[原创]安全计算专家:追查航天、航空、航海、核电站等各种重大事故的根本原因 – 铁血网

扫码订阅

安全计算专家:追查航天、航空、航海、核电站等各种重大事故的根本原因

——万邦将军对于“乘法、除法、乘方、开方的参数位数与计算结果的安全保证”及“对称基点”铁律的研究


关键字:小数点、对称基点、安全计算、危险计算



万邦按语:人们常说,民族的就是世界的;现在我再加一句,基础的就是尖端的。从小学习打算盘,大来学习计算机。但并没有因为学习计算机而放弃打算盘,反而更加喜欢打算盘。这样一来一往,不知不觉,就把珠算技术与电算技术,完美的结合起来了。近年来,近月来,近日来,我的科研成果,一个接一个,犹如在瓜地里顺藤摸到一个个香瓜,犹如在池塘里顺线牵出一串串珍珠,心情激荡,满怀欢喜。本帖发表之后,也将一发而不可收。更多更好的帖子,也都在酝酿之中。只要机缘成熟,即可继续发表,奉献给广大铁友。在此,也向给予我支持和帮助的同事太白金星,同师西湖活佛,战友青山老祖,表示衷心的感谢!



名词解释:

所谓参数,对于乘法而言,就是指乘数、被乘数;对于除法而言,就是指除数、被除数;对于乘方而言,就是指待乘数;对于开方而言,就是指待开数。所谓位数,是指各种参数的整数部分与小数部分,参与计算时的有效位数和隐含位数。所谓安全保证,不仅仅是指计算结果保留多少位小数,更是指计算之前的各种参数,保留了多少位小数。若参数所保留的小数位数较少,则计算结果即使保留更多位的小数,也是徒劳的,错误的,无效的,没有安全保证的。所谓铁律,是指为了保证计算结果的正确、准确、精确等安全需求,在预计的计算结果需要保留的小数位数的前提下,在开始计算之前,必须把有关参数的小数,率先精确到足够的位数,以预计保留的小数点位为基点,使他们上下呼应,斜角对称。现以乘法为例,展开如下探讨。



第一,整数位数问题

当两个小数为零的纯整数相乘,小数点,就是“对称基点”。由于小数点后,全部都是零,可以忽略他们的斜角对称要求,直接进行计算,所得结果,没有丝毫损失。


第二,小数位数问题

当两个整数为零的纯小数相乘,以计算结果的保留点位,为“对称基点”。这样可使各参数基点的下方与上方,提供足够的位数,满足斜角对称的要求,以免计算结果失真。


第三,小数点所在位作为对称基点的问题

什么是斜角对称?无论乘数与被乘数,有没有整数,有没有小数,都隐含一个“对称基点”,乘数的基点之上的位数与被乘数的基点之下的位数,被乘数的基点之上的位数与乘数的基点之下的位数,呈现斜角交叉对称的状态,这是铁律。

当只保留整数,不保留小数时,小数点,就是“对称基点”。


1234.5678 1234.9876 相乘 显 1524675.92 ★留位结果

以上,当整数部分为四位数时,小数部分也至少四位,则乘积的整数部分是安全的。

以下,当整数部分为四位数时,小数部分少于四位数,则乘积的整数部分是危险的。

1234.568 1234.988 相乘 显 1524676.67 ★五入结果

1234.567 1234.987 相乘 显 1524674.20 ★截位结果

1234.57 1234.99 相乘 显 1524681.60 ★五入结果

1234.56 1234.98 相乘 显 1524656.91 ★截位结果

1234.6 1235.0 相乘 显 1524731.00 ★重入结果

1234.5 1234.9 相乘 显 1524484.05 ★截位结果

以下,这里把四位小数全部略去,计算结果,整数的个十百千,已经完全失真。

1235.0 1235.0 相乘 显 1525225.00 ★五入结果

1234.0 1234.0 相乘 显 1522756.00 ★截位结果


12.3456 12.3456 相乘 显 152.41 ★留位结果

12.346 12.346 相乘 显 152.42 ★五入结果

12.345 12.345 相乘 显 152.40 ★截位结果

12.35 12.35 相乘 显 152.52 ★五入结果

12.34 12.34 相乘 显 152.28 ★截位结果

以上,当整数部分为两位数时,小数部分也至少两位,则乘积的整数部分是安全的。

以下,当整数部分为两位数时,小数部分少于两位数,则乘积的整数部分是危险的。

12.3 12.3 相乘 显 151.29 ★四舍结果

12.0 12.0 相乘 显 144.00 ★截位结果


第四,保留小数所在位作为对称基点的问题

当所得的乘积,需要保留小数某些行位的时候,则根据铁律,保留小数的位置,就是“基点”的位置。下方行位必须继续与上方的行位,斜角对称。没有数字时,用零补齐。


第五,四舍五入所在位作为对称基点的问题

当所得的乘积,需要四舍五入时,则根据铁律,四舍五入的位置,就是“基点”的位置。下方行位必须继续与上方的行位,斜角对称。没有数字时,用零补齐。等到计算结束,再做四舍五入。


第六,重视“对称基点”的安全计算与忽视“对称基点”的危险计算

什么是危险计算?自从远古以来,当我们做乘法,需要保留某位小数时,习惯上都是把乘数、被乘数,双双先做四舍五入,且保留某位小数,然后进行乘法运算,最后把乘积,做四舍五入,继续保留某位小数。表面上看,乘积已经非常精确了,其实,不但保留的小数部分是错误的,就连整数部分,也是错误的。因为他们忽视了“对称基点”,这样的计算,是危险计算。

什么是安全计算?从现在起,做乘法,必须首先确定“对称基点”,清点乘数与被乘数的整数位数和小数位数,并以基点为界,使上方与下方的相应位数,斜角对称,有数则给数,无数则补零,准备妥当之后,再进行乘法计算,以保证所得的乘积,无论是整数部分,还是小数部分,都是正确的,也是准确的,更是精确的。因此,我们把重视“对称基点”的计算,叫做安全计算。


是什么原因,造成人们长期以来,没有发现“对称基点”真实存在呢?也许是大多数情况下,都是纯整数相乘,小数部分全为零,从而忽略了对“基点对称”的研究,也许是平常计算的数字都很小,整数部分和小数部分,都没有多少位,有点偏差,也问题不大,养成习惯,熟视无睹。如此等等,各种各样的迷惑,使“基点对称”这颗夜明珠,地久天长,深埋污泥,无人研究,无人探讨。我们认为,这是导致航天、航空、航海、核电站等各种重大事故的根本原因。

比如,去年上半年,日本的福岛核电站爆炸,新闻爆料,专家揭密,说“设计燃料棒者,做四舍五入计算”,说“设计燃料炉者,做截位计算,则不管是四是五,一律截掉”,造成核棒粗,炉孔细,该插棒时,插不进入,该拔棒时,拔不出来,核隐患,核危机,核事故,层出不穷。

又如,去年下半年,中国和俄罗斯,同一天发射卫星,同一天发生爆炸,发射失败,背后究竟是什么原因,至今没有搞清楚。现在想想,“儒略日”“夜来秒”等无小数的纯整数,在与有小数的其他参数,进行计算的时候,根本没有意识到“对称基点”的天然存在,这最有可能成为致命的因素。


今假设最大火箭壳体外径(单位为毫米),计算周长,精度为小数点后0到4位之间的各种变化,看看他们的计算结果,相差究竟有多大。

以下是圆周率保留四位小数的情况:

59136.1386 3.1415 相乘 显 185776.1794 ★★

59136.139 3.1415 相乘 显 185776.1807 ★

59136.14 3.1415 相乘 显 185776.1838 ★

59136.1 3.1415 相乘 显 185776.0582 ★

59136. 3.1415 相乘 显 185775.7440 ★

以下是圆周率保留两位小数的情况:

59136.1386 3.14 相乘 显 185687.4752 ★★

59136.139 3.14 相乘 显 185687.4765 ★

59136.14 3.14 相乘 显 185687.4796 ★

59136.1 3.14 相乘 显 185687.3540 ★

59136. 3.14 相乘 显 185687.0400 ★

当外径精度相同,而圆周率精度不同时,误差达到了88.7042毫米

185776.1794 185687.4752 相减 显 88.7042 ★★


第七,铁律类推

上边说了乘法,那么,除法、乘方、开方,又该如何呢?依我看,也都一样,可根据乘法安全位数的铁律,进行类推。

总之,一句话,“先取舍,后计算”丧失了“对称基点”,“先计算,后取舍”确保了“对称基点”,二者存在天壤之别,正所谓“差之毫厘,失之千里”。作为一名国防科学工作着,对于“对称基点”铁律的迷失、忽略、放弃,都是失职的、渎职的,要命的。


版权声明:学术论文,虽有偏颇,但凡转载、摘录、引用者,务必请在注释中指出“首发铁血网,作者万邦来朝”。若有需求或疑问,可直接与我联系。


2012年02月26日上午、下午、深夜,万邦来朝,北京。













本文内容为我个人原创作品,申请原创加分

[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]
发表评论
发表评论

网友评论仅供其表达个人看法,并不表明铁血立场。

全部评论
加载更多评论
更多精彩内容