由於計算機的應用,許多新的科學分枝應運而生。我僅舉兩個很簡單的例子。一個是計算機斷層照相術(puterized tomography)。大家也許知道,七八年前塔夫特(Tufts)大學的一位理論物理學教授因提出了製作CAT計算機軸向斷層掃描儀(puterized Axial Tomography)在理論上的可能性而獲得了諾貝爾獎。現在這是一種被廣泛應用的、很重要的醫療儀器。它利用X光和計算機程序,其想法如下:假定醫生想要確定病人腦內某塊腫瘤的位置。傳統的辦法是拍一張X光照片,它大致可以給出什麼部位可能有腫瘤。你可以從另一個角度再拍一張照片,這樣就得到腦的立體圖象。這位教授的設想是:用計數器而不是膠片來實現以電子學方法記錄射線的強度,然後繞頭部旋轉射線源和檢測器,取得另一組數據。假設你有十個計數器,並且可以把它們一起旋轉十個不同位置,你總共就得到10×10即100個數據。你把這100個數據用式子算一下就會知道腦內的密度分布。這就是CAT的主要思想,十年前就已實現。現在CAT掃描儀廣泛應用於所有醫院,特別是腦專科醫院。這一偉大的貢獻在於我們幾乎可以給腦瘤精確定位。在CAT出現之前,如果一個人患了腦瘤並開了刀,醫生不能準確確定腫瘤的位置。所以為了保險起見,醫生不得不取出一塊較大的腦組織,直徑有幾個厘米。這當然非常危險,因為不應該觸動太多的腦組織。那麼,現在醫生由於能夠精確定出腦瘤的位置,每次隻需取出直徑幾毫米的腦組織。這當然是一個很大的進步。
另一個深受計算機影響的例子是計算機分類學。分類學是一門將動植物分門別類的科學,這是產生於中國和西方的最古老的生物學分枝之一。但是在本世紀初,因為缺乏分類的新途徑,這門學科幾乎走投無路。二次大戰後,大容量計算機問世,人們開始有了如下思想:如果有兩種不同的植物,你想識別它們是否有聯係,你可以對每種植物列出,比如說,50種特征:A有多高,B有多高,A開什麼樣的花,B開什麼樣的花;它是易於在幹燥抑或是潮濕氣候中生長,等等。有了從50個不同方麵進行測量的數據,就可以用50維空間中的一點代表一種植物。現在,在這個基礎上,如果你隻憑頭腦去想象,是不能難確區分兩種植物的遠近關係程度。但是如果有一台電子計算機,你就能用標準的數學方法,看出它們是否屬於同類了。換句話說,如果你有成千上萬棵植物,每一種由50維空間中一點代表,你借助於計算機便可以看出這些點是否屬於同一分枝,或者分屬幾個不同的分枝。如果你把這50維空間投影到比如說兩維空間,那麼這些點是不分開的,它們聚集在一起。但是,如果用計算機進行分析,以各種非常複雜的方式旋轉這個50維空間,然後從其中幾個方式進行觀察,就可以將這些點很好地區分開來。我相信你們在觀察果園裏一排排果樹會有這種體會,當你沒有從合適的角度去看這些果樹時,它們排列得有點兒亂。但是當你從某個特定的方向去觀察,它們是成行的。分類的道理也是相同的,隻不過空間維數要高得多,這已使分類學領域發生革命性變化。事實上,人們發現19世紀的有些分類是完全錯誤的。有些植物曾被認為彼此密切相關,但是,采用新技術進行分類,發現它們原來完全不同,彼此毫無聯係;而另一些植物,由於它們某些表麵特性被認為是無關聯的,卻被證明關係密切。因此,你看,人們利用計算機就能夠發現以前不可能發現的科學事實。現在證明有許多年輕人在使用計算機方麵很有天賦,如果你是其中一員,我認為你應該重視這一特長,因為這可能為你自己開拓一條特殊的發展途徑,不但能夠從中找到你的事業,而且更令人振奮的是它會給你指出一條使你能對某些科學分枝的發展產生深遠影響的革命性方向。
由於計算機的應用,許多新的科學分枝應運而生。我僅舉兩個很簡單的例子。一個是計算機斷層照相術(puterized tomography)。大家也許知道,七八年前塔夫特(Tufts)大學的一位理論物理學教授因提出了製作CAT計算機軸向斷層掃描儀(puterized Axial Tomography)在理論上的可能性而獲得了諾貝爾獎。現在這是一種被廣泛應用的、很重要的醫療儀器。它利用X光和計算機程序,其想法如下:假定醫生想要確定病人腦內某塊腫瘤的位置。傳統的辦法是拍一張X光照片,它大致可以給出什麼部位可能有腫瘤。你可以從另一個角度再拍一張照片,這樣就得到腦的立體圖象。這位教授的設想是:用計數器而不是膠片來實現以電子學方法記錄射線的強度,然後繞頭部旋轉射線源和檢測器,取得另一組數據。假設你有十個計數器,並且可以把它們一起旋轉十個不同位置,你總共就得到10×10即100個數據。你把這100個數據用式子算一下就會知道腦內的密度分布。這就是CAT的主要思想,十年前就已實現。現在CAT掃描儀廣泛應用於所有醫院,特別是腦專科醫院。這一偉大的貢獻在於我們幾乎可以給腦瘤精確定位。在CAT出現之前,如果一個人患了腦瘤並開了刀,醫生不能準確確定腫瘤的位置。所以為了保險起見,醫生不得不取出一塊較大的腦組織,直徑有幾個厘米。這當然非常危險,因為不應該觸動太多的腦組織。那麼,現在醫生由於能夠精確定出腦瘤的位置,每次隻需取出直徑幾毫米的腦組織。這當然是一個很大的進步。
另一個深受計算機影響的例子是計算機分類學。分類學是一門將動植物分門別類的科學,這是產生於中國和西方的最古老的生物學分枝之一。但是在本世紀初,因為缺乏分類的新途徑,這門學科幾乎走投無路。二次大戰後,大容量計算機問世,人們開始有了如下思想:如果有兩種不同的植物,你想識別它們是否有聯係,你可以對每種植物列出,比如說,50種特征:A有多高,B有多高,A開什麼樣的花,B開什麼樣的花;它是易於在幹燥抑或是潮濕氣候中生長,等等。有了從50個不同方麵進行測量的數據,就可以用50維空間中的一點代表一種植物。現在,在這個基礎上,如果你隻憑頭腦去想象,是不能難確區分兩種植物的遠近關係程度。但是如果有一台電子計算機,你就能用標準的數學方法,看出它們是否屬於同類了。換句話說,如果你有成千上萬棵植物,每一種由50維空間中一點代表,你借助於計算機便可以看出這些點是否屬於同一分枝,或者分屬幾個不同的分枝。如果你把這50維空間投影到比如說兩維空間,那麼這些點是不分開的,它們聚集在一起。但是,如果用計算機進行分析,以各種非常複雜的方式旋轉這個50維空間,然後從其中幾個方式進行觀察,就可以將這些點很好地區分開來。我相信你們在觀察果園裏一排排果樹會有這種體會,當你沒有從合適的角度去看這些果樹時,它們排列得有點兒亂。但是當你從某個特定的方向去觀察,它們是成行的。分類的道理也是相同的,隻不過空間維數要高得多,這已使分類學領域發生革命性變化。事實上,人們發現19世紀的有些分類是完全錯誤的。有些植物曾被認為彼此密切相關,但是,采用新技術進行分類,發現它們原來完全不同,彼此毫無聯係;而另一些植物,由於它們某些表麵特性被認為是無關聯的,卻被證明關係密切。因此,你看,人們利用計算機就能夠發現以前不可能發現的科學事實。現在證明有許多年輕人在使用計算機方麵很有天賦,如果你是其中一員,我認為你應該重視這一特長,因為這可能為你自己開拓一條特殊的發展途徑,不但能夠從中找到你的事業,而且更令人振奮的是它會給你指出一條使你能對某些科學分枝的發展產生深遠影響的革命性方向。