從遙感和GIS的視角看《三體》
《三體》是劉慈欣創作的系列長篇科幻小說，由《三體》、《三體Ⅱ·黑暗森林》、《三體Ⅲ·死神永生》組成，第一部於2006年5月起在《科幻世界》雜誌上連載，第二部於2008年5月首次出版，第三部則於2010年11月出版。作品講述了地球人類文明和三體文明的信息交流、生死搏殺及兩個文明在宇宙中的興衰歷程。其第一部經過劉宇昆翻譯後獲得了第73屆雨果獎最佳長篇小說獎，作者劉慈欣是亞洲首位獲得雨果獎的作家。（from 百度百科詞條三體）
初讀《三體》，發現作者大篇幅的對天體物理學、射電天文學、衛星遙感、無線電通信、計算機演算法、建模思維等進行描述和論證，使得小說更加富有說服力和價值。作為一個地理信息系統（Geographic Information System，GIS）和遙感方面的從業者來記錄我在閱讀小說過程中的一些啟迪。
葉文潔在「紅岸工程」監聽部
監聽部的計算機系統也遠比發射部龐大複雜，葉文潔第一次走進主機房時，看到一排陰極射線管顯示屏，她驚奇地發現，屏幕上竟滾動著一排排程序代碼，可以通過鍵盤隨意進行編輯和調試。而她在大學裡使用計算機時，代碼都寫在一張張打格的程序紙上，再通過打字機噼噼啪啪地打到紙帶上。她聽說過從鍵盤和屏幕輸入這回事，現在竟然真的看到了。但更令她吃驚的是這裡的軟體技術，她知道了一種叫FORTRAN的東西，竟能用接近自然語言的代碼編寫程序， 能將數學公式直接寫到代碼里！它的編程效率比機器碼彙編不知高了多少倍。還有一種叫資料庫的東西，竟能那樣隨心所欲地操縱海量數據。
這段文字描述天體物理學專家葉文潔從國防保密項目「紅岸工程」發射部調離到監聽部後的所見所聞。這裡面的一些名詞比如陰極射線管顯示屏、程序紙、FORTRAN、彙編、資料庫等讓沒有接觸過計算機的人看還是有些晦澀難懂的。作者本身是電子和計算機相關專業畢業的，並且長期從事這方面工作，所以在小說融入了很多領域的專業知識，也決定了小說的逼格。小說中提到的FORTRAN語言是最早的高級程序設計語言，至今依然很多人在用，特別是在地理科學建模社區中。接下來的這段文字也是葉文潔在監聽部的所見所聞：
監聽系統接收到一系列值得注意的信息，經過計算機譯解，發現是幾幅衛星照片，很模糊，送到總參測繪局判讀，發現均為我境內重要目標，其中有青島軍港和幾個大三線重點軍工企業的照片。經過分析，確認這些照片來自美國的KH9偵察衛星。第一顆KH9剛剛完成試驗發射，主要是以膠片艙回收方式傳遞情報，但也在進行更加先進的無線電數碼傳遞試驗，由於技術不成熟，傳送頻率較低，所以信息泄漏較大，能被紅岸系統接收到。由於是試驗傳送，加密級別較低，能夠被破解，這無疑是最重要的監視對象，是了解美國太空偵察系統不可多得的機會。可是第三天，楊衛寧竟命令轉移監聽頻率和方向，丟開了這個目標，葉文潔總覺得這不可理解。
這是關於遙感衛星信號接收、數據處理、地物識別和解譯的一段描述，沒有這方面的知識的話更難理解。至於最後一句話，是對後面內容的鋪墊，就不劇透了。
數學才子魏成研究三體問題的「蒙特卡洛法」
三體問題是指三個質量相同或者接近的物體在相互引力的作用下如何運動的問題，是古典物理學的經典問題，對天體運動研究有重要意義，自十六世紀以來一直受到關注，瑞士數學家歐拉、法國數學家拉格朗日，以及近年來一些藉助於計算機研究的學者，都找出了三體問題的某些特解。
魏成在小說中不是一個主要角色，但是也很重要。小說中魏成是個從小學習差，各方面都不用心的人，但是對數學和幾何有著天生稟賦的人才，他雖然在社會上混的差，但是卻一直在琢磨三體問題。
以上皆為背景。本人不關心三體問題的證明，只說說蒙特卡羅法，因為讓我聯想到GIS數據結構和演算法課學到的一些知識。
當時我立刻想到了一樣東西：你聽說過「蒙特卡洛法」嗎？哦，那是一種計算不規則圖形面積的計算機程序演算法，具體做法是在軟體中用大量的小球隨機擊打那塊不規則圖形，被擊中的地方不再重複打擊，這樣，達到一定的數量後，圖形的所有部分就會都被擊中一次，這時統計圖形區域內小球的數量，就得到了圖形的面積，當然，球越小結果越精確。 這種方法雖然簡單，卻展示了數學中的一種用隨機的蠻力對抗精確邏輯的思想方法，一種用數量得到質量的計算思想。這就是我解決三體問題的策略。
此外，眾所周知的深度學習人工智慧AlphaGo先後戰勝圍棋選手李世石和柯潔，用的就是蒙特卡洛搜索樹。知乎某大神形象的比喻蒙特卡洛搜索和拉斯維加斯搜索，稱前者為「找個差不多的嫁/娶了吧」，後者為「抽煙只抽金拱門，一生只操一個人。」
作者：Deyu Tian
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