清扫马路也用高等数学

2021-09-12 05:30
文萃报·周五版 2021年33期
关键词:欧拉邮递员多伦多

城市道路一年四季都要清扫,怎样才能让市政车辆在完成任务的同时少走重复路线,既高效便捷又节省成本呢?加拿大多伦多市的做法或许能带给我们一些启示。

作为加拿大最大的城市,也是加拿大的经济、文化、交通中心,多倫多市每年的道路清洁花费不菲。从20世纪90年代起,多伦多市政部门尝试着用“中国邮递员问题”规划清洁道路的路线,结果发现一年可以节省300多万加元。

“中国邮递员问题”是一个高等数学问题,它是1962年由中国数学家管梅谷提出来的,即一个邮递员走遍自己负责投递的每个街道去送信,最后再回到邮政局,最短的路线是哪条?

美国数学家将这个问题命名为“中国邮递员问题”。1973年,加拿大和美国的科学家为研究这个问题联合提出了一个算法,这个算法受到了瑞士数学家欧拉的启发。1735年,瑞士数学家欧拉提出了这样一个数学问题:“某地有两个小岛,总共有七座桥连接这两个小岛和附近的陆地,怎样走才能正好经过每座桥一次?”

经过众多数学家的不断探索,欧拉提出的问题后来发展成了图论和拓扑学。

这个研究有什么实用价值呢?我们可以将其应用于清洁城市道路的路线规划上。具体的做法是:首先单独计算奇数路口,找到这些路口间的最短路径;然后找到偶数路口之间只走一次的路径;最后综合起来找到最佳路线。

但是,现实生活中的情况往往比较复杂,比如单行线、交接班等,所以当时这个方法只能停留在理论探讨层面。直到20世纪90年代,计算机技术取得了长足发展,上述种种复杂问题可以通过计算机进行通盘考虑,“中国邮递员问题”才真正被用于指导多伦多市政部门开展道路清洁工作,他们发现这样能节约大量的人力和物力。(摘自《知识窗》)

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