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20170910《计算机:一部历史》

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im天行
2017.09.10 11:42* 字数 4478

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 GodelBertrand 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。
读书摘要
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