站在巨人肩上：从诺依曼谈人工智能 读书笔记5000字

作者：薛焕玉主编

本套《站在巨人肩上》丛书，共30本，每本以学科发展状况为主脉，穿插为此学科发展做出重大贡献的一些杰出科学家的动人事迹，旨在从文化角度阐述科学，突出其中的科学内核和人文理念，增强读者科学素养。

如今我们身处信息时代，但是我们有没有想过回头看看，看我们的先人是如何艰苦卓绝地创造出造福我们整个人类的计算机的？我们有没有想过环顾一下我们周围的环境，看看计算机是如何让我们的生活缤纷多彩、绚烂多姿的？我们有没有想过伸长我们的脖颈，去看看未来的生活将会变成什么模样？我很幸运能够读到如此言简意赅、短小精悍的计算机发展史。它语言简短有力却又不失人情冷暖；它排版简单却又分得清轻重缓急；它让我们能够站在巨人的肩膀上来看看这个人类创造的全新体系--计算机，并且隐约可见未来的繁荣模样。

说起计算机，就要说说我们的计算机之父--冯•诺伊曼。聪慧加上得天独厚的栽培，使得冯·诺依曼如鱼得水，茁壮成长，当学生时代结束的时候，他已经站在了在数学、物理、化学三个领域的前沿。而他在跨入职场的三年内便当上了教授，当时高级研究院聘有六名教授，其中包括爱因斯坦，而冯·诺依曼是他们当中最年轻的一位，当时他只有30岁。他的研究生涯精彩绝伦：1945年3月冯·诺依曼领导的设计小组发表了一个全新的存储程序式通用电子计算机方案——电子离散变量自动计算机（EDVAC）。随后于1946年6月，又提出了更为完善的设计报告《电子计算机装置逻辑结构初探》。同年7—8月间，他们又在莫尔学院为美国和英国20多个机构的专家讲授了专门课程《电子计算机设计的理论和技术》，他和他的小组的工作推动了存储程序式计算机的设计与制造，为计算机的发展奠定了坚实的基础。可惜这样一位聪明绝顶的天才却在1957年2月8日逝世，享年仅53岁……1949年，英国剑桥大学数学实验室率先制成电子离散时序自动计算机（EDSAC）；美国则于1950年制成了东部标准自动计算机（SFAC）等。至此，电子计算机发展的萌芽时期遂告结束，开始了现代计算机的发展时期。冯•诺伊曼被誉为计算机之父，可是当真正的计算机时代来临时，他却已经与世长辞……如果他能身处这个时代，又会创造出多么神奇的理论和机器呢？

当然天才不止有一位，在整个计算机发展史上可谓天才累累，比如还有这一位发明了加法器的帕斯卡，为科学界作出了许多巨大的贡献。作为物理学家，他不仅发明了密闭流体传递压强的定律——帕斯卡定律，还发明了注射器，改良了托里拆利的气压计，创造了水压机。作为一个数学家，帕斯卡开创了射影几何与概率论的研究，为微积分的诞生创造了预备条件，确立了数学归纳法在数学证明中的地位，由于创造机械计算机而成为近代计算技术的拓荒者。作为一名哲学家，他强调直觉优于演绎。他的散文在法国享有盛名，因而人们也称他为文学家。帕斯卡在计算机领域的卓越贡献在于他的数学科学的成就，帕斯卡从小体弱多病，他父亲疼惜他的身体，不让他学习数学，可是他却凭着对数学的敏感和热爱，终于让他的父亲妥协。由于他长期废寝忘食地钻研数学，使得他幼年患过的肺病和软骨症一再地复发，从18岁起他就天天生活在病魔的缠绕之下。可是，帕斯卡生活的时代是科学成就辉煌的17世纪，他沐浴着时代的霞光，以顽强的毅力从事着科学研究，始终同病魔进行着不懈的斗争。因而他在数学和物理学领域作出了杰出的成就，摘下了科学王冠上的一串串明珠。1642年，帕斯卡制成了世界上第一台能进行六位数加减法运算的手摇机械计算机。1662年8月19日，他在巴黎病逝，遗体葬于巴黎的圣爱基纳教堂。帕斯卡享年仅39岁……可以说帕斯卡用自己流星般光辉灿烂却短暂的一生照亮了世界。

或许真的是天妒英才，因为几乎每个为计算机付出辛勤汗水的科学家都命途多舛，冯•诺伊曼和帕斯卡均英年早逝，而制成计算机的莱布尼茨则更加委屈。莱布尼茨是德国的一位百科全书式的天才。他不仅是微积分的创始人之一，也是数理逻辑、计算机理论及控制论的先驱。他既是位大名鼎鼎的数学家，还是一位才华横溢的博学巨人。早在1673年，莱布尼茨就将1642年帕斯卡发明的简单计算器进行了改造，制成了能进行加、减、乘、除、开方的计算机。而后又独立创立了微积分的基本概念与算法，成为同英国的牛顿并蒂双辉共同奠定了微积分学基础的人。但是莱布尼茨也因为微积分发现的优先权问题，蒙受了长期的冤屈。甚至到1716年11月14日，莱布尼茨在汉诺威默默地离开人世的时候，朝廷竟不闻不问，教士们也借口说莱布尼茨是无信仰者而不予理睬。读到此处我不禁为他叫屈：学术界的精英一旦不被朝廷认可就会变得声名狼藉，凄惨去世！真是可悲、可叹……但是朝廷依旧无法抹杀莱布尼茨在学术界的成就与影响力，时间会证明一切，真理最终会呈现在世人面前！

计算机，从一个梦想变为现实，在这条布满荆棘的长路上洒下了无数人的心血。而研究了解析机的巴贝奇无疑是具有重大贡献的一位，同时也是最孤立无援的一位。1812年巴贝奇开始了制造差分机的工作。设计和制造机械式计算机在当时是非常复杂的事情。巴贝奇不但自己要制造单个部件，而且还要造一些机器来生产这些部件。尽管有着种种困难，巴贝奇在1822年还是制成了带有3个寄存器的小差分机。而后他又开始了更大规模的差分机的研制工作。他说服了英国皇家学会，得到了政府的财政资助。制造时间计划为3年，成本为3000英镑到5000英镑。 开始的时候，巴贝奇的周围聚集了一批有才能的工程师，他们共同为了新差分机的研制而努力奋战着。巴贝奇主要负责设计工作，并在制造过程中他不断地加以改进。然而进一步的工作遇到了很大的麻烦，主要是受当时技术水平的限制，机械加工难以达到差分机要求的高精密程度。转眼10个春秋过去了，可机器的研制成功仍然遥遥无期。为制造这台机器，政府已经投资了1.7万英镑，巴贝奇本人也花费了1.3万英镑。大量人力物力的投入却看不到一线希望，巴贝奇周围的人慢慢变得悲观失望，几乎所有的人都不再关心他的工作。到了1832年，事实上只有巴贝奇一个人还痴心于那台未完工的差分机。 巴贝奇孤军奋战，终于在1833年，在经历了11年的艰苦岁月后，才制成了机器的一小部分。开机计算后，其工作的准确性达到了计划的要求。这使得巴贝奇大为振奋，他重新树立起信心，期望政府能继续给予经济上的支持。然而政府的态度始终是消极的。到1842年，政府明确表示不可能再给予他资助了。巴贝奇竭力谋求社会对其新发明的支持，然而结果却寥寥无几。就这样，巴贝奇苦心经营的能执行计算程序、能完成操作要求的差分机就这样中途夭折了，他含辛茹苦孕育的这个婴儿虽然呱呱落地了，但却终究未能长大成人……当1871年年逾古稀的巴贝奇带着自己毕生为之努力奋斗却未竟的事业离开人世的时候，他也给后人留下了宝贵的遗产——几百张绘有几万个零件的图纸、30多种不同的计算机设计方案和一大堆工作笔记。他的贡献无法磨灭，所以我们也把他作为计算机的发明人之—。其实有时候我真的无法理解政府的一些做法，我们都知道科研具有不确定性，无法保证最终的成果，可是也不能就这样中途撒手不管吧？如果每个人都冷眼旁观，那我们的社会如何进步？况且巴贝奇自己也投入几乎全部积蓄，也有了一部分成果，虽然这项研究的预算已经远远超出预期，可是它未来的回报也是惊人的。就这样将巴贝奇连同他的研究弃如敝履，未免太过残酷。有句话说得挺对：伟大的人都是孤独的，这句话不无道理，因为能看到伟大的人太少，可以说是寥寥无几。繁忙的社会生活已经将人民大众的眼光局限于自己的利益范围之内，甚至都看不到潜在的自己的利益相关体……

就像美国电脑界有冯·诺依曼一样的伟大人物一样，在英国电脑发展的进程中，也有一个有巨大影响力的天才人物，他就是阿伦·图灵。 他对计算机技术的发展，有着无可替代的影响。 1931年图灵进入剑桥大学国王学院，开始了他的数学天涯。 二战期间，他因破译谜被授予帝国勋章。早在20世纪30年代初，图灵就发表了一篇著名的论文《论数字计算在决断难题中的应用》，他提出了一种十分简单但运算能力极强的理想计算装置，用它来计算所有能想象得到的可计算函数。图灵的这一思想奠定了整个现代计算机的理论基础。这就是电脑史上与冯·诺依曼机器齐名的图灵机。

有了前人的奠基，后来的科学家进步神速，其中最有才的便是发明Z计算机的朱斯。1934年，朱斯开始着手研制一种利用机械键盘的计算机。1938年，朱斯制成了第一台二进制的计算机——Z—1型计算机。其后又陆续研制出了Z-2、Z-3型计算机，其中Z—3型计算机是世界上第一台能自动完成一连串运算的计算机。它工作了3年，最终在1944年美军对柏林的空袭中毁于一旦。

作为一个计算机时代的人，如果可以，请牢记这一天，1946年2月15日，因为在这一天世界上第一台电子计算机诞生啦！这台电子计算机的名字叫电子数值积分计算机，简称ENIAC。它的问世标志着现代科学技术进入了一个新时代——计算机时代！当然，世界上第一台电子计算机的诞生不是偶然的，它是科学技术发展的必然产物。当时，真空电子管及电子线路的发明和发展为它提供了物质上和技术上的准备，数学理论和计算机理论的发展为它的成功提供了理论依据，一大批机电式计算机的出现为它积累了重要经验，更由于战争的急需和刺激以及大批工程技术人员和科学家的通力合作，加上决策者的远见和当机立断，这一切天时地利的条件就为第一台电子计算机的成功铺平了道路。而后世界上第一台存储程序式计算机EDSAC也相继问世。接着便是PC机开创了全新的微机时代，而CPU也迎来了它迅猛的发展历程。

而今，人工智能的概念已经广为流传，其实科学家早在计算机出现之前就已经希望能够制造出可能模拟人类思维的机器了。现在我们正在一步步走向人工智能时代。在此普及一下人工智能的概念：人工智能（AI）是计算机科学与心理学相结合而产生的研究用计算机实现人的智能行为和功能的一门学科。人工智能的智能范畴一般包括人的智能行为，如图像和声音识别、学习、计划、决策、解决问题、自然语言理解等；也可指人的内部认知反映功能和过程，如知觉、记忆、思维等。人工智能研究编制模拟上述行为功能的计算机程序。在这方面我们还要提到另外一个杰出的数学家，哲学家布尔，通过对人类思维进行数学化精确地刻画，他和其它杰出的科学家一起奠定了智慧机器的思维结构与方法，今天我们的计算机内使用的逻辑基础正是他所创立的。还有诺伯特·威诺（Norbert Wiener），他在反馈理论上的研究最终让他提出了一个论断，所有人类智力的结果都是一种反馈的结果，通过不断地将结果反馈给机体而产生的动作，进而产生了智能。以及在1955的时候，香农与一些人一起开发了The Logic Theorist（逻辑理论）程序，它是一种采用树形结构的程序，在程序运行时，它在树中搜索，寻找与可能答案最接近的树的分枝进行探索，以得到正确的答案。这个程序在人工智能的历史上可以说是有重要地位的，它在学术上和社会上带来的巨大的影响，以至于我们现在所采用的思想方法有许多还是来自于这个50年代的程序。当然，在人工智能研究得如火如荼的时候，也不乏有一些反对的、担忧的声音，对此费根鲍姆指出，反对人工智能的论点基本分为四类；一是攻击人工智能是江湖骗子，认为机器从来不思考；二是机器不会有独创性和自主性，因此机器不能达到人的创造性思维；三是目前还没有机器思维的先例；四是如果机器真的能思维，人工智能达到或超过人类自身的智能，机器人统治真人怎么办？我无法否认，这方面的担忧确实有很多，包括一些文学作品也以此为创作灵感，描绘出一部部人类灭亡的图景，可是，你能够阻止这方面的探索吗？像遏制鸦片一样将它完全管制吗？明显不能，那就顺其自然，让时间来证明一切吧，如果大自然的进化无法战胜人类的创作，如果人类真的要毁在自己手里，那也无可厚非，万物皆注定，一切皆随缘……