《通灵芯片》读书笔记

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丹尼尔•希利斯，《通灵芯片——计算机运作的简单原理》，上海科学技术出版社，2009.1.1

内容简介
　　本书深入浅出地阐述了计算机科学中许多基本而重要的概念，包括布尔逻辑、有限自动机、编程语言、图灵机的普遍性、信息论、算法、并行计算、量子计算、神经网络、机器学习乃至自组织系统。
　　作者高屋建瓴式的概括，既不失深度，又妙趣横生，相信读者读后会有很多启发。


　　哲学家格里戈里•贝特森（Gregory Bateson）将信息定义为“生异之异（the difference that makes a difference）”。换句话说，信息寓于我们选择用来表示差异的差距之中。
　　在贝特森的定义里：计算机中标准的“生异之异”就是指电流的通与断，在电流通断的差异中，产生了所有的信息。当然，事实上的计算机可能远比我们想象的，要复杂得多。
　　“确实，计算机能综合处理各种媒体，但计算机的真正威力在于它不仅能处理概念的表示形式，而且能处理概念本身。”——作者
　　在作者看来，似乎计算机比想象的要复杂，它是一种具有想象力的机器，可以从我们为它输入的概念出发，演绎到我们人脑至今未到过的远方。

　　从小，我喜欢玩弄小玩具，特别是那些可以组装拆卸的积木（现在的我对乐高积木非常感兴趣，每次为我朋友的宝宝们买生日礼物的时候都会优先考虑乐高或者别的可以组装的玩意儿）。我曾经用纸裁剪粘贴做了北京市二环上所有立交桥的模型然后在卧室的地板上连成一片，曾经用木板钉子做过弹珠台，还有用挂历制作了至少１０种游戏棋（类似大富翁，强手棋）那样的玩意儿。当时每个周末我家都是游乐场，有各种自制的游乐设施。
　　作者希利斯呢？读完我才知道，天哪，他用滑竿积木做了一个可以自动下＃字游戏的自动计算机，在他童年的时候，也正是这样的兴趣，让这厮成为了当今顶尖的计算机专家。
　　以前从来没想过，曾经的计算机是什么样子。现在看来知道了，原来计算机可以用积木搭起来，推杆就可以制作一个逻辑块，几个逻辑块就可以构成“与”，“或”，“非”等逻辑概念。液压装置也可以做这些“开关”。而若干若干“开关”就可以搭成计算机了。一台用滑竿制作的可以算加法的计算机估计需要图书馆那么大吧，而且，需要一个赫拉克勒斯像这样的大力士，才能有力气输入算式（输入也是推杆，而且要保证推力能一直传输到输出那里）。
　　有了“与”，“或”，“非”这三种万能积木，理论上，我们就可以搭出来我们想要的任何工具了。

　　计算机的神奇，在于它几乎能变幻成你想象中的任何一样东西，只要你能把它精确地描述出来。关键就是对你心中构思的描述。书中间的部分，大致讲解了程序设计，图灵机的普适性，算法，探索法，储存：信息与密码，速度：并行计算机等。以很简单的描述，勾勒出了一个大体上计算机工作的原理。
有不少有趣的东西：算法和探索法的差异，高效率的解决问题的方法举例等。
我记住了其中一些
　　一、一个好的下象棋程序、可基于下列探索法来编写：
　　　　1.评估下棋双方态势的相对实力，方法是统计棋面上每种棋子的数目；
　　　　2.考虑下面几步棋如何使己方处于尽可能最有力的地位；
　　　　3.设想对方也会采取类似的下棋策略。
　　二、一种叫做“合并排序法”的排序递归算法。
　　三、伪随机数的原理和产生。
　　四、从某种意义上，流通和存储是同一事物的两个方面。流通是把信息从一处发往另一处；存储则是把信息从一时“发往”另一时。试想，作为流通的一种手段，寄信不也具有这两方面的性质。寄信给别人是使信息在空间中流通的一种方式；而寄信给自己则是将信息在时间中存储的一种方式。
　　五、关于压缩的一些举例和看法：
　　　　1.变长字符编码；
　　　　2.寻找数据中的规律性；
　　　　3.利用多字母组合中所体现的规律性加以编码；
　　　　4.利用图像中邻近像点的相似性进行压缩；
　　　　5.一个信息度量的引论：一个二进制位模式的信息量等同于生成这些二进制位的最短计算机程序的长度。
　　　　6.一组信息进过充分压缩，便不再显示出规律性。此结论之所以成立，是因为倘若还有规律性，那么还可作进一步压缩。经过充分压缩的文本，其表示形式看上去完全是随机的由1和0组成的序列，就像掷硬币结果的记录一般。
　　六、加密和备份，如奇偶检验法等。
　　七、并行计算机：
　　　　1.安达尔定律和反驳（这里作者讲了一个冷笑话，写这篇笔记的时候我又笑了）；
　　　　2.一个顺序藏宝图的挖法；
　　　　3.什么问题无法并行计算。

　　第八章，作者开始写到自学习与自适应的计算机。讲到了基于反馈的学习系统和对应的程序实现方法。也是读到八，九章。我自己有的一些疑问也开始击中作者的思路了。计算机到底可不可以进化，会不会将来出现会自己学习的计算机或者干脆一点，人和机器到底谁更优秀。我们和机器真的有不同吗，如果机器什么都能做到，那平时骂一个人好像计算机一样，是不是变成恭维他了呢？
　　我是一个理科生，可是呢，在计算机这个问题上我发现我遇到了困难。和作者一样，这是一个意识上的矛盾。宗教的朋友们认为人和机器进行比较亵渎了人类至高无上的神圣；而学计算机的朋友却认为：思考计算机的进化体系的时候，却是在无视作为程序的机器，它们能做的只是按部就班。
　　从一个例子说：你是宁愿相信一个飞行员驾驶飞机呢？还是相信飞机的自动驾驶系统。一台完整的计算机，其全部的工作原理是一个最优秀的程序员也无法全部理解的。而计算程序中的任何错误或者疏漏，可能都会对整个体系产生颠覆性的影响。而世界上最大的并行计算机——“互联网”它的运行和其中的各种交互，说不准，真的会在某一天创造出一种新的思维形式：计算机灵魂。真的到了那时候，我们要研究的是和机器如何相处，还是思考尽快拔掉电源呢？

　　石头——芯片——程序——信息——神经——人脑
　　真的存在上帝？让“芯片通灵”？

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