波利math项目:通过博客进行协作数学

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


[本文最初于2010年3月17日发布在ScientificAmerican.com上,我在这里无耻地回收利用它]

在20世纪中期,法国数学家尼古拉斯·布尔巴基的百科全书式著作将每个数学概念追溯到集合论(维恩图的素材)的主题基础,并改变了他所在领域的面貌。 像他的许多概念一样,布尔巴基仅存在于抽象中:他是一群紧密的巴黎年轻研究人员的笔名。 互联网时代的版本可能是D.H.J. 波利math,另一个集体笔名,他们可以定义一种新的数学风格。

波利math项目起源于蒂莫西·高尔斯(Timothy Gowers)的博客,他是剑桥大学菲尔兹奖得主,菲尔兹奖是数学界最令人垂涎的奖项。 在2009年1月的一篇博客文章中,高尔斯问道,自发的在线协作是否可以破解棘手的数学难题——以及他们是否可以公开这样做,将创作过程展现在世人面前。 基于网络的科学合作甚至“众包”现在很常见,但这一次将有所不同。 高尔斯指出,在典型的在线合作中,科学家们各自进行少量研究,为更大的项目做出贡献。 在某些情况下,公民科学家,如观鸟者或业余天文学家,可以集体做出重大贡献。 “如果问题不能自然地分解为大量子任务,那么解决这类问题呢?” 他问道。 他的博客读者是否可以通过简单地发布评论来解决这样的问题?


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为了进行第一次实验,高尔斯选择了所谓的密度Hales-Jewett定理。 高尔斯说,这个问题类似于“玩一种单人井字棋并试图输掉”。 该定理指出,如果你的井字棋棋盘是多维的并且具有足够多的维度,那么过一段时间后,就无法避免将X排列成一条线——无论你多么努力尝试,都无法避免获胜。 数学家自1991年以来就知道该定理是正确的,但现有的证明使用了来自数学其他分支的复杂工具。 高尔斯挑战他的博客读者帮助他找到一个更初等的证明,这个问题通常被认为相当困难。

该项目的进展速度比高尔斯预期的要快得多。 在六周内,他宣布了一个解决方案。 将证明转化为传统的论文花费了更长的时间,特别是因为论证分散在数百条评论中(博客可能不是理想的平台,而专门的协作工具可能更适合数学)。 但在去年十月,该小组以D.H.J. 波利math的名义在在线知识库arxiv.org发表了一篇论文,其中首字母缩写是对问题本身的指代。

然而,在另一方面,该项目有点令人失望。 只有六个人——都是专业数学家和该领域的“常见嫌疑人”——完成了大部分工作。 其中包括另一位菲尔兹奖得主和多产的博客作者,加州大学洛杉矶分校的陶哲轩

高尔斯说,汇集人才有其优势。 在尝试解决问题时,数学家通常会做出许多失败的尝试,在这些尝试中,他们会尝试一些推理路线,这些路线在数周或数月的工作后可能会变成“死胡同”。 通常,在一位专家看来似乎很有希望的推理路线,在另一位专家看来显然是徒劳的。 因此,当每一次尝试都暴露在公众反馈之下时,这个过程可能会变得更快。

陶哲轩将这种体验描述为“混乱”,但非常有趣,并且“比传统研究更令人上瘾”。 高尔斯此后启动了更多的在线协作项目,陶哲轩也是如此——高尔斯说,非专业人士也开始以“真正有用”的方式做出贡献。 这些高水平的业余爱好者包括一位教师、一位牧师(尽管他小时候参加过数学奥林匹克竞赛)和一位现在从事计算机工作的数学博士。 但这种方法将在多大程度上被采用尚不清楚。 陶哲轩说,许多难题可能适合,例如设计一种不基于暴力计算未来可能走法的国际象棋算法。 著名的数学猜想可能不太适合,因为这些问题往往有很长的历史——而且专家们已经知道所有的死胡同。

加州大学圣地亚哥分校的认知科学家拉斐尔·努涅斯(Rafael Núñez)研究了数学的心理和社会过程,他指出,解决问题只是另一种人类活动。 当数学家在黑板前一起工作时,他们会用声音和肢体语言进行微妙的交流,这些线索在在线合作中会丢失。 但努涅斯指出,数学家会适应新的媒介,就像人们已经适应在互联世界中做各种其他事情一样:“我们在网上做的任何事情都是不同的,不仅仅是数学。”

最后,该项目的开放性可能是其最重要的特征。 正如高尔斯在他的博客中写道,波利math项目可能是“第一个完全记录 серьезного [数学] 研究问题是如何解决的案例,包括错误的开始、死胡同等等。” 或者,正如陶哲轩所说,该项目很有价值,因为它展示了“香肠是如何制成的例子”。

剽窃不是问题:陶哲轩指出,当每个人的最微小的贡献都在公共记录中时,其他人很难复制想法并声称是原创的。 他补充说,像arxiv.org这样已建立的在线知识库也降低了剽窃的风险,同时它们也使在论文正式发表之前更容易发现错误。

图片来源:Jeffrey Coolidge/Getty Images

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