为了让电脑上的数学公式更好看,这件事折腾了快50年

📌 为了让电脑上的数学公式更好看,这件事折腾了快50年

【容易懂 Easy Know】
想像一下,把數學公式寫在紙上很簡單,但要讓電腦像印書一樣把數學公式排得漂漂亮亮就非常難。以前是用特別的機器印,後來發明了一種叫TeX的神奇程式碼,可以告訴電腦怎麼排公式,讓書變得漂亮。TeX有點複雜,後來有人發明了比較簡單的LaTeX,科學家們很喜歡用它來寫論文。不過LaTeX對很多人來說還是像一種外星語,寫錯一個地方就要花很久檢查。最近出現了一個叫Typst的新工具,希望能像玩積木一樣,讓寫數學公式程式碼變得更簡單,而且電腦跑得更快,希望未來能幫助更多人輕鬆排版數學公式。

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【總結 Overall Summary】
影片探討了數學公式在電腦上的排版問題及其歷史演變。最初,書籍印刷使用精密的熱金屬排版技術,能達到極高的公式排版品質,但效率低且耗時。七十年代出現的照片排版技術提高了速度,但在精細度上不及熱金屬排版。圖靈獎得主高德納因對其新書《電腦程式設計藝術》第二版低劣的排版品質極為不滿,加上看到同行使用電腦排版的新技術,受到啟發,決心開發一套電腦排版系統。

1978年,高德納開發了TeX系統,這是一種強大的排版語言,特別擅長處理數學公式。TeX使用特定的指令和語法來描述公式結構和排版細節,例如用反斜槓開頭的關鍵字表示特殊符號或結構,用大括號進行分組。雖然TeX功能強大,但其語法複雜且調整精細,對使用者要求較高。

為了解決TeX使用上的複雜性,萊斯里·萊波特開發了LaTeX,這是一套建立在TeX之上的巨集集,它提供了更簡潔易懂的指令,大大降低了排版難度。LaTeX因其優秀的數學公式排版能力和專業的輸出效果,很快在學術界特別是科學出版領域普及,成為事實上的標準,被各大科學期刊和出版社廣泛接受。

然而,即便簡化後的LaTeX,對於不熟悉其語法的使用者來說仍然具有挑戰性,需要學習大量指令且除錯不易,每次修改後需要重新編譯。進入網路時代後,LaTeX與網頁技術(如HTML)的相容性問題也浮現,需要借助MathML或插件來顯示公式。此外,其龐大的套件生態系統雖然功能齊全,但也帶來相容性衝突和體積過大的問題。

面對LaTeX的諸多痛點,來自柏林工業大學的計算機研究生勞倫斯和馬丁決定開發一套更現代、更簡潔的排版工具——Typst。Typst旨在結合LaTeX的強大功能與Markdown的簡潔語法,特別是簡化數學公式的寫法。Typst使用Rust語言開發,採用增量編譯,提高了編譯速度和使用者體驗。儘管LaTeX作為標準的地位根深柢固,改變使用者習慣需要時間,但Typst以其簡潔性和性能優勢,正在社群中快速發展,並為未來的科技文檔排版提供了新的可能性。

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【觀點 Viewpoints】
1. 紙本時代的熱金屬印刷技術在數學公式排版上有極高精細度,但效率低下,排版複雜公式困難重重。
2. 照片排版提高了印刷效率,但在公式排版精細度上不如熱金屬印刷,導致印刷品質下降,成為高德納開發電腦排版系統的直接動機。
3. 高德納開發的TeX系統是一種強大的電腦排版語言,特別擅長處理數學公式,使用獨特的指令語法來描述排版結構。
4. LaTeX是在TeX基礎上開發的巨集集,通過提供更簡潔的指令降低了TeX的使用難度,使其更容易被廣大學術用戶接受。
5. LaTeX憑藉其優越的數學公式排版能力和專業輸出效果,成為科學出版領域的事實標準,被學術界廣泛使用。
6. 儘管是標準,LaTeX仍存在語法複雜、學習曲線陡峭、除錯困難、編譯流程繁瑣以及與現代網路技術相容性不佳等缺點。
7. Typst作為一種新興的排版工具,旨在解決LaTeX的複雜性問題,提供更簡潔的語法(尤其針對數學公式)和更快的編譯速度,是LaTeX潛在的競爭者。

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【摘要 Abstract】
✅ 圖靈獎得主高德納因書本排版品質差而開發了TeX排版系統。
📌 熱金屬印刷排版精美但效率低,照片排版效率高但精細度不足。
💡 TeX使用特殊的指令和語法來描述數學公式排版。
👍 LaTeX是基於TeX開發的,大大簡化了排版指令。
📊 LaTeX成為科學出版領域廣泛使用的事實標準。
⚠️ LaTeX的語法對許多用戶來說仍然複雜難學。
🚀 Typst是一個新的排版工具,旨在提供比LaTeX更簡潔的數學公式排版和更快的編譯速度。
⏳ 改變LaTeX作為科學出版標準的地位需要時間和社群的接受。

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【FAQ 測驗】
1. 唐納德·高德納開發TeX排版系統的主要動機是什麼?
A. 提升印刷效率
B. 對新書的印刷排版品質不滿
C. 設計新的數學字體
D. 統一電腦程式碼格式
正確答案:B
解釋:影片中明確提到,高德納收到新書樣本後,因排版品質比舊版差很多而受到刺激,決定開發新的排版工具。

2. LaTeX 相較於原始的 TeX,最主要的優點是什麼?
A. 完全取代了 TeX 的所有功能
B. 提供了更簡單、更容易使用的排版指令
C. 只能用於數學公式排版
D. 支援即時預覽編輯效果
正確答案:B
解釋:LaTeX 是一個在 TeX 之上的巨集集,其主要目的是通過提供更簡潔的指令來降低 TeX 的使用門檻。

3. 影片中提到 Typst 這個新型排版工具的一個關鍵優勢是什麼?
A. 與 LaTeX 的語法完全相容
B. 只能在線上使用
C. 對數學公式的排版語法更簡潔且編譯速度更快
D. 由微軟公司開發
正確答案:C
解釋:影片強調 Typst 的目標是結合 LaTeX 的功能和 Markdown 的簡潔,特別提到其數學公式排版語法更簡單,並採用增量編譯提高了速度。

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https://youtu.be/RF9lcbSCfNg

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