20170910《计算机：一部历史》

缘起

• 忘记啥时借的了
• 20170903开始看第1个番茄钟，从17-41/331，全书计划14个番茄钟。
• 作者 Peter J.Bentley，顾纹天译。中国工信出版集团的 电子工业出版社。
• 2015年3月第1版，2015年3月第1次印刷。
• 2017-09-10全书看完，花了10个番茄钟，算是复习了一下计算机基础知识吧。

内容

• 目录

中文版序

• 2013年，国防科大研制了---天河二号。

引言

• 无标题
  • 以自己下单点外卖为例。
• 揭秘计算机
• 计算机科学
  • 计算机科学是用数学和工程学谱写出来的美妙音乐。
  • 24岁的图灵在1936年提出的。

chap1 你会计算吗？ 17/331

• 无标题
  • 1926年，英国煤矿工人罢工，14岁的图灵骑车去 谢伯恩男子中学，父母在印度，他和哥哥约翰寄宿在英国，1926年时，父亲才退休回到英国。
  • 在寄宿学校的预科班，遇到了 Christopher Morcom，不幸的是Morcom得了牛结核病而早逝，Morcom申请成功了三一学院，而图灵并没有，在下一年度时，图灵申请上了国王学院。
  • 1934年，图灵顺利从剑桥毕业，他的学习方法是 他在得到一个问题时，总是先自己做一遍，然后才看别人的答案。
• 探索不可能解开的谜题 24/331
  • 罗素悖论
  • Kurt Godel 和 Bertrand Russell
  • 1928年 David Hilbert提出的“Entscheidungs problem”（“判定问题”）。
• 永不停机的图灵机
  • Alonzo Church
• 图灵的贡献
  • 1936年，Turing去普林斯顿师从Church完成自己的博士学业。
  • 1938年，Turing回国后，破解了德国的 Enigma加密系统。
• 复杂即是简单
  • 理论计算机科学家 Robin Hirsch认为世界上存在三种类型的事物
    • 理论上可能做到，但却无法解决
    • 实际上可能做到
    • 理论上可能做到，但在实际上却未必可能做到。
  • 我们不想把时间浪费在解决不可能解决的问题上，但我们很乐意花时间提高自己的能力，对难度极大的问题发起挑战。
  • 时间复杂度 43/331( 我竟然通过看这，复习了一遍时间复杂度。 )
    • 如果完成排序的时间仅仅取决于n的数值，那么算法的时间复杂度为o(n);
    • 如果你把每一个排序对象都与其他对象进行比较，那么算法的时间复杂度为o(n(n-1))，即o(nn)；“冒泡排序”的平均时间是这
    • **目前最佳的排序算法平均时间复杂度为o(nlogn)，“快速排序”就是这时间
  • 算法之所以在理论计算机科学领域举足轻重，不仅仅是因为我们可以借此让软件运行得更高效，而且还因为它能够告诉我们，从实际角度看，哪些问题容易解决，而哪些问题难以攻克。
• P是否等于NP？ 44/331
  • Landon T.Clay公布了千禧年大奖难题，Grigoriy Perelamn博士解了其中的一道。
  • P类问题可以通过 多项式时间算法来解决。换句话说，凡是可以用o(nx)算法解决的问题都是P类问题。
  • NP类问题 我们可以很快地检验出候选解是否正确，但要找到完美的解法比登天还难
  • 布尔可满足性问题（Boolean Satisfiability） Daniel Hulme主要研究这
• 预言及其他复杂性问题
  • 莱斯定理（Rice's theorem）
  • 柯尔莫哥洛夫复杂性（Kolmogorov complexity） “有损压缩”的例子
• 理论前景
  • P=NP这道难关一旦被攻克，计算机的性能和效率必将提升一个台阶。

chap2 一次性的计算 57/331

• 无标题
  • 1943年turing在Bell Telephone Laboratories遇到了 Claude Shannon，比Turing小4岁，Turing看问题主要从数学的视角出发，而Shannon（香农）的视角完全不同。
• 逻辑思维
  • 布尔逻辑（George Boole)，Shannon取得的突破在于，他注意到，逻辑和开关电路具有共同的本质。
    • 以“继电器和开关电路的符号分析”（A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits）的研究成果为基础，完成了他在MIT的硕士论文。
    • 24岁时，香农写了一篇博士论文，从代数学的角度描述遗传学和进化论。
    • 博士毕业后，作为National Research Fellow，在普林斯顿高等研究院Institute for Advanced Study学习了一年，他接触到了世界上最顶尖的人才，Hermann Weyl，Einstain，Jonh von Neumann。
    • 1941年，进入贝尔实验室。
  • 制造大脑
    • 1943年，Turing回到英国后，Jonh von Neumann（冯.诺依曼）从美国来到英国。
      • 1903年，Jonh von Neumann出生于布达佩饰。（1913他的父亲买了一个爵位，从此他们的名中多了一个冯字。）
      • 1926年，拿到了化学工程学位，同一年又在布达佩斯大学拿到了数学博士学位。
      • The Electronic Numberical Integrator and Computer （ENIAC）
      • Electronic Discrete Variable Automatic Computer （EDVAC）
      • “关于埃德瓦克的报告初稿”（First Draft of a Report on the EDVAC）
  • 数字大脑的解剖 74/331
    • 五大部件的设计
  • 猝不及防的结束
    • 1951年，埃德瓦克才被制造出来。
    • ECP（Electronic computer project）的成果被广泛共享，使IBM学到了关键技术。
    • 1957年，Jonh von Neumann去世，在硅芯片问世两年前。
  • 摩尔定律
    • Robert Noyce发明了硅芯片，直到1968与 Gordon Moore创建了英特尔。
    • RAID技术是 Dave Patterson发明的。
    • 2010年底，天河-1A超级计算机诞生，耗资6亿人民币，每年的维护成本约1.4亿，占地1000平方米。
  • 并行化是计算机的未来
    • 继续摩尔定律的话，一个体积较大，而且精密复杂的处理会在运转过程中发热，毕竟没人愿意被烫到。
  • 超越冯.诺依曼
    • 仿生计算机

chap3 二进制数字中的生活 101/331

• 无标题
  • “奇偶检验位”，会在正常的每个字节（8位）后面又额外增加一位。
  • 莫里斯.威尔克斯也和香农在摩尔学院听课，不过威尔克斯是从英国去的。
  • 水银延迟线 剑桥大学的 电子延迟存储自动计算机（Electronic Delay Storage Automatic Calculator）
• 学习计算机编程
  • 威尔克斯的团队已经想到通过 子程序的方式解决复杂问题。
• 攀登更高峰
  • 1951年，计算机开始搭载好几个层次的软件
    • 第一层是微代码，它完全依赖于芯片内部的硬件连接
    • 第二层是机器代码，它比微代码更抽象一些
    • 第三层是汇编语言，它比机器代码可读性稍强
  • 1957年，IBM的 John Backus发明了另一种编译型高级编程语言，称为 FORTRAN。
• 数据库
  • 第一代数据库是20世纪60年代问世。
  • 第二代数据库就是关系型了，由IBM的英国员工 Edgar Frank "Ted" Codee发明。
• 软件危机
  • 1968年第一次软件工程大会。
  • 信息隐藏的概念是由帕纳斯在1972年提出，它在ADT领域得到了进一步发展，并影响了大多数现代编程语言。
  • Wirth's Law 软件变慢的速度永远快过硬件变快的速度。
  • 萨默维尔
• 虚拟技术的未来
  • 优化软件就相当于优化一切

chap4 响彻世界的声音 145/331

• 无标题
  • Peter Kirstein还跟香农下过象棋。
  • 香农为了解决通话过程中的噪音问题，提出了信息论，还是用二进制的方式。
  • 香农的《通信的数学理论》（A Mathematical Theory of Communication）为全新研究领域奠定了基础，这个研究领域称为 信息论。
  • 1949年结婚，2001年逝世，享年84岁。
• 架设计算机的桥梁
  • 1937年柯尔斯坦在德国出生，1936年母亲移民英国，1937年全家移民了。
  • Vint Cerf后来成为了互联网之父。
  • 1973年7月25日，伦敦连上了阿帕网。
• 多元网络的兼容并包
  • 1978年，柯尔斯坦和瑟夫发表了一篇论文，讨论不兼容网络的连接问题，这是世界上第一篇关于此类话题的论文。
• 网络编址，编织成功的未来
  • ip地址的枯竭，dns
• 万维网的扩张
  • Tim Berners-Lee1955年出生于伦敦，父母都是数学家。为万维网的诞生立下了三大不可埋没的功劳
    • 第一个：他提出了一个重要的思想：每个文档或图片都应该有自己的标识符，正如每台计算机在互联网中都有自己的标识符。即 URL
    • 第二个：发明了一种特殊的高级语言, HTML。
    • 第三个：发明了超文本传输协议，HTTP。
• 编织错综复杂的网络
  • 网络安全理论的起步，离不开两名先行者--克劳德.香农和艾伦.图灵取得的突破性成果。
  • 保证网络安全的三种方法
    • 第一种：把软件设计得无比复杂
    • 第二种：采用密钥保证信息安全
    • 第三种：非对称密钥加密（公开密钥加密）RSA体系。
• 形形色色的网络诈骗 186/331
  • 库尔图瓦 到目前为止，身份验证比信息加密重要得多
  • 为了换取网络安全，我们愿意在多大程度上牺牲隐私？
• 数字生活
  • 以后电话线这样的应该不存在，用户的声音以数据的形式在互联网上传输。

chap5 计算机把我弄哭了 195/331

• 无标题
  • Douglas Engelbart1925年出生于波特兰市，在三兄弟中排行第二。
  • 1962年，Engelbart将自己的想法写成正式的文稿，《增强人类智能：一个概念框架》（Augmenting Human Intellect:A Conceptual Framework）。发明了计算机鼠标。
• 图形用户界面的诞生
  • 1977年Engelbart被解雇，进入了施乐Xerox的帕罗奥多研究中心（Palo Alto Research Center）。
• 用第二双眼看世界
  • 伊凡.苏泽兰，年轻的时候和哥哥一起给 Edmund Berkeley打过零工，然后见过香农，后来由香农去了MIT的计算机系读博士。
  • 尝试了虚拟现实技术，很多计算机图形学的大牛都是他是学生。
• 相片与网络 214/331
  • 但总体来说，整个计算机图形学体系还只是基于两个简单的概念：位图和矢量图。
  • 位图就是数码相机拍出来的相片，它由像素组成，每个像素都被分配值，放大后会变得模糊不清。
  • 矢量图是计算机严格按照运算结果实时绘制出来的。
  • 用矢量网格图形进行三维建模，然后将精美的位图图案“粘贴”上去。
• 亦真亦幻的世界
  • Jaron Lanier继续了苏泽兰1968年搞的虚拟现实。
  • 很多虚拟现实研究人员采用了 洞穴状自动虚拟系统（Cave Automatic Virtual Environment）
    • 虚拟现实的场景还是会让人产生真实的心理活动和恐惧感觉；这样在认知神经科学领域得到日益广泛的应用。
  • 增强现实（augmented reality）：就是将虚拟的人或物品叠加到用户看到的真实影像上。
• 重要的不是做什么，而是怎么做
  • 人机交互领域的科学家分为三类
    • 第一类是认知科学家，他们着眼于人的思考方式及人与技术的互动过程
    • 第二类科学家着眼于人的因素，他们研究的问题是，人类为了提高技术设备的性能、安全性和用户体验而与周边环境采取了哪些互动
    • 第三类科学家关注的问题是，怎样才能设计出更好的软件界面或外设，使之满足用户的所有使用需求。
  • 想想每周在登录系统上花费的大量时间
  • 要想设计出伟大的产品，往往需要尽量减少累赘，追求简约、利落的效果。--萨斯
• 计算机：人的宠物
  • 情感计算着眼于用户与新界面和设备互动时的体验
• 人机一体化

chap6 构建仿生学大脑 237/331

• 无标题
  • 第8届控制论大会上，香农演示了 Theseus这处系统，用于在迷宫中寻路。
• 教计算机下棋
  • 1950年，香农写了一篇论文，讨论会下棋的机器。
  • 最小最大算法，同时还发现了两种类型的博弈算法（暴力搜索，启发式搜索）
• 人工智能的诞生
  • Turing不擅长制造设备，他更加注重的是理论思辨，写了一篇论文《计算机器与智能》（Computer Machinery and Intelligence）
  • 1956年,在Dartmouth College召开了一个月的集体研讨会，确立了 人工智能这个词。
  • 科学家为计算机智能的发展方向争论不休，他们分为三派
    • 以麦卡锡为代表，认为逻辑推理是计算机智能化的必由这路
    • 以麦卡洛克、皮茨为代表，认为构建神经元模型才是正道
    • 以明斯基为代表，认为计算机要想实现智能化，就必须首先具备现实世界的知识。
• 人工智能的兴起
  • 马文.明斯基1927年出生于纽约。哈佛大学。去普林斯顿读的博士，冯.诺依曼是答辩委员会的成员，当时的系主任是 Albert Tucker。
    • 博士论文研究的是，怎样才能让人工神经系统学会学习。
  • Hebbian learning的理论：如果两个神经元同时被激发，它们之间的联系就会强化。
  • 1969年出出版《感知起：计算几何学导论》（Perceptrons:An Introduction to Computational Geometry）
  • 20世纪80年代末迎来了第二个冬天。
• 自下而上的人工智能
  • MIT的 Rodney Brooks撰写了题为《大象不会下棋》。
  • 20世纪90年代初 Stewart Wilson发表了一篇论文《人工动物：实现人工智能的必由之路》
• 适应，自然选择的产物
  • 约翰.霍兰德
• 学习如何学习，预测如何预测
  • 遗传编程
• 充满变数的未来
  • 代理人基（agent-based model）模型：这种新型人工智能对一系列问题建模。
  • 用简单的规则创造复杂的事物（复杂的经济活动是由无数较为简单的交易活动构成的。）
  • 计算机科学家对于人类如何思考，为什么思考的问题提出了自己的假设。然而，很多深层次的哲学问题依然存在。
  • 虽然前进的道路只有一小段是明晰的，但纵使是这一小段探索的道路，也充满了艰险的挑战。 --艾伦.图灵

chap7 计算机改变了我的生活 285/331

• 无标题
  • 艺术家用计算机进行艺术创作。
• 计算机的创造力
  • 莱瑟姆，出生于1961年，考取牛津大学，研习艺术。后来进入学术界，继续其实“形状生长与变异子”的研究方向。
• 计算生物学
  • “很明显，生物信息学与我们通常意义上说的‘人工生命’存在交集。---霍吉维格。
    • 生命是如何从非生命物质中产生的？它们是如何进化的？简单的相互作用是怎么导致如此复杂的生物行为的？
  • 建模的诀窍在于你必须首先收集大量的原始数据。
• 计算机医学
  • X射线；超声波；闪烁造影术
• 计算机侦探
  • Searchspace
  • 对于商业组织来说，通才系统并没有什么价值，但是，只要系统具备快速学习并通晓一门专业知识的能力，它就能赢得市场青睐。

译后记 329/331

• 这是一本计算机科学史的入门级读物。作者写了自己翻译过程中的梗概。

收获

• 前5章基本上能看懂，以及知道。chap6的人工智能领域以及分支我感觉我是错过了，我没这个方向，也没有机器学习和深度学习看几篇论文啥的。
• chap7中的计算生物学真的是没什么概念，完全看得一头雾水，头脑里并没有留下什么知识。