所有可能的桥的形状空间

(本文最初发表于Wolfram的博客.)

当我听到像周三大桥坍塌这样的事情时,我立刻怀疑我所研究的科学是否能有所帮助。

桥梁设计是传统数学科学的经典之作之一,几乎是经典之作。

当我第一次谈到一种新的科学,一个常见的反应正是:“但它能帮助建造更好的桥梁吗?”

嗯,事实上,我相当怀疑它可以。

桥梁有着悠久的历史。在早期,似乎只使用了几种类型。但随着19世纪铁结构的出现,出现了一种不同类型的桁架桥的“寒武纪大爆发”:

桥梁结构

但是,从坚固性的角度来看,什么是最好的桥梁结构呢?这是一个巨大的可能性宇宙。但到目前为止,人们只探索了一个很小的角落,而且大多是在19世纪。

这和工程的其他领域是一样的。人们想出了特定的结构来考虑。大多数情况下,它们只是基于一系列相同的重复元素,或者有时是嵌套元素。

但其他所有可能的结构呢?也许最好的建筑看起来并不简单。

现在我知道了很多例子。

她是其中的一个例子。排序网络“在Wolfram演示项目.这些图片中的每一张都显示了一个网络,它可以对任意16个元素进行排序。顶层的“经典”网络结构简单。

排序网络

但它以最好的网络(如底部所示)没有这种简单的结构。事实上,它们在某些方面似乎是随机的。

那么,桥梁呢?我强烈怀疑有比19世纪的经典桥梁更好的桁架结构,但它们不会看起来那么简单。

我想一个人可以通过使用简单的规则来做得很好生成的结构。但是正如我们从NKS中了解到的,仅仅因为生成某些东西的规则很简单,并不意味着它本身看起来就很简单。

我们的两个学生NKS暑期学校Rafal Kicinger汤姆拼字)研究了用这种方法创造实用的桁架结构,结果似乎很有希望。

那么,未来的桥梁应该是什么样的呢?可能比现在少很多。因为我怀疑最坚固的结构最终会是那些具有相当多明显随机性的结构。

那些正在建造的新型桥梁一开始可能会有点令人震惊。毕竟,经典的普通桥梁结构——比如埃菲尔铁塔——是我们现代工程文明的标志。

事实上,即使是生物学——在自然选择的迭代过程中——可能也找不到像我所期望的那样好的和不规则的结构。

所以我们最终会接触到一些全新的东西。它存在于抽象的计算宇宙中,但我们第一次“挖掘”它来创建我们想要的结构。

我们一直在使用这种“挖掘”方法来寻找最佳算法Mathematica.我认为桥梁结构是一个很好的例子,类似的方法可以用于机械系统。

所以,如果建造更好的桥梁是测试人们应该使用哪种科学,我认为这将是一种新的科学,这是需要的……

附注:我还没有对这些做过任何认真的分析,但这里有一些我刚刚在计算宇宙中发现的潜在的新桥梁结构……

在计算宇宙中发现的桥梁结构

发布:新型科学其他

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