【Wolfram|Alpha Notebook Edition】像W|A一樣簡單易用，像Mathematica一樣強大

• 2019 年 11 月 21 日
• 筆記

你知道，大佬寫文章都很長，但裏面真的乾貨滿滿；無論你是初學者還是使用了30年的老客戶，所以一定要滑到最後哈！想想可直接複製粘貼1萬2千多個範例，就狂激動，還可以無比輕鬆地創建炫酷奪目的內容。內容可以是純計算或可視化，而 Wolfram 知識庫則將內容延伸至大量真實數據，如醫學、地理、化學品、文學或藝術品數據等。這些數據可以使用自然語言訪問，並直接在筆記本中使用。比聊天機械人更加智能！而且豪無怨言地幫你做功課！

比 Wolfram|Alpha 更上一層樓

Wolfram|Alpha 在學生群體中深受歡迎，是很多在校大學生和高中生探索未知的一大法寶。通常，學生每輸入一個問題，Wolfram|Alpha 給出一個（通常具有豐富情境化的）答案。這是個一問一答的過程，能解決很多實際問題，尤其是當與它的分步求解功能相結合的時候。

但是，如果我們並不想要一個一次性的答案呢？如果我們想要建立（或完成）一套完整的計算思維體系，該怎麼辦？這正是我們創建 Mathematica 及其筆記本界面的初衷。也正因如此，30多年來誕生了無數的發明和發現，而絕不滿足於既定答案，而是深入思考，這也是莘莘學子幾代人的追求。

對於那些還不怎麼會用 Mathematica 的學生，如果我們能把 Mathematica（即Wolfram 語言）的強大功能與Wolfram|Alpha的簡單易用相結合，豈不完美？ Wolfram|Alpha Notebook Edition 正是為此而生。 它建立在深厚的技術基礎之上，但它要做的是讓任何學生無需學習任何語法或閱讀任何技術文檔，就能立即構建或完成整個計算過程。它的輸入與 Wolfram|Alpha無異，但你得到的不再是一個一對一的答案。相反，一切都在 Wolfram 筆記本中，您可以在保存和使用以前的結果，並構建或完成整個計算：

功能強大的筆記本文檔

能夠進行Wolfram|Alpha風格的自由格式輸入，是Wolfram|Alpha Notebook Edition吸引學生們的一大亮點，但是使它在教育領域獨樹一幟的原因則是對筆記本環境的使用。因為能夠引導學生按一系列步驟完成工作，學生能夠真正參與計算過程。

嘗試一步‍，看看結果。如果需要，可以更改。理解輸出的結果。看它如何融入下一步。然後，就在這個筆記本文檔上，回顧所有步驟如何結合在一起，從而給出最終的結果。然後將您的工作保存在筆記本文檔中，以便在其他時間繼續或查看先前的工作。

另外，筆記本不僅用於存儲計算，還可以包含文本和結構。因此，學生不僅可以使用它們進行計算，還可以記筆記，並對他們所做的計算或得到的結果進行解釋：

事實上，Wolfram 筆記本實現了一種全新的學生工作模式：計算型論文。計算型論文包含文本和計算功能，兩者結合，構建了人機共同參與的一種敘述性文章。

創建計算型論文的過程是深入研究學習材料的過程。計算型論文還可以生動地展示學生的成果，也是評估學生理解力的方式。而且它們的價值不僅僅只是為了完成作業，它們是活的可計算的文檔，學生們可以保存，將來隨時可以使用。

學生並不是創建筆記本的唯一群體。在 Wolfram|Alpha Notebook Edition 中，筆記本也是教師為學生提供材料的絕佳媒介。在筆記本中介紹一個概念，然後讓學生在這個筆記本中自己做計算來探索。或者在筆記本中布置作業或出測驗題，然後讓學生完成，（並在同一個筆記本中對其進行批改）。

使用 Wolfram|Alpha Notebook Edition 對抽象概念進行可視化非常常見。通常，學生們自己可以進行可視化。但教師也可以設置可視化模板，讓學生自行填寫函數或數據，以便自己探索。

Wolfram|Alpha Notebook Edition 還支持動態交互式可視化，比如使用 Wolfram 語言的Manipulate函數。在Wolfram|Alpha Notebook Edition 中，學生（和教師）只需使用自然語言即可構建各種動態可視化：

但是，如果想要進行更複雜的交互式演示，從零開始可能比較困難，您不妨從 Wolfram 演示項目入手。Wolfram|Alpha Notebook Edition 可直接訪問 Wolfram 演示項目中的所有1.2萬多個演示。您可以使用自然語言請求演示，也可以瀏覽演示項目網站，選擇相關的演示，將其複製到 Wolfram|Alpha Notebook Edition 筆記本中，就可以繼續進行了：

有了 Wolfram|Alpha Notebook Edition，創建炫酷奪目的內容變得無比輕鬆。內容可以是純計算或可視化，而 Wolfram 知識庫則將內容延伸至大量真實數據，如醫藥、化學品、文學或藝術品數據等。這些數據可以使用自然語言訪問，並直接在筆記本中使用：

Wolfram|Alpha Notebook Edition是一個絕佳的教學工具，不僅學生可以在自己的計算機上使用，老師們也可以用它來進行課堂講授和演示。打開 File>New>Presenter Notebook，即可獲得一個已設置好的筆記本，用於創建 Wolfram|Alpha Notebook Edition 幻燈片：

單擊"Start Presentation"開始演示。您擁有的不僅僅是一個"PowerPoint 風格"的幻燈片，而是一個完全可交互、可編輯、可計算的幻燈片。Manipulate 界面可以工作。一切都可即時編輯。您可以在演示過程中隨時進行計算，以探索不同情況、提取不同的數據等。

通過自然語言編寫代碼

30多年前，我們發明了筆記本文檔，從那時起，它們就被廣泛地用於Mathematica中。但是 Mathematica（和 Wolfram 桌面）筆記本（默認）需要使用 Wolfram 語言的精確語法和語義來指定計算，而在Wolfram|Alpha Notebook Edition筆記本中，您只需使用自由格式的Wolfram|Alpha風格的輸入即可。

使 Wolfram|Alpha Notebook Edition 成為可能的一項關鍵技術成就是我們所開發的自然語言轉換為代碼技術，該技術日益強大，能夠將您鍵入的自由格式自然語言輸入轉換為精確的 Wolfram 語言代碼：

默認情況下，Wolfram|Alpha Notebook Edition 默認顯示所生成的 Wolfram 語言代碼。您不需要查看該代碼（將其設置為始終隱藏）。但是學生們往往會發現這些代碼通俗易懂，往往比數學題本身還要簡單。讀代碼會給他們一個額外的機會來了解運算過程，並確保所指定的計算確實是他們想要的。

Wolfram|Alpha Notebook Edition 生成代碼還有另外一個作用：通過經常接觸由自然語言輸入產生的代碼，可以幫助學生逐漸掌握用計算語言表示事物，鍛煉計算思維。

如果學生在使用 Wolfram|Alpha Notebook Edition 時想要更改計算，可以編輯自由格式輸入，也可以直接編輯生成的 Wolfram 語言，體驗真正的計算語言。

下一步做什麼？讓預測界面告訴你

Wolfram|Alpha Notebook Edition 的核心目標之一是實現"自助服務"，以便任何水平的學生無需任何他人指導或幫助即可順利使用。當然，自由格式輸入是實現這一目標的主要原因。但另一原因是 Wolfram|Alpha Notebook Edition 的預測界面，它根據學生所做的為下一步做什麼給出建議。

輸入計算，輸入字段下通常會出現一些按鈕：

這些按鈕將對下一步給出建議。這個例子展示了按鈕step-by-step solution如何在筆記本中實現了Wolfram|Alpha Pro的分步求解功能，而且是增強交互式版：

單擊 related computations，您將看到可能要執行的各種計算建議：

比如建議對被積函數和積分方程繪圖：

建議進行級數展開：

注意到輸出下方有一個建議欄，列出此輸出可能的後續計算。例如，單擊 coefficient list 可查找係數列表：

現在新的建議出現。例如，單擊 total 可得到係數之和：

數學體驗

Wolfram|Alpha Notebook Edition 有很多功能來強化"數學體驗"。例如，單擊筆記本頂部的按鈕，您將獲得一個"數學鍵盤"，可用於直接輸入各種數學符號：

Wolfram|Alpha Notebook Edition 的基礎是 Wolfram 語言，它能處理的數學問題足以滿足世界頂級數學家的計算需要。但是擁有這些複雜的數學功能有時會讓學生感到困惑。所以 Wolfram|Alpha Notebook Edition 提供了很多方法讓"數學保持簡單"。例如，可以將設置調整為最小化複數的使用：

Wolfram|Alpha Notebook Edition 默認情況下還會執行以下操作：將積分常數添加到不定積分中：

順便一提，Wolfram|Alpha Notebook Edition 默認以"傳統教科書"的格式生成數學輸出。但在每個輸出旁邊總會有一個小按鈕，以便在"傳統格式"和標準 Wolfram 語言格式之間切換。

很多時候我們遇到一個函數，只想要繪出它的圖形，但在 Mathematica 或 Wolfram 語言中，您必須具體指定它。但在 Wolfram|Alpha Notebook Edition 中會自動選出一個繪圖範圍：

由於可以看到 Wolfram 語言代碼（包括範圍），因此很容易對代碼進行更改，指定自己希望的範圍。

如果想要通過交互式控件來更改函數的範圍或參數，該怎麼做？在 Mathematica 或 Wolfram 語言中必須寫一個Manipulate。但在 Wolfram|Alpha Notebook Edition 中，您可以使用自然語言構建整個交互式界面：

而且因為在 Wolfram|Alpha Notebook Edition 中 Manipulate 所涉及的計算直接在本地運行，不會受到網速影響，因此所有運算都可以全速前進。（此外，如果有一個很長的計算，可以讓它在計算機上運行，不會像 Wolfram|Alpha 那樣有時會超時。）

多步計算

Wolfram|Alpha Notebook Edition 的重要功能之一是，它允許您執行多步計算，與計算機來回對話，不斷引用之前的結果，而不只是做一次性計算：

通常只需要引用最新的結果，比方說，"plot it as a function of x"（將其作為x的函數繪圖）。但是，引用筆記本前面的結果也是很常見的。一種做法是使用自然語言 "the result before last"，或者使用結果對應的 Out[n] 標籤。Wolfram|Alpha Notebook Edition 還允許您設置變量的值，然後在整個會話中使用這些值：

也可以使用自然語言定義函數：

處理多步計算時往往會遇到很多複雜的設計和實現問題。例如，如果您有一個傳統的不定積分的解，其表示式會有積分常數，那麼在繪製結果時，如何處理該常數？（Wolfram|Alpha Notebook Edition將積分常數均設置為零，保證了圖形的一致性。）

在"對話"過程中明確所說的到底是什麼可能比想像的麻煩。如果您說「plot」，是要繪製最新結果，還是要求一個界面來創建全新的圖形？如果您使用了代詞，例如"plot it"，那麼意思會更明確。對於這樣的問題，Wolfram|Alpha Notebook Edition 可以使用其自然語言理解功能更好地處理。

Wolfram | Alpha Notebook Edition

看到 Wolfram|Alpha 被廣大學生使用，的確很令人欣慰。但大多數情況下，這種使用出現在課堂外。而 Wolfram|Alpha Notebook Edition 是一個能立即用於課堂上大學和大學預科課程的教學工具。它能夠簡化課程，強化理解，使抽象概念變得生動形象，實際上是為每個學生提供了一個基於課程的個人 AI 作為導師。

Wolfram|Alpha Notebook Edition 現已在所有標準計算機平台（Mac，Windows，Linux）上使用。（雲版本也將很快上線。）對於擁有完整 Wolfram Technology System 站點許可證的大學和學院，該產品已自動添加，廣大師生可以立即使用。對於擁有其他站點許可證的學校，則需要手動添加。K-12學校和初等學院可以通過課堂禮包或站點許可證的方式獲取。當然我們期待更多個人用戶（如教師、學生和業餘愛好者）來使用它。

（對了，如果您有 Mathematica 或 Wolfram桌面版，那麼在將來的版本中也可以創建集成了Wolfram|Alpha Notebook Edition功能的"Wolfram|Alpha 模式"筆記本。Wolfram|Alpha Notebook Edition、Mathematica、Wolfram Desktop、Wolfram Cloud、Wolfram Programming Lab等系列產品之間完美兼容，為用戶從校園教育到職業生涯提供無縫的體驗。）

與 Wolfram|Alpha 和 Wolfram 語言一樣，Wolfram|Alpha Notebook Edition 的功能將持續擴展。但我認為，今天它的出現已經是一個了不起的成就，必將對教育環境的革新產生非凡的影響。

31年前，我們推出了Mathematica（即今天的Wolfram語言）。10年前，我們發佈了Wolfram | Alpha。今天，Wolfram|Alpha Notebook Edition 橫空出世，我們將體驗一種全新的計算方法：由自然語言驅動的完整計算環境。它不會取代 Wolfram 語言 或 Wolfram|Alpha，但它定義了一個新的方向，讓強大的計算能力為廣大的普通受眾所用。