第3章 引言(2)

在当今时代，如果一个人说自己是用计算机工作的，那么他的说法毫无意义，因为人人都这样。关键是用计算机从事什么样的职业：是艺人还是音乐人？是金融交易师还是销售员？是产品设计师还是工程师？是外科医生还是护士？是超市助理还是快餐店厨师？是大学生还是中学生？计算机已经渗透到人类生活的方方面面，掌握计算机知识的重要性再怎么强调也不为过。对这种电子机器的运用可能会贯穿于一个人职业生涯的始终（也可能会塑造其子女的生活）。

在本书中，我会跟大家分享计算机科学的奥秘，这些奥秘虽然教科书里不会提及，但却是使计算机大行其道的当今世界顺利运转的关键所在。我们将一起踏上探索的旅程，探访计算机科学家的神秘实验室。我会给大家介绍为数众多的研究人员（还有一、两个白手起家的百万富豪），是他们造就了、并将继续造就我们身边的技术奇迹。在他们的帮助下，我们将见识到，计算机如何在不计其数的领域中得到广泛的运用。

我会向大家展示，计算机从大体上讲非常好学；这方面的知识只要运用得当，就可以使我们在工作和休闲活动中出类拔萃。我们将一起探索这门新兴学科的发展历程：计算机科学萌芽于艾伦·图灵（Alan Turing）等先驱提出的理论概念；到了互联网时期，这一行业迎来了井喷式的增长；在艰难的成长阶段，人工智能的前景从未实现；此后，互联网泡沫迅速滋长，直至破裂；在最近的发展阶段，计算机科学作为一个（半）成熟的领域，已经能给人类社会带来举世瞩目的成就。在顶尖的研究人员和行业先驱的帮助下，我们将回顾计算机科学史上的成败起伏，探讨在未来的20年里，什么样的技术革新将改变我们的世界。

我是个狂热的向导，因为我自己就是计算机科学家。如果不是从小痴迷于这门学科，长大后绝不可能制造机器人、从事计算机编程。计算机或许是我们无声的奴隶，盲目地执行每一项指令，但是我认为，我们可以从计算机上学到很多东西，通过它们了解这个世界乃至人类自身。

计算机科学

订购披萨饼的故事或许已经帮你从日常生活中不易察觉的角落里找到了计算机的身影。然而，了解了计算机运行的物理设备（2）和软件，只不过是看到了计算机的冰山一角。硅芯片和程序远远不是计算机的全部。这一点毋庸置疑——要不然这种电子机器也不可能会变得如此普及。

计算机科学是用数学和工程学谱写出来的美妙音乐。正如一个人光会几门乐器和几首流行歌曲，根本不足以领会音乐的博大精深，我们要是光看几个计算机和软件包的实例，也不可能学会计算机。音乐这门学科历史悠久，传统深厚，百家争鸣，激情勃发。在音乐的世界里，各种理论和想法交流碰撞，表演方法和乐器多种多样，名家大师层出不穷。计算机科学也是如此。这门学科虽然远远不像音乐那般历史悠久，但其发展史依然可以称得上丰富多彩。它形成了自身的传统，也不乏各种思潮的论争和昂扬澎湃的激情。形形色色的理论和想法构成了它的核心，在此基础上派生出各种方法，并通过计算工具加以实践。这一领域也涌现了不少大师，不过他们和音乐家不一样，可能永远不会穿着燕尾服在观众面前表演，也很少受到公众的热烈追捧，尽管他们的成果改变了数百万人的生活。这些大师很可能相貌平平，穿着牛仔裤上班，平常喝了太多的软饮料或咖啡。

你要是向公众询问他们对计算机科学的看法，就会收到很有意思的回复。以下是几个例子：

计算机科学就是与硬件和软件有关的科学。计算机科学就是捣鼓计算机的科学。计算机科学主要涉及到编程、工程学和数学。计算机科学的领域和食品工业一样广泛。

这些回答并没有错，而且读者朋友们可能会认同他们的观点，但是我希望你们在读完整本书以后，会给出稍微不同的答案。

计算机科学是一个神秘的领域，所有的计算机技术均发源于此。从业人员的工作场所往往是高校实验室或者科技公司，但也有一些令人意想不到的地方，比如癌症研究实验室、银行、计算机游戏公司、艺术工作室、汽车制造公司、出版公司等等。计算机科学家几乎可以在任何地方从事任何职业——这也是投身于这一行业的乐趣之一。

计算机科学历史太短，多样性太强，有些人甚至认为，应该将其称为工程学或数学的分支。计算机科学面临着自我定位的问题，或许作为一门专业学科，这一点令人意外。生物学家对自己的专业范围心知肚明，物理学家在这一问题上甚至知道得更精确。但是你要是向计算机科学的领军人物询问他们对这一学科的私人定义，结果就会有所不同。他们的答案五花八门，直观而引人入胜地反映出，计算机科学领域的研发工作门类多样。为了具体说明这一点，我给自己的邮箱联系人、各大社交网站及计算机科学家的聊天群发送了一个问题——“你个人对计算机科学是怎么定义的？”。（你要是想与计算机科学家交流，最好的方法就是使用计算机。）世界各地的计算机科学家都给出了热心的解答，以下仅举出部分例子。有些科学家的名字还会在后文的章节中出现。

安吉拉·萨斯教授来自伦敦大学学院，其研究领域是以人为本的技术和信息安全。她的回答是：“计算机科学是设计和制造特定系统的科学，这些系统功能实用、物有所值，且有利于个人和群体的福祉。”

巴里·费金教授来自美国空军学院（United States Air Force Academy），其研究领域是计算机硬件，包括机器人学。他表示：“计算机科学就是发现和创造特定事物的科学，这些事物要么可以计算，要么应该计算，要么本身就是高效计算的秘诀所在。”

德里克·希尔是IXICO公司的创始人和CEO。IXICO涉足医药行业，专业从事医疗成像服务。希尔的回答是：“计算机科学运用创新技术，挑战悬而未决的科学问题，将新的科学发现转化为改变人们生活的技术。”

佩雷·维勒兹是朴次茅斯大学（University of Portsmouth ）的教师，其研究领域是音乐和音效技术。他的回答是：“计算机科学就是用技术引领新的社会风尚。”

迈克尔·菲尔曼是伦敦大学学院的博士，其研究领域是激光测距仪的数据处理。他的回答贴切地概括了计算机科学的多样性：“将医疗影像学、人工智能、生物信息学这类多样的学科统统归类为‘计算机科学’，就因为这些学科刚好需要用到计算机。这样的归类有时显得毫无逻辑。这就好比把英语、法学和社会学都归类为‘钢笔学’，就因为这些学科都需要用到钢笔。”

我们可以看到，专业人士对计算机科学的定义不仅五花八门，而且显然各有分歧。有些人可能会觉得这种情况很成问题，但事实上，这正是计算机科学大获成功的秘诀所在。实验室里并不像你们想象的那样，聚集了一堆脸上长满粉刺的极客，整天除了写一些只有他们自己才看得懂的代码之外，什么事也不做；能够留在实验室里的，都是世界各地百里挑一的顶尖人才，他们处理的是人类面临的实际问题。这些研究人员有的对癌症数据建模，预测新药对人体的效果；有的利用虚拟现实（3）帮助恐惧症患者走出阴霾；有的发明新的安全系统，便于人们使用网上银行、遥控车锁和信用卡；有的致力于完善新的医疗成像系统，让扫描的精度更上一层楼；有的专攻移动设备，让无线技术更可靠；有的着力于制造最好的接口（4）或外设（5），使用户操作起计算机来更加得心应手；还有的构建更完善的金融系统，推动经济的平稳运转。

计算机科学多样性强，而且这种多样性正与日俱增。计算机科学家可以是工程师、数学家或科学家；其专业领域可以是理论、实验或应用；辅助其工作的，可以是硬件、软件或人。但是无论他们怎么称呼自己，其工作内容是什么，没有他们的共同努力，就不会有造福于人类生活的各项技术。

本书是对计算机科学界的礼赞，这一行业日新月异，精彩多样，硕果累累。我们无法逐一细看每一个领域和每一次革新——我的笔头赶不上它们的发明速度，但是我会向大家展示自己觉得振奋人心的精彩瞬间。希望读者朋友们在这段探索的旅程圆满结束之际，能够理解为什么我等计算机科学家会对计算机如此心醉神迷。计算机科学对人类生活的影响积极、广泛而深远，在这一方面，没有任何技术可以与之匹敌。我们在这段未来主义（6）的旅程中需要探访的第一站，或许可以称得上是这一切的起源，是整个计算机科学的根基所在。我们必须探访支撑这座技术大厦的宏伟支柱，那里是自动计算器的发源地。

计算机的美妙之处并不在于其闪烁的灯光、旋转的磁盘、成排的芯片和电线，而在于，这些部件的背后隐藏着一个优雅而简单的想法。这个想法同晶体管、操作系统、网络和文字处理器毫无关联，也不可能有任何关联，因为它的诞生时间比这些设备都早。这一想法是24岁的艾伦·图灵在1936年提出的。

注释：

（1）一种源自于意大利南部城市坎帕尼亚和那不勒斯的淡奶酪。

（2）物理设备是指硬盘和系统所挂接的各种设备。

（3）利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

（4）指连接两装置的电路，可使数据从一种代码转换成另一种代码。

（5）外部设备简称“外设”，是指连在计算机主机以外的硬件设备。

（6）发端于20世纪的艺术思潮，它的一些基本原则包括对陈旧思想的憎恶，和对速度、科技和暴力等元素的狂热喜爱。汽车、飞机、工业化的城镇等等在未来主义者的眼中充满魅力，因为这些象征着人类依靠技术的进步征服了自然。