Wolfram|Alpha Notebook Edition】像W|A一样简单易用

 

你知道，大佬写文章都很长，但里面真的干货满满；无论你是初学者还是使用了30年的老客户，所以一定要滑到最后哈！想想可直接复制粘贴1万2千多个范例，就狂激动，还可以无比轻松地创建炫酷夺目的内容。内容可以是纯计算或可视化，而 Wolfram 知识库则将内容延伸至大量真实数据，如医学、地理、化学品、文学或艺术品数据等。这些数据可以使用自然语言访问，并直接在笔记本中使用。比聊天机器人更加智能！而且豪无怨言地帮你做功课！

 

比 Wolfram|Alpha 更上一层楼

 

Wolfram|Alpha 在学生群体中深受欢迎，是很多在校大学生和高中生探索未知的一大法宝。通常，学生每输入一个问题，Wolfram|Alpha 给出一个（通常具有丰富情境化的）答案。这是个一问一答的过程，能解决很多实际问题，尤其是当与它的分步求解功能相结合的时候。

但是，如果我们并不想要一个一次性的答案呢？如果我们想要建立（或完成）一套完整的计算思维体系，该怎么办？这正是我们创建 Mathematica 及其笔记本界面的初衷。也正因如此，30多年来诞生了无数的发明和发现，而绝不满足于既定答案，而是深入思考，这也是莘莘学子几代人的追求。

对于那些还不怎么会用 Mathematica 的学生，如果我们能把 Mathematica（即Wolfram 语言）的强大功能与Wolfram|Alpha的简单易用相结合，岂不完美？

Wolfram|Alpha Notebook Edition 正是为此而生。

它建立在深厚的技术基础之上，但它要做的是让任何学生无需学习任何语法或阅读任何技术文档，就能立即构建或完成整个计算过程。它的输入与 Wolfram|Alpha无异，但你得到的不再是一个一对一的答案。相反，一切都在 Wolfram 笔记本中，您可以在保存和使用以前的结果，并构建或完成整个计算：

 

功能强大的笔记本文档
 

能够进行Wolfram|Alpha风格的自由格式输入，是Wolfram|Alpha Notebook Edition吸引学生们的一大亮点，但是使它在教育领域独树一帜的原因则是对笔记本环境的使用。因为能够引导学生按一系列步骤完成工作，学生能够真正参与计算过程。

 

尝试一步‍，看看结果。如果需要，可以更改。理解输出的结果。看它如何融入下一步。然后，就在这个笔记本文档上，回顾所有步骤如何结合在一起，从而给出最终的结果。然后将您的工作保存在笔记本文档中，以便在其他时间继续或查看先前的工作。

 

另外，笔记本不仅用于存储计算，还可以包含文本和结构。因此，学生不仅可以使用它们进行计算，还可以记笔记，并对他们所做的计算或得到的结果进行解释：

 

 

事实上，Wolfram 笔记本实现了一种全新的学生工作模式：计算型论文。计算型论文包含文本和计算功能，两者结合，构建了人机共同参与的一种叙述性文章。

 

创建计算型论文的过程是深入研究学习材料的过程。计算型论文还可以生动地展示学生的成果，也是评估学生理解力的方式。而且它们的价值不仅仅只是为了完成作业，它们是活的可计算的文档，学生们可以保存，将来随时可以使用。

 

学生并不是创建笔记本的唯一群体。在 Wolfram|Alpha Notebook Edition 中，笔记本也是教师为学生提供材料的绝佳媒介。在笔记本中介绍一个概念，然后让学生在这个笔记本中自己做计算来探索。或者在笔记本中布置作业或出测验题，然后让学生完成，（并在同一个笔记本中对其进行批改）。

 

使用 Wolfram|Alpha Notebook Edition 对抽象概念进行可视化非常常见。通常，学生们自己可以进行可视化。但教师也可以设置可视化模板，让学生自行填写函数或数据，以便自己探索。

 

Wolfram|Alpha Notebook Edition 还支持动态交互式可视化，比如使用 Wolfram 语言的Manipulate函数。在Wolfram|Alpha Notebook Edition 中，学生（和教师）只需使用自然语言即可构建各种动态可视化：

 

但是，如果想要进行更复杂的交互式演示，从零开始可能比较困难，您不妨从 Wolfram 演示项目入手。Wolfram|Alpha Notebook Edition 可直接访问 Wolfram 演示项目中的所有1.2万多个演示。您可以使用自然语言请求演示，也可以浏览演示项目网站，选择相关的演示，将其复制到 Wolfram|Alpha Notebook Edition 笔记本中，就可以继续进行了：

 

有了 Wolfram|Alpha Notebook Edition，创建炫酷夺目的内容变得无比轻松。内容可以是纯计算或可视化，而 Wolfram 知识库则将内容延伸至大量真实数据，如医药、化学品、文学或艺术品数据等。这些数据可以使用自然语言访问，并直接在笔记本中使用：

 

 

Wolfram|Alpha Notebook Edition是一个绝佳的教学工具，不仅学生可以在自己的计算机上使用，老师们也可以用它来进行课堂讲授和演示。打开 File>New>Presenter Notebook，即可获得一个已设置好的笔记本，用于创建 Wolfram|Alpha Notebook Edition 幻灯片：

 

 

单击"Start Presentation"开始演示。您拥有的不仅仅是一个"PowerPoint 风格"的幻灯片，而是一个完全可交互、可编辑、可计算的幻灯片。Manipulate 界面可以工作。一切都可即时编辑。您可以在演示过程中随时进行计算，以探索不同情况、提取不同的数据等。

 

通过自然语言编写代码

 

30多年前，我们发明了笔记本文档，从那时起，它们就被广泛地用于Mathematica中。但是 Mathematica（和 Wolfram 桌面）笔记本（默认）需要使用 Wolfram 语言的精确语法和语义来指定计算，而在Wolfram|Alpha Notebook Edition笔记本中，您只需使用自由格式的Wolfram|Alpha风格的输入即可。

 

使 Wolfram|Alpha Notebook Edition 成为可能的一项关键技术成就是我们所开发的自然语言转换为代码技术，该技术日益强大，能够将您键入的自由格式自然语言输入转换为精确的 Wolfram 语言代码：

 

默认情况下，Wolfram|Alpha Notebook Edition 默认显示所生成的 Wolfram 语言代码。您不需要查看该代码（将其设置为始终隐藏）。但是学生们往往会发现这些代码通俗易懂，往往比数学题本身还要简单。读代码会给他们一个额外的机会来了解运算过程，并确保所指定的计算确实是他们想要的。

 

Wolfram|Alpha Notebook Edition 生成代码还有另外一个作用：通过经常接触由自然语言输入产生的代码，可以帮助学生逐渐掌握用计算语言表示事物，锻炼计算思维。

 

如果学生在使用 Wolfram|Alpha Notebook Edition 时想要更改计算，可以编辑自由格式输入，也可以直接编辑生成的 Wolfram 语言，体验真正的计算语言。

 

 

下一步做什么？让预测界面告诉你

 

Wolfram|Alpha Notebook Edition 的核心目标之一是实现"自助服务"，以便任何水平的学生无需任何他人指导或帮助即可顺利使用。当然，自由格式输入是实现这一目标的主要原因。但另一原因是 Wolfram|Alpha Notebook Edition 的预测界面，它根据学生所做的为下一步做什么给出建议。

 

输入计算，输入字段下通常会出现一些按钮：

这些按钮将对下一步给出建议。这个例子展示了按钮step-by-step solution如何在笔记本中实现了Wolfram|Alpha Pro的分步求解功能，而且是增强交互式版：

 

 

 

单击 related computations，您将看到可能要执行的各种计算建议：

 

 

比如建议对被积函数和积分方程绘图：

 

建议进行级数展开：

 

 

 

注意到输出下方有一个建议栏，列出此输出可能的后续计算。例如，单击 coefficient list 可查找系数列表：

 

 

现在新的建议出现。例如，单击 total 可得到系数之和：

 

 

数学体验

 

Wolfram|Alpha Notebook Edition 有很多功能来强化"数学体验"。例如，单击笔记本顶部的按钮，您将获得一个"数学键盘"，可用于直接输入各种数学符号：

 

 

Wolfram|Alpha Notebook Edition 的基础是 Wolfram 语言，它能处理的数学问题足以满足世界顶级数学家的计算需要。但是拥有这些复杂的数学功能有时会让学生感到困惑。所以 Wolfram|Alpha Notebook Edition 提供了很多方法让"数学保持简单"。例如，可以将设置调整为最小化复数的使用：

 

 

Wolfram|Alpha Notebook Edition 默认情况下还会执行以下操作：将积分常数添加到不定积分中：

 

 

 

顺便一提，Wolfram|Alpha Notebook Edition 默认以"传统教科书"的格式生成数学输出。但在每个输出旁边总会有一个小按钮，以便在"传统格式"和标准 Wolfram 语言格式之间切换。

 

很多时候我们遇到一个函数，只想要绘出它的图形，但在 Mathematica 或 Wolfram 语言中，您必须具体指定它。但在 Wolfram|Alpha Notebook Edition 中会自动选出一个绘图范围：

 

 

由于可以看到 Wolfram 语言代码（包括范围），因此很容易对代码进行更改，指定自己希望的范围。

 

 

如果想要通过交互式控件来更改函数的范围或参数，该怎么做？在 Mathematica 或 Wolfram 语言中必须写一个Manipulate。但在 Wolfram|Alpha Notebook Edition 中，您可以使用自然语言构建整个交互式界面：

 

 

而且因为在 Wolfram|Alpha Notebook Edition 中 Manipulate 所涉及的计算直接在本地运行，不会受到网速影响，因此所有运算都可以全速前进。（此外，如果有一个很长的计算，可以让它在计算机上运行，不会像 Wolfram|Alpha 那样有时会超时。）

 

多步计算

 

Wolfram|Alpha Notebook Edition 的重要功能之一是，它允许您执行多步计算，与计算机来回对话，不断引用之前的结果，而不只是做一次性计算：

 

 

通常只需要引用最新的结果，比方说，"plot it as a function of x"（将其作为x的函数绘图）。但是，引用笔记本前面的结果也是很常见的。一种做法是使用自然语言 "the result before last"，或者使用结果对应的 Out[n] 标签。Wolfram|Alpha Notebook Edition 还允许您设置变量的值，然后在整个会话中使用这些值：

 

 

也可以使用自然语言定义函数：

 

 

处理多步计算时往往会遇到很多复杂的设计和实现问题。例如，如果您有一个传统的不定积分的解，其表示式会有积分常数，那么在绘制结果时，如何处理该常数？（Wolfram|Alpha Notebook Edition将积分常数均设置为零，保证了图形的一致性。）

 

 

在"对话"过程中明确所说的到底是什么可能比想象的麻烦。如果您说“plot”，是要绘制最新结果，还是要求一个界面来创建全新的图形？如果您使用了代词，例如"plot it"，那么意思会更明确。对于这样的问题，Wolfram|Alpha Notebook Edition 可以使用其自然语言理解功能更好地处理。

 

Wolfram | Alpha Notebook Edition

 

看到 Wolfram|Alpha 被广大学生使用，的确很令人欣慰。但大多数情况下，这种使用出现在课堂外。而 Wolfram|Alpha Notebook Edition 是一个能立即用于课堂上大学和大学预科课程的教学工具。它能够简化课程，强化理解，使抽象概念变得生动形象，实际上是为每个学生提供了一个基于课程的个人 AI 作为导师。

 

Wolfram|Alpha Notebook Edition 现已在所有标准计算机平台（Mac，Windows，Linux）上使用。（云版本也将很快上线。）对于拥有完整 Wolfram Technology System 站点许可证的大学和学院，该产品已自动添加，广大师生可以立即使用。对于拥有其他站点许可证的学校，则需要手动添加。K-12学校和初等学院可以通过课堂礼包或站点许可证的方式获取。当然我们期待更多个人用户（如教师、学生和业余爱好者）来使用它。

 

（对了，如果您有 Mathematica 或 Wolfram桌面版，那么在将来的版本中也可以创建集成了Wolfram|Alpha Notebook Edition功能的"Wolfram|Alpha 模式"笔记本。Wolfram|Alpha Notebook Edition、Mathematica、Wolfram Desktop、Wolfram Cloud、Wolfram Programming Lab等系列产品之间完美兼容，为用户从校园教育到职业生涯提供无缝的体验。）

 

与 Wolfram|Alpha 和 Wolfram 语言一样，Wolfram|Alpha Notebook Edition 的功能将持续扩展。但我认为，今天它的出现已经是一个了不起的成就，必将对教育环境的革新产生非凡的影响。

 

31年前，我们推出了Mathematica（即今天的Wolfram语言）。10年前，我们发布了Wolfram | Alpha。今天，Wolfram|Alpha Notebook Edition 横空出世，我们将体验一种全新的计算方法：由自然语言驱动的完整计算环境。它不会取代 Wolfram 语言 或 Wolfram|Alpha，但它定义了一个新的方向，让强大的计算能力为广大的普通受众所用。