App简介

本App来源于人兴趣作品,在本人学习了一些关于数学模型的网络公开课程之后,从此喜欢上数学模型与相关内容,也查阅了不少经典数学模型的案例,深感现代数学建模与求解基本上很难和计算机编程脱离关系,两者是一个紧密结合的内容。

因此花些空闲时间制作此App,不断收集一些有趣的模型做为介绍和演示主题。鉴于iPad本身的计算能力比较有限,此处演示的模型也仅仅做为参考学习之用,规模和精确度都严重受到限制。对于实际达到一定规模的模型都要仔细设计程序,在计算能力更强的工作站、大型机或是分布式系统上运行和检验,此类系统有很多优秀的商业软件和开源软件可以提供帮助,在此不再展开。

关于数学模型的一点经验之谈

  1. 数学模型是对实际系统的一种抽象和简化,一般是已知系统局部细节的特性和规则,而想要推断和研究系统整体的行为和特性。虽然一般认为模型越是更多考虑进实际系统的细节越好,但实际情况却不是这样。数学模型的主要目的是找到实际系统最本质的特征和重要特性,为了不丢失系统的重要特征而又不被过多的细节干扰,实际模型建立是一个权衡的过程,粗粒化的程度很多时候是依赖于建模者的实际需求和经验,有时也受到资源的限制,比如计算资源,时间资源等等。在此举个简单的地图和地铁线路图的例子:

    下面是上海地图,地图实际上只是粗略勾勒了不同区的轮廓,实际上在走在城市之中,区域边界和道路完全不像是地图中这样简单,但这并不影响人们参照地图找到自己的路线,如果制作一张非常贴合实际的地图,那么可以想像因为有太多的分支和弯曲的道路,必将非常难以使用,查找不便shanghai map

    下面是上海的地铁运行图,实际的地铁线路远远不是如此规整,方向和距离分布完全不可能这样规范,这张图丢弃了相对距离、精确线条的精度,甚至完全和实际不符。但是这样的粗粒化极大简化了运行图,突出人们最关心的问题,即是线路之间的相对关系shanghai subway map

  2. 数据分析和图形可视化在模型后期起的作用越来越重要,对于模型求解之后或是计算仿真之后得到的结果和数据,要更多的分析结果产生的原因,从而挖掘模型的本质,现在甚至数据挖掘本身已经成为一门艺术。有时候把数据适当的可视化之后再分析和比较,会有巨大的帮助,数据可视化本身也是一门艺术,需要花大量时间学习和累积经验。

  3. 很多模型,表面上看起来毫不相关,但是最终建模出来的方程,或是模型的求解结果,都有大量的相似性,甚至完全相同。可以尝试总结这背后的机制,极可以背后有共通的东西。关于总结模型通用的内容,很多时候需要大量数学知识的积累,数学知识面的广度和深度都对这有很大的影响,专业人士可注重不断拓展自己的数学知识广度和深度。

关于问题反馈

本人作为一个长期的业余数学受好者,愿意与其他人一起交流关于数学的内容。如果您对此App有任何建议和意见,或是您知道某有趣的数学模型适合在此App中制作展示,都可以发邮件联系我。我的邮箱是saturnman2008@gmail.com