数学思维的力量》

    作者:骑车陪你看日出
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