撰稿 / 林宣瑋、簡璟
第二組的同學是來自建中的HomoLogY,他們都是剛生上二年級的學生。HomoLogY從競賽一開始即展示高超的數學才華,讓評審與同儕驚豔,也被各支隊伍視為勁敵。他們這次用數字搜查線第六集影片所提到的「數學是自然的語言」,來解釋Voronoi圖的概念。在1854年的倫敦霍亂中,大批人因為飲用了遭受污染的共同水源而死亡,但時人以為霍亂是透過空氣傳染,只有John Snow醫生發現飲水才是關鍵,並用變形後的Voronoi圖來告知當局,這才引起大家關注。
Voronoi圖其實相當簡單。假設一個平面上有許多黑點,將每兩個點的中垂線段連起來,便可構成一個Voronoi圖。由於線段上到鄰近兩點的距離相同,因此Voronoi圖也常被用在區域劃分上,最常見的例子就是基地台。Voronoi圖可以確保使用者位在電波可達的有限距離內。系統可以優先幫使用者鄰近的基地台。
關於Voronoi圖在實際生活中的應用,第一個提問的Measuring the world顯然有很多想法,他們希望HomoLogY提出對Voronoi圖的改善之處,並且解釋背後的原理。Measuring the world似乎覺得Voronoi圖在現實世界中並不太好用。但HomoLogY也相當迅速地回答,Voronoi圖在現實的世界並非完美,但仍可以隨著時間、地形、限制條件的變化,設計出改良過的Voronoi圖。以Snow醫生所畫出的霍亂地圖來看,其正是Voronoi圖隨街道而產生變化的最好案例。緊接著提問的孝數則是回到「基地台」的問題,請教HomoLogY若在要新增基地台時,如何避開可能有的障礙物。HomoLogY則認為,在畫Voronoi圖之前,就應該先考慮到各種限制條件,不能等到圖畫出來了,才去改變。加入限制條件的Voronoi圖,才會正常運行。
中研院數學所的李國偉老師則考驗HomoLogY對Voronoi圖的理解能力。在當今大數據盛行的時代,HomoLogY是否能有比一條條畫中垂線,然後再去得到Voronoi圖的方法。HomoLogY則提出可以用拋物線的性質,用準線與焦點的性質去畫出中垂線,這樣的話,就可以大幅減少運算時間。
從評審的提問、從容的回答、同儕的評價來看,雖然HomoLogY僅剛上高二,但強大的數學實力與解說能力,讓他們在2017的青年尬科學奪下季軍,實在是後生可畏!