如果說計算機和由計算機組成的網(wǎng)絡(luò)是這個時代的標(biāo)志，肯定沒人持有異議，除非他不屬于這個時代。然而，在擺弄計算機的蕓蕓眾生中，對計算機有真正了解的又有多少呢？我相信，絕大多數(shù)人都把計算機當(dāng)作一種技術(shù)，可恰恰相反，計算機的本質(zhì)不是技術(shù)，而是概念。造成這種現(xiàn)象的原因有很多，其中很重要的一個就是計算機類書
籍的出版。

　　兩種超越

　　近年來，計算機類圖書的出版在國內(nèi)也算是風(fēng)頭占盡、風(fēng)光無限。硬件操作和軟件使用之類的圖書鋪天蓋地、層出不窮，其銷量在當(dāng)前的圖書市場上也是最為喜人的，這充分反映了大眾對計算機這個學(xué)科和產(chǎn)業(yè)的認同與迷戀；同時，這同樣也充分反映了國內(nèi)出版業(yè)的低水平。面對整個計算機學(xué)科，整個國家的出版業(yè)都只是沉湎于操作和使用知識的傳播上，而不思量如何引領(lǐng)讀者理解計算機的真正精髓，悲莫大焉！

　　正如劉華杰和孔昭君在“計算機文化譯叢”總序中所說的，計算機早已滲透到國民經(jīng)濟和社會生活的各行各業(yè)，對于計算機的理解無疑要超出技術(shù)層面，而要達到文化層面。目前，國內(nèi)屬于計算機文化范疇的圖書除了河北大學(xué)出版社出版的“計算機文化譯叢”外，還有中國人民大學(xué)出版社出版的“網(wǎng)絡(luò)文化叢書”以及中國水利水電出版社出版的“萬水計算機文化叢書”，但影響非常有限，這方面的工作做得還遠遠不夠。

　　對計算機的理解要超出技術(shù)層面，這話說得非常好。但這種“超出”應(yīng)該是兩方面的。一方面是如上面所說的計算機或網(wǎng)絡(luò)文化叢書那樣，從技術(shù)層面轉(zhuǎn)向文化層面，可以稱之為“外超”；另一方面則是“內(nèi)超”，即對計算機本身的理解也必須超越技術(shù)層面，而達到其本質(zhì)：概念。被稱為“天才小子”的丹尼爾·希利斯的新作《通靈芯片——計算機運作的簡單原理》堪稱后一種超越的典范之作。
　　
　　計算機的本質(zhì)：概念

　　大多數(shù)計算機書籍講的不是計算機的操作，便是計算機的制造技術(shù)。希利斯在《通靈芯片》一書中要闡述的則是概念，因為概念才是計算機的根本。計算機是迄今為止最為復(fù)雜的人造物，但他認為，從本質(zhì)上說，它又非常簡單。計算機依賴的是概念，對技術(shù)的依賴沒有我們想象的那么大，原理是計算機能夠計算的真諦。當(dāng)今的計算機應(yīng)
用電子技術(shù)，主要由晶體管和導(dǎo)線組成，但根據(jù)同樣的原理，亦可采用閥門和水管，或棍桿和繩子來實現(xiàn)。希利斯就曾成功地干過類似的事情。他回憶到：“在加爾各答我讀了喬治·布爾的那本書，不久還真用燈泡和開關(guān)造了個玩井字游戲的機器。這是我對計算機的初次嘗試。”有趣的是，作為他的朋友和老師的克勞德·香農(nóng)也曾用燈泡和
開關(guān)造過一個玩井字游戲的機器。因此，計算機的本質(zhì)凌駕于技術(shù)之上。

　　不僅計算機的制造凌駕于技術(shù)之上，計算機所處理的也不是技術(shù)，而是概念。計算機的真正威力在于它不僅能處理概念的表示形式，而且能處理概念本身，能察知各種理念之間的關(guān)系。“更深的藍”戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫時所走出的那一步就是一個超乎邏輯的走法，這讓當(dāng)時在場的人士驚訝不已。因此，計算機執(zhí)行的不只是冷冰冰的邏輯，它是一種具有想象力的機器。計算機時代是個“玩”概念的時代，追本朔源，原來計算機本身“玩”的就是概念。

　　三大原則

　　計算機看似復(fù)雜，實則簡單。要把握計算機的本質(zhì)，只需抓住計算機設(shè)計的三個基本原則：功能抽象原則、通用計算機原則和與第一個原則相對立的模擬生物進化原則。

　　功能抽象原則奠定了現(xiàn)有計算機的結(jié)構(gòu)：分層體系。“計算機結(jié)構(gòu)是應(yīng)用這一原則的范例——有許多層次，一再重復(fù)。”計算機之所以容易理解，是因為當(dāng)你關(guān)注分層體系中某一層發(fā)生的情況時，無需考慮較低層次的細節(jié)。正是功能抽象原則使概念獨立于技術(shù)。

　　計算機的結(jié)構(gòu)是一個經(jīng)典的功能抽象分層體系，而計算理論的核心則是通用計算機。這個概念是計算機科學(xué)的先驅(qū)、英國數(shù)學(xué)家阿蘭·圖靈于1937年提出的。現(xiàn)在人們習(xí)慣將“通用機”稱為圖靈機，即一個有限狀態(tài)機加上一條無限長的帶子。有限狀態(tài)機也是極為簡單的，如汽車上的里程表就是一個有限狀態(tài)機。

　　可別小看了這個簡單的圖靈機，因為任何物理裝置可以進行的計算，只要有足夠的時間和存儲空間，都可由圖靈機來完成。這意味著，模擬人腦的功能是可能的。

　　然而，一個嚴格依賴分層體系的系統(tǒng)容易發(fā)生災(zāi)難性故障。

　　一方面，單獨一個低層部件的故障可能波及整個系統(tǒng)，產(chǎn)生災(zāi)難性的結(jié)果，盡管可以采用冗余法來避免，但冗余技術(shù)只能避免事先估計到的故障。隨著系統(tǒng)越來越復(fù)雜，要做到這一點非常困難。另一方面，功能正常的各部件在相互作用過程中，也會產(chǎn)生意料不到的行為。幾年前，美國東部有幾條長途電話線路，就曾因為運行于不同轉(zhuǎn)接站上同一軟件的兩個版本之間存在未曾料及的交互作用，而使系統(tǒng)癱瘓，致使線路停止呼叫達數(shù)小時之久。

　　上述問題就其本身而論，并非機器或軟件本身固有的弱點，而是工程設(shè)計方法所帶來的。但是，人腦遠比計算機復(fù)雜，為何人腦卻可以容忍糟糕的概念、錯誤的信息，甚至部分功能的缺失，而不會引起整個系統(tǒng)的癱瘓呢？這為計算機的設(shè)計指出了另一條途經(jīng)，即在計算機上模擬生物進化的過程。

　　模擬進化方法的關(guān)鍵是把分層體系設(shè)計的復(fù)雜度重負轉(zhuǎn)移到計算機的組合能力上。模擬進化的過程包括創(chuàng)造物種的進化過程和創(chuàng)造個體的成長過程，這兩個過程相互作用、相互促進。進化過程善于創(chuàng)造新奇的結(jié)構(gòu)，但拙于調(diào)整已有的缺憾；成長過程恰相反，在自適應(yīng)過程中不斷彌補不完善進化結(jié)構(gòu)中的缺陷。根據(jù)鮑德溫效應(yīng)，將這兩個
過程結(jié)合起來，進化的速度將加快。因此，思維機器的前景是令人樂觀的。

　　可以說，正是這三個原則，而不是技術(shù)，伴隨著計算機科學(xué)的整個歷史，制約了也決定著計算機的未來發(fā)展。理解了這三個基本原則，也就從根本上把握了計算機。

　　新的入門書

　　如果你是一個計算機愛好者而沒有聽說過丹尼爾·希利斯的大名，那真是一大遺憾。希利斯受大腦固有的并行計算能力的啟發(fā)，永遠地改變了計算機技術(shù)，他建造的連接機CM5最多包括16000個處理器；9歲時，他用一個單放機和兩張磁盤做出了他的第一臺“計算機”；1983年，在人工智能的先驅(qū)之一馬文·明斯基的建議和鼓勵下，27歲
的希利斯建立了思維機器公司，第二年，著名的物理學(xué)家、諾貝爾物理獎獲得者理查德·費曼也加入了該公司。希利斯還打破了被業(yè)界看作顛簸不破的安達爾定律；現(xiàn)在他又有了一個奇怪的想法，要建造一個巨大無比的鐘，朗瑙之鐘，有金字塔那么大。這個鐘1年才走一下，100年才敲一下，過1000年鐘里的布谷鳥才會出來。

　　希利斯回顧自己的成長歷程，深為自己讀到的第一本關(guān)于計算機的書是一本經(jīng)典之作而慶幸。那本經(jīng)典之作指的是19世紀(jì)的邏輯學(xué)家喬治·布爾的《思維法則研究》一書。

　　20世紀(jì)60年代，希利斯家住加爾各答。“我在印度時周圍什么技術(shù)也沒有。甚至用英語寫的技術(shù)書都很難得到。英國領(lǐng)事館有一個圖書館，圖書館里有一本喬治·布爾的書叫《思維法則研究》，書中他提出了我們現(xiàn)在所說的布爾代數(shù)。我喜歡這本書的書名。這本書對我來說太高深了，但我記得從中學(xué)到了與或非等概念。”這樣，希利斯第一次熟悉了數(shù)字計算機的基本理論。該書激起了希利斯的想象：真有思維法則？希利斯從中發(fā)現(xiàn)了簡單邏輯運算的驚人力量和普遍意義。

　　《思維法則研究》一書讓希利斯從接觸計算機的第一天開始，就緊緊抓住了計算機科學(xué)的核心，他日后所取得的巨大成就與此有極大關(guān)系。然而我們的大多數(shù)讀者讀到的第一本書、甚至是讀到的所有關(guān)于計算機的書，都是關(guān)于計算機硬件和軟件操作的書，因而只能在計算機科學(xué)的外圍打轉(zhuǎn)，而沒有深入領(lǐng)會到計算機科學(xué)的根本。這或許
是我們有計算機天才，卻產(chǎn)生不了計算機科學(xué)大師的原因之一。

　　曾受益于喬治·布爾的希利斯，秉承著前輩的精神，也為當(dāng)今的讀者們奉獻了一本更為絕妙的計算機科學(xué)的入門書——《通靈芯片》。如今的讀者有福了，因為讀者可以免去讀《思維法則研究》一書的艱辛晦澀，盡情享受《通靈芯片》一書的簡潔明了、通俗易懂，而又不以失去知識上的深度和廣度為代價。該書意在使讀者融會貫通：從簡單的物理過程一直深入到自組織系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和適應(yīng)功能。

　　寫出這樣的一本書，并非易事。如希利斯在“致謝”中所說的，要在一本短篇論著中，對計算機的概念作追本朔源的綜述，表面看來似乎是件簡單不過的事情。但很快就發(fā)現(xiàn)，面對這么大的一個題目，寫一本短篇著作，遠比一本長篇巨著困難。寫好這樣的一本書，對計算機科學(xué)非得有深刻的理解與把握不可。《通靈芯片》一書可謂是神
來之筆，可喜的是，該書的翻譯也很到位。