计算机科学的前世与今生

你不懂的计算机

那么关于计算机的前世今生我们要从一只碗开始说起

这个碗是计算机历史上最伟大的奖项图灵奖(ACM)它给予在计算机历史上做出过杰出贡献的人,那么图灵是谁?为什么以他的名字来命名这个奖项?他做了什么?不要着急容我缓缓道来。

在此之前我们先聊一聊数学,在计算机诞生之前有过三次数学危机他促进了计算机的诞生。

第一次数学危机是在公元前500年由毕达哥拉斯学派提出“数是万物的本源事物的性质是由某种数量关系决定的万物由一定的数量比例而构成和谐的秩序”,毕达哥拉斯证明出了勾股定理来说明自己的观点正确。就在这个时候西帕索斯出来打脸提出“长为一的正方形其对角线长度为多少呢?”这个脸打的毕达哥拉斯措手不及直到两百年后才缓了过来。由此看出希帕索斯手上力气有多大。

这个时候欧多克索斯建立了一套完整的比例论,巧妙地避开无理数这一“逻辑上的丑闻”,并保留住与之相关的一些结论,缓解了数学危机。帮助毕达哥拉斯缓解了一下,但是就在欧多克索斯说了之后,立刻有人不爽,因为欧多克索斯的解决方式,是借助几何方法,通过避免出现无理数而实现的。这样不是按照逻辑学解决不靠谱呀,你是不是吹牛?

这个打脸事件一直持续到19世纪下半叶实数理论建立后,无理数本质被彻底搞清,无理数在数学中合法地位确立,才真正彻底,圆满的解决了第一次数学危机。

那末第二次数学危机是牛顿和莱布尼兹遭受到英国 (哲学家)贝克莱的打脸, 十七世纪牛顿和莱布尼兹都各自发现微积分但是两人理论都建立在无穷小之上,但是克壳来说“无穷小量在牛顿定理中一会是零一会又不是零,贝克莱嘲笑无穷小量是已死的灵魂。”这次打脸更狠疼了2个世纪。十九世纪的七十年代初,威尔斯特拉斯,柯西,戴德金,康托尔等人独立的创建了实数理论,在实数理论的基础上建立起极限论的基本定理,缓解了打脸的疼痛感。

但是这三个人比较闲,其中威尔斯塔拉斯打了之前所有学模型学的人的脸提出“一个处处不可微连续的例子,说明直观几何的思考不可靠,而必须经过严格的概念和推理。”。就在这时一代总结大佬出现,十九世纪下半叶,康托尔创建了著名的集合论。这时候很多人不爽纷纷指责总结大佬,怀疑此人传销头目根本不懂数学,于是该大佬死不瞑目。后来数学家们发现,从自然数与康托尔集合论出发可建立起整个数学大厦。一切数学结果可建立在集合论基础之上。此人原来真英雄。

1900年,国际数学家大会上法国著名数学家庞加莱;

“借助集合论的概念...我们可以建造整个数学大厦,今天,我们可以说绝对的严格性已经达到了..”一听这话很多人立刻心里不爽决心打bk(天津话)的脸为啥你这么权威好话都让你说了。

于是伯特兰·罗素出现了,他决心要打所有数学家的脸,他用一个故事委婉的打了所有人练说“塞尔维亚有一位理发师,他只给所有不给自己理发的人理发,不给那些给自己理发的人理发。问:他要不要给自己理发?”罗素饽论《S由一切不是自身元素的集合所组成,罗素问:S是否属于S。》

德国数学家、逻辑学家弗雷格回忆当时情形,“一位科学家不会碰到比这个更加尴尬的事情了,在他即将结束他的工作时,基础崩溃了,罗素先生的一封信正好把我至于这个境界。”打脸呀赤裸裸的打脸,于是1931年库尔克·哥德尔代表所有数学家服软,任何一个数学系统只要他从有限的公里和基本概念中推导出来并从中能推证出自然数系统,就可以在其中找出一个命题,对于他我们既没有办法证明又没有办法推翻。---------哥德尔不完备性定理。哥德尔不完性定理的推论证明数学基础的争论,把数学彻底的形式化是不可能实现的。

从上面三次数学打脸时间来看数学家们都喜欢用模型,集合来证明数学于是。。。。

一代传奇图灵出现了,1912.6出生中学期间获得国王爱德华六世数学金盾将,1935年被选为剑桥大学国王学院院士,1936年5月他提出图灵机,1938年5月获得普林斯顿大学博士学位,1938-1945年参加二战做密码破译工作,1946获得不列颠帝国勋章1950年提出图灵测试,1950年10月发表论文机器能思考吗(人工智能),1951年选为皇家学会会员(家族中第四个获得的)1952年写出国际象棋程序,1954年逝世。---彪悍的人生不需要解释

图灵运用布尔型(0或者1)运算做出图灵机,图灵机由一个读写头一个程序读入一个输入条组成

这个就是图灵机原型了,应为简单,强大,可实现三个概念发展成为现代计算机。

早期的中国古代用算盘作为计算工具,过来是机械计算,然后才到图灵机。

那么第一台计算机就是帕斯卡做的但是只可以实现加减法是一种系列齿轮组成的装置,依靠发条的转动用专门的铁笔拨动转轮以输入数字开始只能够做6位数加法或者减法。1958年后又发现了更早的计算机是一个德国佬做的叫做切克卡德,与开普勒是挚友为了好基友过生日于是自己创造了一个计算机送给他帮助他研究天文.....(科学家的世界不太懂啊)这个计算机这个计算机可以做6位数加减法还设置了溢出的响铃机制。

莱布尼斯1673年他在帕斯卡加法器的基础上,建造了一台能够进行四则运算的机械计算机械,轰动整个欧洲任然用齿轮及刻度盘操作,计算结果可以达到16位。(虽然被打脸但是依旧强势)

工业革命时期1822年英国科学家巴贝奇制作出了差分机他可以处理3个不同的5位小数,加上科学家瓦特的神助攻(蒸汽动力),1834年他准备把机器分成三个部分堆寨,计算器和控制器然后运用蒸汽启动,计算用的程序和数据存储到穿孔卡片上面。

紧接着第一个女程序出现了,阿达·奥古斯塔,写出了人类历史上第一批计算机程序。

没错,第一批计算机程序是女程序员写的。

接着统计学家霍列瑞斯,这个人比较懒不喜欢算数嫌麻烦在政府机构上班进行人口普查,在美国人口普查1880年的人口普查1887年才能完成1890年的人口普查1900年才可以完成,懒惰的他制作出来一个Hollerith制表机,6个月就完成可1890年的人口普查数据汇总,于是又在国企混了两年,感觉国企不太爽于是辞职回家创业。

1896年,hollerith成立“计算制表记录公司”,1924年感觉这个名字太low不够霸气于是改名为“国际商用机械公司”(IBM),1935年IBM制造了IBM601穿孔卡片式计算机,能够在一秒之内做出乘法。

1934年德国攻城狮楚泽(k·Zuse)以继电极为主要原件开始研究计算机,1941年做出了名字叫Z3的计算机,他是世界第一台可编程计算机,可处理7位指数,14位小数,试用大量的真空管每秒3到4次加法运算一次乘法运算需要3到5秒。

194年在宾夕法尼亚大学的摩尔实验室里面J.Mauchly和J.Eckert完成了ENIAC(Electronic Numeric Integrator and Computer)计算机规模及其庞大重30吨长30米高3米占地面积170平方米,用了17468只电子管,7200个二极管,70000多电阻器10000多个电容器,6000只继电器,电路焊接点多达50w个,5000次加法可以在3/1000秒内完成。

这是有出现了一场专利之争1939年约翰.阿塔纳索夫制作出了ABC计算机的一台样机,并提出以二进制作为逻辑计算和存储,并采用电子控制。1941年6月ME兄弟去看了约翰并参观了快要完成ABC计算机,于是有了灵感...于是1973年三人开始争夺专利上诉了50多次,最终约翰.阿塔纳索夫(Atanasoff)称为电子计算机之父,但是第一台计算机还是ENIAC。

1945年三月冯诺依曼来到学校和ME讨论计算机讨论了两天自己有了灵感于是创造了EDAC在1952年完成,他是世界上第一台存储程序计算机是现代计算机原型和范本。

接着更具摩尔给出的摩尔定律,经历了第一代电子管计算机,第二代晶体管计算机当时产产生了操作系统和高级编程语言(Fortran、cobol),第三代集成电路计算机这时候c语言产生了,操作系统也可以移植了,到第四代大规模集成电路20世纪70年代至今。因为工业水平的原因和摩尔定律在一个芯片上集成晶体管数量和制程都达到一个瓶颈。

难道计算机发展就止步于此了吗?不会!

那么未来计算机到底是什么样子能?

1982年理查德费曼在一个著名的演讲中提出“利用量子体系实现通用计算”,他发现模拟物理量子计算所需要的计算能力远远超过物理计算机所拥有的能力,那么我为什么不做一台量子组成的计算机?大家都知道在电子计算机中两个电子比特某一时刻只能存储一队电子“0”或者“1”,但是两个量子比特可以存储4对0和1。就这样300个量子比特可以计算2的300次方(差不多是宇宙原子总和),经典计算14亿个晶体只用16个量子就可替换。

依据这个科学家开始研究原子计算机,但是原子与外界环境相隔离才可以保持好的相干性,但是你只有对量子进行操作才可以计算,这两点产生了矛盾,于是科学家们基于超导,光量子量子电动力学开始研究,终于在2009年11月美国国家标准技术研究院制造出了有2个量子比特的可编程量子计算机有两个镁离子和两个铍离子组成每个量子逻辑门准确率达到90%但是结合在一起只有79%。但是大量运算微小的精度都可能达到巨大的损失,比如在一条很长的公路上笔直的滚动一个小球刚开始可能变化只是微小的但是当滚动距离变得原来越长偏离目标也就越大。

2011年5月德国马克思普朗格,首次实现用单元子存储量子信息2010年11月IBM托马斯沃森研究中心结合一支强大的研究团队对量子计算机进行深入研究,于此同时加拿大D-wave公司也在制作他们的量子计算机。2012年2月该团队制造了一个可以容纳3个量子比特的硅芯片上,并且可以执行与非运算,成功率达到95%。

最终在2011年5月加拿大D-wave公司制造出全球第一台商用实用量子计算机,售价高达1千万美金。2013年5月美国大学空间研究会、美国航天局、谷歌共同建立人工智能实验室,并为美国航天局艾姆斯研究中心购买了D-wave一台原子计算机,那么量子计算可又有哪些领域能施展才能?语音搜索,气候变化,图像搜索病毒分析,星系碰撞等。

中国至今还是空白。。。

但是我国经典计算机神威太湖现在是世界第一。学习计算机的都会有很多苦恼...

分享一些被问到你学的是计算机的糗事:

故事1

同学A:你大学学的啥? 同学B:计算机;

同学A:是黑客吗?会盗QQ号不?同学B:不会;

同学A:那还学啥计算机...同学B:......;

故事2:

同学A:你大学学的啥? 同学B:计算机;

同学A:我的wifi密码忘了你会跳吗?同学B:192.168.1.1就可以了;

同学A:好厉害呀!你会刷钻吗?同学B:.....

故事3:

同学A:我记得你大学学的计算机?同学B:是的

同学A:手机系统会装不?同学B:...

故事4:

同学A:我记得你大学学的是计算机吧?同学B:对,我学的类脑计算也就是你们常说的人工智能;

同学B:.....我想卖个新电脑能帮我DIY一下吗?计算机科学分类很多

计算机水深且行且珍惜

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