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1.1 计算机科学的黎明

回顾计算机科学的黎明时期,从艾伦·图灵的理论构想到 ABC 和 ENIAC 等早期电子计算机的诞生。文章探讨了 诺伯特·维纳 的控制论和 克劳德·香农 的信息论如何为机器智能奠定理论基础,最终推动“会思考的机器”这一概念从科幻走向科学探索的起点。

想象一下 1950 年的世界,战争的硝烟刚刚散去,人们还在从世界大战的创伤中恢复过来。但就在这片废墟中,一些奇迹般的东西正在悄悄萌芽。

在英国的某个秘密基地里,一个叫 艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing) 的天才刚刚用一台巨大的机器帮助盟军破解了德国的恩尼格玛密码(如图1-1)。这台机器的轰鸣声还在他耳边回响,但图灵的脑子里已经在琢磨一个更大胆的想法了——既然机器能够破解密码、能够计算,那它们能不能思考?

图 1-1 艾伦·麦席森·图灵(摄于 1951 年)图 1-1 艾伦·麦席森·图灵(摄于 1951 年)

其实早在 1936 年,图灵就在思考一个抽象的问题:什么样的问题是可以计算的?

他设想了一台理论上的机器——“图灵机”,这台机器可以在一条无限长的纸带上读写符号,按照简单的规则进行计算。

这个看似简单的想法,后来成了整个计算机科学的理论基石。

战争加速了这个理论从纸面走向现实。

1941 年,约翰·文森特·阿塔纳索夫(John Vincent Atanasoff) 和他的研究生 克利福特·贝瑞(Clifford Berry) 造出了第一台电子计算机 —— 阿塔纳索夫-贝瑞计算机(Atanasoff-Berry computer,ABC)(如图1-2)。

而我们耳熟能详的 ENIAC,则是 1946 年的公开的 埃尼阿克计算机(electronic numerical integrator and computer)(如图1-3)。ENIAC 是继 ABC 之后的第二台电子计算机和第一台通用计算机。那个年代的计算机可不是今天我们桌上那种轻薄的笔记本计算机。它们是一个房间大小的庞然大物,满身真空管,嗡嗡作响,热得像一个锅炉房。

图 1-2 阿塔纳索夫-贝瑞计算机(ABC)复制品图 1-2 阿塔纳索夫-贝瑞计算机(ABC)复制品

图 1-3 埃尼阿克计算机(ENIAC)图 1-3 埃尼阿克计算机(ENIAC)

但奇迹就在这里发生了。

科学家们突然意识到,这种“笨重的怪兽”不仅能算数,还能处理信息、做决策。

诺伯特·维纳(Norbert Wiener)(如图1-4)在研究火炮控制时发现,无论是机器瞄准还是动物反射,本质上都是信息传递和反馈的过程。

图 1-4 诺伯特·维纳图 1-4 诺伯特·维纳

1948 年,诺伯特·维纳的 《控制论》(Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine)一书(如图1-5)问世,提出了一个革命性的观点:

“智能行为可能就是信息处理的结果”

图 1-5 控制论 英文原版第一版封面图 1-5 控制论 英文原版第一版封面

同时,克劳德·艾尔伍德·香农(Claude Elwood Shannon)(如图1-6)也在思考信息的本质。

他发现所有信息都可以用0和1来表示,奠定了现代信息论的基础:这意味着人类的语言、思维,理论上都可以转化为机器能处理的数字信号。

图 1-6 克劳德·艾尔伍德·香农图 1-6 克劳德·艾尔伍德·香农

更有意思的是,那时候的人们对技术充满了乐观主义。原子弹结束了战争,青霉素拯救了生命,电视机走进了家庭——科学似乎无所不能。在这种氛围下,“造一台会思考的机器”听起来并不比“飞到月球上”更疯狂。 科学家们突然发现,战争期间催生的这些计算技术,也许能用来解决一个古老的不能再古老的哲学问题:

“人的思维到底是什么,而更重要的是,人类能复制它吗?”

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