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第14章 未知的世界(2)

光盘的信息容量虽然很大,但是要检索提取里面的信息也极其快速简便。一个光盘含有二三十万页的文字信息,你可以任意查里面的一篇文章、一句话甚至一个字,只要手指按几下键盘的功夫,一二秒钟就能找到。如果你要统计中国历史上一共打过大小多少次拓边战争,一套二十四史你翻上一个多月,也不能保证没有疏漏,但是二十四史如果被录制成光盘,那么键盘按下去后,只要1秒钟,出处和统计数字就出来了。

UPS是一把锁!

电脑的核心部件是中央处理器——CPU,它的功能是高速、准确地执行人们预先安排的指令。CPU执行的指令、用于计算的原始数据、计算时的中间结果和计算的最终答案都需要以CPU能够接受的形式存放在计算机中。CPU本身包含有少量存放这些数据的机构,称为寄存器,只用于存放当前的瞬间正在被使用的数据,其余的大量数据,则被存放在称为存贮器的部件中。

电脑的内存贮器目前一般用半导体器件组成,通过电路与CPU相连,CPU可以向其中存入数据,也可以从中取得数据。内存中有一小部分用于永久存放特殊的专用数据,CPU对它们只取不存,这一部分称为只读存贮器,简称ROM,其余部分可存可取,称为随机存贮器,简称RAM。内存的大部分由RAM组成,在计算机工作时,它能稳定准确地保存数据,但这种保存功能需要电源的支持,一旦切断电脑的电源(关机或事故),其中的所有数据立刻完全丢失。所以许多电脑都配备一台“不间断电源——UPS”。在电网电源停电的瞬间,能够立即自动将电瓶中的直流电逆变成220伏的交流电,供电脑应急使用。这样就能防止资料的丢失。

第一台电子游戏机

世界上第一台电子游戏机,是1962年由美国马萨诸塞理工学院研制成功的,起名叫“宇宙战争”。这台电子游戏机一问世,立即让许多美国大学生着迷。

美国大学的学生布什纳尔也迷上了“宇宙战争”。他想,如果在游戏机上开个投币的槽口,用投币的方式来启动游戏机,不就可以放到商店里让青少年来玩吗?并且商店也可以得到不小的利润。

布什纳尔毕业后到了美国加利福尼亚的硅谷工作,他一直想做一台商业用的电子游戏机。随着微型电子计算机技术的发展,集成电路芯片的价格又大幅度下降,1971年布什纳尔终于制造出第一台电子游戏机。他给这台游戏机起名“计算机宇宙”。

“计算机宇宙”投入生产之后,只卖出2000台,销路并不好,原因是操作起来太复杂,不易掌握。布什纳尔决心改进“计算机宇宙”,使它更易操纵。他选择打乒乓球为题材,经过一年的努力,于1972年研制出叫“乒”的电子游戏机。

为了检查“乒”的效果,布什纳尔把这台电子游戏机放到一家饭馆里。没想到,不到两天的功夫,饭馆打来电话,说游戏机坏了。布什纳尔赶紧跑去一看,“乒”一点毛病也没有,是投币储存器中已装满了硬币,电子游戏机“乒”获得了成功。

布什纳尔辞去公司的工作,用500美元创建一家“阿塔里公司”,专门生产电子游戏机,“阿塔里”一词源于日语,意思是“我要进攻你了”。

电子游戏也在不断变化。美国有家电视台每天播放系列电子游戏节目,这时许多小朋友都拿一种新颖的电子玩具飞机,与电视节目中的机器人交战。这种电子玩具飞机是用人眼看不见的红外线射击荧屏上的机器人。同时,机器人也不时地发出一种信号,当红外线击中这种信号时,可以得分。这种电子玩具内存有微型计算机,可以自动把得分记下来,告诉你最后得分。这种电子游戏很受小朋友欢迎。

不用担心!

先进的电脑和人脑有很多相似之处。例如,它也能感知、学习、推理、决策、预测、联想、直觉和发明等。这些行为是人类智能的充分体现。

电脑能做什么,完全由它存放的程序来决定。这和人脑学习存放什么,就会做什么,是多么相似呀!人有记忆力,电脑的存储器同样也能“记住”声音、文字、图像和各种知识。人脑能辨别是非,电脑也知道对与错,等等。

据有关科学家预测,到90年代后期,智能电脑将会有重大发展。它们能听懂人的语言,能识别人写的字,能与人直接对话,它们还会学习、推理呢。

但是,电脑不管如何聪明,它也不过是一种自动化设备。电脑是人造出来的,也是为人所用的,它只不过担负着人类所赋予的一部分任务,只能是人的一种工具,何况其先进程度是远远比不上人脑的,因此永远也不可能倒过来成为人的主人。

在科幻小说中,我们常常可以读到关于机器人的描写。他们智能超人,无所不可为。随着人工智能和人机系统研究的突飞猛进,有人预言:科幻小说中的描写将成为现实。

电脑确实有着超人的本领,它处理信息的能力十分巨大,在其他方面也是人脑很难比拟的。

但是,电脑终究是机器,它之所以有广泛的用途,是靠着人们事先编好的程序,例如“电脑中医”就是这样。

医生在诊治病人时,并不是把病人的有关资料收集齐了,然后再诊断的。通常是见到病人后,只作一些必要的询问和检查,就能很快对病情作出判断。这说明人脑的思维灵活、简捷得多。原本很复杂的思维过程,在人脑中只需提出一个或几个假设,随即在以后的处理、观察过程中,根据这个假设进一步有的放矢地收集信息,作深入检查,从而作出诊断。医生诊断的能力还有赖于医生的临床经验和学术素养,这就涉及到智能的深度和广度,即思维的质量问题,而这些都是电脑所望尘莫及的。因此,即使是智能型电脑,还是不可能代替人脑的。

军事家的预言

在1991年的海湾战争中,不管是伊拉克,还是以美国为首的多国部队都离不开电子计算机,使对方的电子计算机失灵,是战争中采取的重要手段。伊拉克的电子计算机失灵,使得通信联系中断,指挥部得不到最新战况,指挥官的作战意图也传送不到作战部队,作战陷入混乱,使得伊拉克军队群龙无首,处于被动挨打的地位。

1991年的海湾战争,以伊拉克失失败同告终,有人说是微电脑帮助以美国为首的多国部队打败了伊拉克。1991年1月16日6时30分,由美国空军中校比尔德率领的美国空军第八航空队第596轰炸中队的7架B-52轰炸机腾空而起,经过35小时的长途飞行到达预定地点,比尔德中较一声令下,35枚巡航导弹射向伊拉克8个重要军事目标,这些导弹在徽电脑的指挥下,飞向发电厂、电力输送网、通导枢纽和预警中心,目标全部被击中。

军事专家预言:在未来的战争中,专门从事电子计算机打击的高智能部队将会频繁活动,他们或者针对敌方电子计算机网络进行干扰,或者根据自己一方的作战意图,窃取敌方信息,并将这些信息、数据加以改动,使敌方的电子计算机作出错误的判断。电子计算机的对抗完全是智能的对抗。它告诉人们:未来战争中有形的破坏性硬打击越来越少,无形的智力软打击将越来越多。

21世纪的电脑

21世纪的电脑有啥能耐?可以说是无所不能。

它不但能收看电视,播放影碟,录放音乐,还可以通话、传真,更可以照相、复印、通信、收存资料信息;新的智能型电脑甚至可以写诗、作曲。

当然,21世纪的电脑有这样大的本领,它的身体结构必然也需打“翻身仗”。

首先,电脑的“心脏”——CPU(中央处理器)将会更加强大,其主频将升到500~1000兆赫。

其次,电脑的“胃”也要强大。硬盘的容量将达到104吉字节以上,比现在普通硬盘要大上4~5倍,差不多可以装下一个中型图书馆的信息量。

再次,电脑的“中枢神经系统”——主板也更加健壮。

还有,电脑的“眼睛”——显示器的图像将更加清晰。

此外,电脑的“嗓子”——声卡(包括音箱)的效力也会极大地增强。

最后,电脑的“笔”——打印机的功能也非同寻常。

21世纪的电脑,将使用新式软驱,它使用的软盘的容量可以达到100兆字节以上,存储的速度可接近硬盘,并且坚固耐用,软盘保存数据的时间和可靠性也大大提高。

21世纪的光驱将全部采用DVD模式,其光盘容量将比现在的VCD光盘大6~10倍。

21世纪的电脑,功能将会大大提高,功效极大地增强,然而,价格却会不断地降低。

科学家们预测,在未来的20~30年内,在高新技术的推动下,电脑将被光脑所代替,那时的电脑将会发生质的飞跃。

模拟人脑的新型电脑

许多新型的电子计算机不仅拥有高速的计算功能,而且还能模拟人脑的某些思维活动,就是说,拥有某些智能化的功能。然而,如果严格地来鉴定一下,它们离真正的人脑思维功能实在差得太远了,而且有许多本质的差异。主要表现在人脑拥有高度的自我学习和联想创造的能力,以及更为高级的寻找最优方案和各种理性的、情感的功能。

目前一种称之为神经网络计算机的新型电脑已经制造出来了。

它能像人脑那样进行判断和预测。它不需要输入程序,可以直观地作出答案,也就是说它“看”到什么就能自行作出反应。它能同时接收几种信号并进行处理,而不像目前已有的计算机那样一次只能输入一个信号。

譬如,它能区别出一个签名的真伪。它不是凭签名的图形是否相像来判断的,而是根据本人在签名时笔尖上的压力随时间的变化以及移动速度来判断的。神经网络计算机目前主要的用途是识别各种极细微的变化和趋热,并发出信号。已经有人用它来控制热核聚变反应,监督机器的运行,甚至用来挑选苹果和预测股市行情。

会设计时装

过去,设计、试制一套新颖时装需要几周甚至几个月时间。现在通过电脑的帮助,一天之内就能拿出样品。

那么,电脑为什么能设计新颖时装呢?

所谓时装设计,主要包括以下4道工序,那就是:(1)选定时装的款式;(2)挑选理想的面料;(3)合理排料;(4)裁剪。

由于电脑能将各种色彩和款式的新颖服装式样一幅一幅地呈现在顾客面前,因此一般能保证顾客选定自己喜爱的时装款式。顾客不但能任选一种款式,而还能提出自己的愿望,将各款式“精华”提取出来,然后组合成一种“新”服装。例如,提取第一款的领型,第四款的上衣款式,第八款的裙子,然后组成一套套裙,等等。

电脑不仅能为顾客提供五彩缤纷的面料,而且还可根据顾客要求,立即改变面料的种类。

电脑能根据顾客的身材、体型合理排料,以便设计出一种款式最新、用料最省的时装。

最后,电脑再根据图样设计出裁剪样,送车间加工成时装。这样,顾客称心满意的新颖时装就缝制成功了。

为什么用手或笔触屏就可操作电脑

在宾馆大堂、车站候车室、交通运输调度室、书店等处,人们可以看到有一种电脑,它能善解人意,只要在它屏幕所显示的图形、文字的菜单(目录)上面,用手指或金属笔杆轻轻点一下,你所需要的图像、文字等资料立即会显示出来。它使一般不熟悉电脑键盘的人也能操作,从而使电脑的应用更广泛、更直观、更方便。

那么,用手指或笔杆触摸屏幕如何能操作计算机呢?原来,这种电脑的屏幕是一种经过特殊处理的触摸屏,屏的表面有一层触摸传输介质。根据传输介质的不同,触摸屏可分为电容式、电阻式和红外线式3种。如以目前使用较普遍的电容式触摸屏为例,这种触摸屏表面的传输介质是一种透明而特殊的导电介质。当手指或金属笔杆触摸屏幕时,由于人体静电的影响,会使被触摸部位四周的电容值发生改变,并定出被触摸点的坐标值,这些电容的变量信号和坐标值即被送入电脑内,由电脑内的“窗口”软件转换成开关指令,来自动执行操作程序,从而同样达到用键盘输入命令的功效。

洪加威在计算机科学上的成就

“三个中国人算法”、“相似性原理”、“例证法”,这些成果曾多次引起国际轰动。作出这些成果的是世界著名数学、计算机专家洪加威(1936—)。

洪加威读书时各科成绩优秀,数学尤其出色。他兴趣广泛,琴棋书面,全面发展。1955年他以优异成绩考入北大数学系,1962年又考上北大数学系研究生。但他经历的道路却坎坷不平,长期专业不对口,多年下放劳动,当过调查员、赤脚医生、公社农业技术员、美工……。

在逆境中,他从没有放弃为科学献身的理想。

洪加威的过人之处,在于他抓学科突破点的敏锐洞察力和解决问题时的巨大创造力。1980年,他提出的“相似性原理”,扩充和加强了计算机科学和数学的著名论题——图灵论题。国际人工智能界的热门话题“连结模型”(一种大脑的数学模型),被认为是十几年来人工智能界最重要的成果之一。洪加威严格证明了这种模型和其他计算模型是等价的,从理论上深刻地揭示了这一模型的本质,为进一步研究奠定了理论基础。在数学上,要否定一个几何定理,找出一个反例就够了。但是要证明一个几何定理,决不能只靠一些具体例子,洪加威打破了人们的传统观念,提出了别具一格的“例证法”。人们只要找出一个具体的例子和一个误差范围,用计算机检查一下,如果这个例子在误差范围内正确,这个几何定理就被证明了。否则定理不成立。这是对初等数学的一大贡献。

洪加威不仅是一个优秀理论家,还是一个重视联系实际的人。他为解决数控机床在使用上的困难,设计了一套高功能的XY语言。这使得数控机床的使用变得十分简单,有初中文化程序的人只要训练几天就可以掌握。

无孔不入的交通网

1993年美国宣布要执行“信息高速公路”计划,其正式名称是“全美信息基础设施(NII)”计划。这一计划的目标是要建设一个遍布全美的高速光纤通信网络,其末端将伸入美国的每一个基层单位、每一个家庭,构成四通八达、无孔不入的通信“交通网”。

这一通信网络的传输能力,第一步是要使其达每秒传输10亿比特,这已比目前实用的数字网络快千倍,今后还要使其每秒能传输1万亿比特。由于其传输速度异乎寻常地高,所以俗称为信息高速公路。

每秒传输10亿比特的信息量相当于6000多万汉字的信息量。例如《人民日报》每天8版约10万个汉字,利用信息高速公路,1秒钟便可把近两年的《人民日报》信息全部传送完。如用于传送彩色电视节目,每一频道需要有每秒600万比特的传输能力,也可以同时传输160个频道的彩色电视节目。

美国所以要建设信息高速公路,当然不是灵机一动、心血来潮,而是有它的客观需要和历史必然。就像由于经济发展、道路交通拥挤需要修建高速公路一样,当人类步入信息时代时,需要传送的信息量猛增,因此也需要修建传输能力非常大的信息高速公路。

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