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  數字公民
  「數感」,是指在我們思考過程中即時出現,不需仰賴額外思考來處理並領悟數字的直覺能力。我們周圍充斥著驚人的數字,但我們未必清楚到底哪個意義重大、哪個看看就好,我們如何釐清這些數字究竟代表什麼?它們重要嗎?我們該擔心、興奮或覺得了不起嗎?《數字公民》並不是一本關於數學的書,它是一本識數書。識數能力,是成為識數公民之必須,它能讓你詮釋周遭世界,這種對數字的理解即推理技術,讓我們擁有自信和能力,可以運用數字來解決難題、分析資訊、並根據計算做出有見識的決定。

.作者:安德魯.C.A.艾略特
.譯者:唐澄暐
.分類:社會人文
.出版社:八旗文化
.出版日期:2020/07/01
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文章節錄
  選舉中重新計票是很常見的事。當結果落在誤差範圍內,就會重新計票(英國國會選舉中,通常50張票的差距就足以請求重新計票),直到一個不再能提出法律質疑的判決出爐。

  這裡頭暗藏的假設是:在所有選舉中,數票過程必然會出現瑕疵。總是會有一些錯誤、一些不準確處,但只要勝選的差距遠超過錯誤的可能範圍,我們就可以開心地忽略「開出的數字可能不完全正確」的事實。

  進行普查時(說穿了就只是一個複雜的數數行動),統計員允許一定比例的不回應者以及其他多種緣由的不精準,最後定出一個最佳估計值。

  美國普查局網頁有個人口鐘,意義在於顯示美國的人口總數,而人口計數就像車上數著哩數的里程表一樣不斷向前跳動。當然,美國的人口普查並非根據真實時間在運作,而是根據以十年為單位的人口普查來工作;從這些資料中,他們推導出一套每月估計和每月預測值,然後根據當前這個月的平均速度,來定下時鐘向前跳的速度。

  因此,人口鐘的目的雖然是數人,但其實是以一單位一單位的人來測量時間。所以,費曼用數數來估計時間,爵士樂手用數節拍和小節來測量時間,至於美國普查局則是把時間當成一種展現人口變化的替代物。

  就大多數場合來說,當數數真的數到很大時,使用近似值就足以讓我們滿意了。日常算數時,我們不需要精準到最小一位數都對。當然,我們會希望最大的頭幾位數是正確的,而且最重要的是,我們要求數量級是正確的。出於普查目的來數人口或許很難,但有些物種的個體數起來甚至比人口數還要難纏。

海裡有多少魚?

  電影《海底總動員》(Finding Nemo)的宣傳海報宣稱,海裡有3.7兆條魚。這個數字是打哪來的?很確定的是,不是一條一條數來的。像這樣的數字永遠只會是一個估計值,但這個估計過程中用了什麼技巧呢?

  答案是建模和取樣。科學家打造出一個把世界上的大小海洋分成多個區域的「模型」,然後把哪一種魚預期會在每個區域中找到多少條的細節加進去。接著,他們以各種不同的方式,盡可能在最多的區域內對最大範圍的海洋進行取樣。

  取樣的方法包括觀察商業捕魚者帶進港口的漁獲紀錄,以及科研船所做的專門調查,藉此替模型的每個部分取得估計值。接著就可以進行計算,把所有片段元素加總並容許未知數,如此得出一個「最佳估計」數字。

  如果能做交叉比對的話就更好,而且渴望成為識數公民的我們,可以尋找其他做出這種估計的方法。舉例來說,2009年不列顛哥倫比亞大學(University of British Columbia)的研究者做了一項研究,觀察了海洋植物的生長及生長過程中如何透過食物鏈來拓展。她得出一個魚類的生物質量總值,介於8億至20億噸之間。所以,我們可以取這個範圍的中間值(14億噸),而如果我們判斷每隻魚的平均重量為半公斤,就得出約有2.8兆條魚。這已經夠接近,足以讓我做出結論,認為《海底總動員》的3.7兆條估計量至少在數量級上是正確的。多少有對到。

天空裡有多少星星?

  當然,我們不可能一顆一顆數星星,但就像海裡的魚一樣,綜合建模、取樣和計算方法,能夠產生最佳估計值,給我們近似的數量級。

  舉例來說(非常粗略地來說),天文學家估計一個普通星系裡的平均恆星數可能是介於1000億和2000億之間。此外,可觀測的宇宙中估計大約有兩兆個星系。那代表說,應該有2000垓到4000垓顆恆星。

  警報響起:「垓?」萬、億、兆──這些是我不用思考太多的詞,但「垓」是每次我碰到時都得在腦中算一下的某個東西。垓就是一億兆,1021,而那確實是一個相當大的數字。這在英文中幾乎已差不多是用「-illion」來稱呼數字還有用的極限了。所以,此時我們轉身投靠科學標記法,開始說可觀測宇宙中的星星數量可能介於2×1023和4×1023之間。

所以,什麼才算數?

  最後結果看來,數數一點也不簡單。數一二三的能力似乎很天然,但超過那之後,我們要不就勉為其難地接受數字的近似印象(數量感),要不就是要靠「跟已經記得的數列配對」的思考策略,使用到聽覺或視覺途徑。但就算是這些有系統的數數技巧,也是很快就會用完,屆時還是得使用到紀錄。面對真的很大的數字,我們不會真正去一個一個數下去:我們會建模,會從模型中取樣,然後用機器運算。至於那些最大的數字,我們光是能把數量級弄對,就已經覺得很幸運了。   (文未完)
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