漫游计算机世界(1)

导读——人机大战

1997年5月3日至11日,蝉联12年国际象棋世界冠军的卡斯帕罗夫与IBM公司研制的巨型计算机深蓝进行了一场6局的人机大战,看看下图卡斯帕罗夫的表情,你就知道比赛结果了,卡斯帕罗夫以2.5分比3.5分的总成绩败给了深蓝。

2011年2月14日,IBM的计算机Watson继续挑战人类,这次的挑战项目是知识竞赛,它的对手是知识竞赛电视节目“Jeopardy!”有史以来最强的选手Ken Jennings和Brad Rutter,这3个“人”抢答主持人提出的各种稀奇古怪的问题,问题涉及历史、时事、科学、艺术、体育、地理、流行文化、文学与语言、文字游戏等,结果Watson以大比分遥遥领先。

不是人脑不聪明,只是电脑太疯狂。下面我们先来回顾计算机的故事。

1.1  计算机的前世、今生、来世

从起源中理解事物,就是从本质理解事物。

——杜勒鲁奇

你对以往知道的愈多,对未来就看得愈远。

——温斯顿·丘吉尔

地球的任何一部分历史,犹如一个士兵的生活,由长期的无聊和短期的恐怖组成。

——德雷克·V·埃基尔

佛家喜欢谈三世,即前世、今生和来世。今生过得不好,那是因为前世造孽了,不过你也用不着气馁,如果今生好好修行,来世还是可以过好日子的。杜勒鲁奇说,从起源中理解事物,就是从本质理解事物。我们也沾沾佛祖的光,来谈谈计算机的三世。

1.1.1  计算机的诞生

1.计算机之父

计算机的家世很混乱,因为有3个人都被人们称为“计算机之父”。他们分别是:查尔斯·巴贝奇(1791—1871,英国人),约翰·冯·诺依曼(1903—1957,匈牙利人,美籍),阿兰·图灵(1912—1954,英国人)。其中冯·诺依曼作为“计算机之父”的知名度最高。

与其浪费时间争论谁做的贡献多一点,不如了解他们都做了哪些贡献。央视《对话》栏目在一期节目中邀请了《功夫熊猫》的导演,当主持人称呼他为“功夫熊猫之父”时,他谦逊地说,我更像是功夫熊猫的叔叔,很多的人一起完成了这项杰作。

计算机不是一个科学发现,而是一个科学和工程结合的系统工程,是无数人共同努力的成果,因此,我们将那些做出突出贡献的人尊称为“计算机之叔”或“计算机之婶”可能更为合适。

2.从计算器到计算机——一字之差,天壤之别

计算机的主要工作就是计算,不管是看视频还是上网,都离不开计算。历史上和计算机最接近的东西,当属计算器。

1642年,法国大科学家帕斯卡发明了加法器,我们在高中学过他的帕斯卡定律。1673年,德国大科学家莱布尼兹发明了乘法器,后来经不断改进,能进行加、减、乘、除、开方全套运算,我们在大学学微积分时听过他的名号。 

计算机相比计算器,最大的不同在于它的程序思想。

看帕斯卡笑话,回顾高中物理

一群伟大的科学家死后在天堂里捉迷藏。轮到爱因斯坦抓人,他数到100睁开眼睛,看到所有人都藏起来了,只有牛顿还站在那里。爱因斯坦走过去说:“牛顿,我抓到你了。”牛顿:“不,你没抓到牛顿。”爱因斯坦:“你不是牛顿你是谁?”牛顿说:“你看我脚下是什么?”爱因斯坦低下头看到牛顿站在一块长宽都一米的正方形的地板上,不解。牛顿:“我脚下这是一平方米的方块,我站在上面就是牛顿/平方米,所以你抓到的不是牛顿,你抓住的是帕斯卡。”——引自网络

3.程序思想的来源

1801年,法国人约瑟夫·玛利·亚卡尔创造性地制造了一台织布机。这本来和计算机没有什么关系,不过这台织布机十分的巧妙,它织出来的花样可以通过一串卡片上的孔来决定,人们事先在卡片上打孔来设计织物的花样,机器就可以织出这种花样,颇有点通过软件来控制计算机的概念。这个发明对后世的计算机影响重大,打孔机控制技术就被应用到早期电子计算机的输入设备上。也有人说,计算机是织布机的后代。从这里我们可以看出,创新并不是指完全发明新的东西,把一个领域中的东西搬到另一个领域,也是一种非常好的创新。

4.计算机第一人

真正开始研究计算机和去实现计算机,当从英国人查尔斯·巴贝奇开始。巴贝奇在他的自传《一个哲学家的生命历程》里,写到了大约发生在1812年的一件事:

“有一天晚上,我坐在剑桥大学的分析学会办公室里,神志恍惚地低头看着面前打开的一张对数表。一位会员走进屋来,瞧见我的样子,忙喊道:‘喂!你梦见什么啦?’我指着对数表回答说:‘我正在考虑这些表也许能用机器来计算!’”

巴贝奇的第一个目标是制作一台“差分机”,那年他刚满20岁。10年后,1822年,差分机初战告捷,运算精度达到了6位小数。巴贝奇进一步酝酿运算精度为20位的差分机,然而,当时的机械加工工艺远无法支撑这么高的精度,因此该项目以失败告终。

差分机失败后,巴贝奇提出了一项新的更大胆的设计。他最后冲刺的目标,不是仅仅能够制表的差分机,而是一种通用的数学计算机。巴贝奇把这种新的设计叫做“分析机”。他从法国人约瑟夫·玛利·亚卡尔发明的提花织布机上获得了灵感,分析机设计闪烁出了程序控制的灵光——它能够按照设计者的旨意,自动处理不同函数的计算过程。

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