二戰(zhàn)大數(shù)據(jù)故事:數(shù)學(xué)、物理學(xué)家、概率論擊敗德國潛艇
第二次世界大戰(zhàn)期間也有大數(shù)據(jù)?Michael Moritz在其LinkedIn上發(fā)表了一篇有關(guān)數(shù)據(jù)挖掘在二戰(zhàn)里運(yùn)用的文章,帶我們領(lǐng)略了沒有MapReduce的情況下,數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家使用大數(shù)據(jù)克敵制勝的故事。
以下為譯文:
拉科尼亞號(hào)商船的幸存者,1942年9月12日沉沒于大西洋戰(zhàn)役
在加州山景城與Google、Intuit、LinkedIn總部只有很短騎行距離的地方,我忽然產(chǎn)生了一個(gè)很奇怪的想法:將大數(shù)據(jù)的起源硅谷與殘忍的第二次世界大戰(zhàn)大西洋戰(zhàn)役連接起來。在大西洋戰(zhàn)役中:納粹潛艇追擊盟軍期間,幾乎成功切斷了英國唯一的供給線。
肖克利半導(dǎo)體公司最初坐落于391圣安東尼奧道路,在1956年由晶體管的爭議發(fā)明者之一、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者威廉•肖克利創(chuàng)立。這曾今也是肖克利的公司,或者更準(zhǔn)確地說是他極端的個(gè)性,最終導(dǎo)致許多最重要的硅公司在過去的半個(gè)世紀(jì)中誕生—— 其中最值得注意的就是Intel。(1956的)十多年前,年輕的肖克利加入了一個(gè)由英國及美國科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì),在戰(zhàn)爭史中開創(chuàng)了使用數(shù)據(jù)引導(dǎo)戰(zhàn)爭,并且顛覆了戰(zhàn)爭進(jìn)程。
這段漸漸隱去的插曲被記錄在Blackett’s War —— Steven Budiansky新書,講述了一個(gè)由厭戰(zhàn)的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家組成的小團(tuán)體,通過專心的審查對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理,并對(duì)匯聚出的信息進(jìn)行分析,最終說服盟軍海軍和空軍領(lǐng)導(dǎo)人放棄了他們教條、根深蒂固的偏見以及虛榮,并改變了他們的戰(zhàn)斗方式,它標(biāo)志著運(yùn)籌學(xué)的誕生。
潛艇首次出現(xiàn)在第一次世界大戰(zhàn)并被作為防御武器,然而它們迅速轉(zhuǎn)變成水面艦隊(duì)的強(qiáng)有力威脅。二戰(zhàn)伊始,所有戰(zhàn)斗人員就認(rèn)識(shí)到來自這些潛艇的致命威脅——魚雷。在1940年和1941年期間,納粹潛艇艦隊(duì)成為懸在盟軍海上補(bǔ)給線頭上的利刃。這是英國軍隊(duì)和特務(wù)機(jī)關(guān)必須面對(duì)的敵人。
當(dāng)閃電戰(zhàn)開始,英國情報(bào)工作控制在類拉丁文和希臘文科目上取得杰出成績?nèi)说氖种?。然而這些簡單的計(jì)數(shù)顯然不需要具備優(yōu)秀的高等數(shù)學(xué)和概率論知識(shí),而第一次需要它們出場的地方是為英國上空出現(xiàn)的空襲做相應(yīng)的策略。一群來自英國大學(xué)的科學(xué)家匆忙組團(tuán)去幫助情報(bào)工作,由在劍橋受出生的科學(xué)家Patrick Blackett帶隊(duì);戰(zhàn)爭結(jié)束三年后,Patrick Blackett被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
在不列顛之戰(zhàn)期間,它們?yōu)楹0端玖畈抗ぷ?。在哪里,它們主要把原始雷達(dá)系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)與實(shí)際戰(zhàn)爭集合起來,設(shè)法減少擊落一架德國轟炸機(jī)所需要的炮彈數(shù)量 —— 大約從20000到4000,由Sperry Predictor進(jìn)行輔助(連接到武器上重量大約半噸的機(jī)械計(jì)算機(jī))。他們還需要計(jì)算出潛艇的數(shù)量,這樣一來海岸司令部的飛機(jī)就可以做恰當(dāng)?shù)娘w行從而達(dá)到最高效的監(jiān)視。當(dāng)結(jié)果與預(yù)期的相距甚遠(yuǎn)——飛機(jī)比預(yù)期更早的被潛艇人員檢測到;飛機(jī)翅膀上的油漆會(huì)從黑色變?yōu)榘咨?,而在之后將?huì)被成功改善。
被打撈的U-534
當(dāng)天空中的威脅被解除后,Blackett的精力放到了德國潛水艇上,而早期對(duì)潛水艇的攻擊并不成功。在1940年夏天一個(gè)為期12個(gè)星期的階段內(nèi),150艘船只被擊沉。納粹艦艇甚至占領(lǐng)了美國的東部海岸,將美艦從科德角、新澤西和哈特拉斯海角中驅(qū)除。Winston Churchill寫道:“大西洋戰(zhàn)役成了二戰(zhàn)的主導(dǎo)因素。”
Blackett的科學(xué)家不得不對(duì)在不列顛之戰(zhàn)中取得重大勝利的措施做出修改;在為策略提供建議之前,他們梳理了操作記錄并且陪同參加任務(wù),旨在發(fā)現(xiàn)有益的模式并收集大量的寶貴數(shù)據(jù)。同時(shí)他們還參與了對(duì)德軍信號(hào)密碼的破譯 —— 使用最初階段IBM和NCR的punch-card計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助,而對(duì)手則是恩尼格瑪密碼機(jī)。從這些混亂的數(shù)據(jù)中,Blackett小組分析出了至關(guān)重要的信息,比如:在遭遇德國潛水艇后攻擊機(jī)所需要的掛載時(shí)間(15秒)、深水炸彈的最佳設(shè)置(25英尺)以及最佳的爆破模式等。他們還證明保持更多的空降是明智的,反之則不然。
有幾位不知掩飾吹捧左翼傾向的科學(xué)家,更是遭到了軍方的強(qiáng)烈懷疑。重點(diǎn)轟炸德國城市的支持者并不同意他們的觀點(diǎn)(攻擊潛艇會(huì)縮短戰(zhàn)爭);同時(shí)在德國城市進(jìn)行非常危險(xiǎn)的空襲并不會(huì)大幅度擾亂德軍的生產(chǎn)或供給,同樣被軍事指揮官忽略。上萬的飛行員同樣在類似的徒勞無功空襲中喪命——摧毀德國人建造在法國沿岸保護(hù)他們潛艇的建筑物。即使是最重型的炸彈也未起到任何作用,其中一些仍然存在。
海軍與空軍上將在很長的一段時(shí)間內(nèi)都拒絕改變他們的信條 —— 小編制比大編制更安全,盡管有著鐵證證明這是錯(cuò)誤的。Blackett證明了在一個(gè)15-24的艦隊(duì)中,每艘船有2.3%的幾率被擊沉;而在艦隊(duì)數(shù)量高于45時(shí),被擊中的概率只有1.1%。
最終這些科學(xué)家們獲得了勝利,當(dāng)盟軍把注意力放到來回穿行比斯開灣的德國潛艇時(shí),平衡被打破。不管德國潛艇擊沉了2800艘船只的可怕事實(shí),潛艇內(nèi)士兵的死亡率更高。參與二戰(zhàn)的德潛艇數(shù)量達(dá)到830,其中有784或者是94%被擊沉。對(duì)于今天來說Blackett的勝利只是智商擊敗了力量,然而在那個(gè)時(shí)代挖掘和分析如此多數(shù)據(jù)可謂是前無來者!