孩子们,让我们来一次计算历史的穿越冒险吧!

前些天,儿子元宝和爸爸一起在客厅里看电视,电视里一个情节吸引了元宝,里面演的是一个古代先生模样的人,拿着一根根同样长短和粗细的小棍子,放在桌上摆弄着……元宝对那些小棍子很感兴趣,就和他平时在学校里用的教具里的小棍子很类似。

于是元宝问爸爸说:“那是什么?“

爸爸回答说:“是算筹。“

元宝很疑惑,再问爸爸:“算筹是什么东西?“

“算筹啊,算筹就是计算用的东西啊。”爸爸回答。

“计算?计算不是有计算器吗?要不用手机也行啊。”元宝天真的说。

啊!这一下子可是把爸爸给问住了。因为只要回答下去,这个对话是终结不了。于是,爸爸来到书房向我求助。我想,那还不简单,找本书给孩子讲讲就行了呗。

这一找,我们发现介绍这一类关于数学历史的书籍还真不少,可是不是太深奥,就是太难懂,最后我们终于发现了一本适合我们家孩子的书籍。这本书里面不仅讲述了历史上的计算问题,以及解决了这些问题的聪明人的故事。同时也是一本介绍计算思维的百科书。全书分为14章,涵盖了从算筹的出现到计算机的发明,再到人工智能的发展及量子计算机的展望等诸多内容。

这本书就叫《聪明简史:历史中的计算思维》。这本书是大开本的绘本,采用手绘卡通的方式,画风有趣,文字言简意赅,生动活泼,而且书中包含了多个令人震撼的跨页场景和上百幅精美的插图,非常适合亲子共同阅读。

历史上“聪明人”解决难题的故事

从古至今,人类历史的长河中涌现出了许许多多的聪明人,他们用一个接一个的发明解决了一个又一个问题。

就拿算筹来说吧。在人类早期,人们不知道什么是数学的概念,那么他们又是怎样计算和记录信息的呢?根据周易载:事大,大结其绳,事小,小结其绳。打一个结来记录一个事物的数量,这也就是我们所说的“结绳记事”了。

可是渐渐的,人们发现这种方法太不方便了。将军如果在沙场上点兵,那要打多少绳结啊?一片大果园,果树上的果子成熟了,用多少绳结才能数出来数量啊?每次过城门时,都需要计数货物的数量,如果货物数量很多,绳结会不会比货物还要多啊?

于是,我国古代智慧的劳动人民发明了“算筹”。古代的算筹是一根根同样长短和粗细的小棍子,一般长为13--14cm,径粗0.2~0.3cm,多用竹子制成,也有用木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的,大约二百七十几枚为一束,放在一个布袋里,系在腰部随身携带。

计算的时候,可以依据规则摆放小棍子,从右到左,纵横相间,可以用算筹表示出任意大的自然数了。算筹,是在珠算发明以前中国独创并且是最有效的计算工具。

利用算筹,大数学家祖冲之经过无数次的精密计算,终于算出了更精确的圆周率数值,精确到了小数点后第7位。而在世界历史上,直到16世纪,才有阿拉伯的数学家打破了这一纪录。

再来说一说电脑的发明吧。电脑的学名为电子计算机,是由早期的电动计算器发展而来的。在历史上人们很早就开始尝试制造可以自动计算的机器了,可是当时的机电计算机不仅笨重而且计算复杂,就算计算一个火炮的弹道都需要几个月的时间,战场上的士兵们可等不了那么久啊。

于是在1946年世界上第一台通用电子计算机ENIAC诞生了。有了它,弹道瞬间就计算出来了。它实现了计算技术历史性的突破,帮助人们完成了大量计算任务。

但是ENIAC体积非常庞大,耗电量也非常惊人。最初ENIAC的程序设置需靠人工移动开关、连接电线来完成,改动一次程序要花一星期时间。为了提高效率,工程师们设想将程序与数据都放在存储器中。数学家冯·诺依曼将这个思想以数学语言系统阐述,提出了采用二进制表示数字和“冯·诺依曼体系结构”,这两项提议奠定了现代计算机技术的基础。因为,冯·诺依曼也被称为“现代计算机之父”。

这些发明不仅推动了人类文明与科技的进步,也为人类的历史增添了浓墨重彩的一笔。

未来是高度计算的世界

随着全球数字化和信息化的加速发展,拥有计算思维是未来“算力社会”的重要思考模式,是一个搭建在人类与计算机、算法之间的沟通桥梁,让人类能够更好地理解数据和算法的世界,与它们进行沟通,最终能够完美驾驭数据、算法和智能。

就拿书中举到的例子,2020年,新冠疫情迅速席卷全球,为了有效防止疫情的扩散,社区工作人员需要掌握小区居民的出行信息。如果我们采用人工登记的方法,速度非常慢而且还会有遗漏。那么怎么才能快速、准确地获取人们的出行信息呢?

这时程序员们开发出了“健康码”程序。它通过手机的定位信息、支付信息和购票信息等,确定人们的出行轨迹,为疫情的防控“加码”护航。

而程序员在发明的时候,就是利用大数据技术。大数据里包含了许多有用的信息,就像大山中埋藏的宝藏。人们每天使用手机都会产生大量的数据,大数据不仅可以记录人们的出行信息,还可以在娱乐、运动、医疗等领域发挥巨大作用。

而这些数据是通过“云计算”来完成的,它能够帮助人们快速完成海量的数据分析,从中显露出有价值的信息。自从2006年8月9日,Google首席执行官埃里克·施密特在搜索引擎大会,首次提出“云计算”的概念。“云计算”被视为计算机网络领域的一次革命,因为它的出现,社会的工作方式和商业模式也在发生巨大的改变。

可以说,“云计算”是信息时代的一个大飞跃,未来的时代可能是“云计算”的时代。

而隐藏在这些发明背后解决问题的思维就是——计算思维。正是这种思维,不断推动着历史的进步。我们做父母的,不单单要想着为孩子创造财富,良好的生活,更重要的可以从小培养孩子的计算思维,启发他们科学精神和科技素养方面的智力,让他们长大以后更加轻松地去解决生活中的难题。

本书的最后还有一个很大的惊喜,它将“聪明人时间线”将古今中外的发明家放进了同一条时间河流,清晰展现了计算思维在历史中发挥的巨大作用。

每一个伟大的发明都是人类聪明头脑演化的见证,是人类智慧的结晶。从商周时代算筹、到UNIX操作系统,iPhone智能手机,再到大数据、人工智能等。《聪明简史:历史中的计算思维》帮助孩子构建跨越时空的全局认知,让孩子在计算思维的历史长河中徜徉。

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