60 科学天才 |《计算机与人脑》

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《计算机与人脑》

副标题：耶鲁大学未完成的讲座

作者：[英] 冯-诺依曼（John von Neumann）著 甘子玉 译

出版社：北京大学出版社

ISBN: 978-7-301-16760-1

版次：2019年5月

购买链接：《计算机与人脑》

作者简介

冯-诺依曼（John von Neumann）

1903年12月28日出生于匈牙利布达佩斯，父亲是位富有的银行家，母亲受过良好教育，是家中长子。

七岁学会希腊语，八岁掌握微积分，十二岁读懂数学专著，精通七种语言，熟读历史巨卷，30岁成为普林斯顿第一批终身教授，时年爱因斯坦54岁。

20世纪杰出的数学家、经济学家、原子弹先驱、计算机之父。

推荐语

国人眼中的经典，往往多指人文而少有科学。

西方世界科学里群英荟萃，哥白尼，伽利略，托勒密，哈维，笛卡尔，牛顿，惠更斯，道尔顿，傅里叶，达尔文，爱因斯坦，薛定谔，魏格纳，欧几里得，达芬奇，阿基米德，莱布尼兹，布鲁诺，吉尔伯特，拉普拉斯，拉瓦锡，拉格朗日，赫胥黎，普莱斯，奥斯特瓦尔德，祖德霍夫，奈特......

本书是冯-诺依曼在1955年10月被查出患有癌症后，未能去耶鲁大学做演讲的未完手稿，现存仅两部分。

读完本书，你将收获这些答案：

大脑是如何工作的？机器能否思维？机器智能是否会超过人类？人类大脑能否进化？人脑与电脑能否耦合？什么是生命？生命本质是什么？生命如何运作？机器能否模拟生命？

正文

第一部分：“模拟”和“数字”计算机

第一章 模拟方法

在模拟计算机中，每一个数，都用一个适当的物理量来表示。任何一个计算机，要它解出一个复杂的数学问题时，必须先对这个问题作出“程序“。也就是说，为解出这个问题而进行的复杂运算，必须用计算机的各个基本运算的组合来表示。

第二章 数字方法

一个符号，可以用十个不同的形式表现，以满足表示一组十进制数字的需要。

数字计算机的运算，常常以算数四则为基础，它们都是交变作用的模式，组织在高度重复的序列中，并受严格的逻辑规则所支配。

第三章 逻辑控制

在传统的模拟计算机中，计算的“序列”是这样完成的：它必须具有足够的器官来完成计算所要求的各个基本运算，也就是说，必须具有足够的“差动齿轮”和“积分器”。

（在早期的模型中，用啮齿齿轮链接，后来则用电从动装置。）

在开始，必须强调，数字计算机中的每一基本运算，只需要一个器官。（组件，Organ）

第四章 混合数字方法

在模拟和数字原则同时存在的计算机类型中，两部分互通信息（数字的材料），并接受共同的控制，即能从已给定的数字转换成为模拟量的器官，也要求有从模拟量转换成为数字的器官。

前者意味着从数字表达中建立起一个连续的量，后者意味着测量一个连续的量并将其结果以数字形式表现出来。

第五章 准确度

电模拟机的准确度难得有超过1:10³的，而另一方面，数字计算机却能达到任何我们所需要的准确度。

需要高度的准确度之理由：如果有大量的算数运算，则每一次运算所出现的误差是叠加的。我们现在的计算过程，要求把所有的数学函数分析为基本运算的组合。因而每一次运算本身都是一条很长的逻辑链子。

第六章 现代模拟计算机的特征

基本运算器官在二百个左右，加上一定的典型的数字执行器官，可以多到几千个，其投资可能达到百万美元的数量级。

第七章 现代数字计算机的特征

作用元件读出逻辑组合，恢复消耗能量，速度在百分之一到百万分之一秒，预计下一个十年有可能达到亿分之一的水平。

大型计算机约有三千到三万个元件，算术和记忆器官由某些继电器、静电装置和磁芯阵列组成。

第二部分：人脑

第八章 神经元观念简述

神经元的正常功能是发出和传播神经脉冲，有着电的、化学的和机械的表现。但是，它在任何条件下都是一致的、单一的可以再现的反应。

第九章 神经脉冲的本质

脉冲效应在分子水平上进行，因此所有电的、化学的、机械的过程都合并起来了，分子相对位置的变化，分子内力的变化，机械变化，都是相互影响的。

神经脉冲是个两值符号，无脉冲或有脉冲，在二进制中是0或1.

同样时间内，神经元比人造元件所能完成的动作数目，大约多一万倍。人造元件具有较少但速度较快的器官，一个时间内只处理一项，以连续顺序地工作最为有利。

第十章 刺激的判据

最低需求的刺激数目称为神经元的阈值。

在光学现象中，许多神经元对光强度变化就有反应，而不是特定水平。

形成刺激判据的是水平的增长或减低，而不是水平本身的高低。

第十一章 神经系统内的记忆问题

这个记忆可能有的容量约为10²º。

记忆的物质形式可能是神经系统本身，另一种则是细胞体内的染色体。

第十二章 神经系统的数字部分和模拟部分

在神经系统中的过程，它的性质可以变换。

基因本身，很显然是数字系统元件的一部分，但是基因所发生的各个效应，包括各种酶，却是属于模拟领域的。

第十三章 代码机器在机器功能的控制中之作用

使一个自动机能够承接并按此完成若干有组织的任务的逻辑指令系统，就叫做代码。

用图灵方案的方法，第一台机器可以模仿任何其他一台机器的行为。

第十四章 神经系统的逻辑结构

任何为人类所使用，特备是为控制复杂过程使用而建造起来的人造自动化系统，一般都具有纯粹逻辑的部分和算数部分。

第十五章 使用的记数系统之本质：它不是数字的而是统计的

神经系统通常是用周期性的（或近似）脉冲序列来传送数字材料的。

 它所使用的信息系统，不是规定的符号、数字的精确位置的问题。

消息的意义是有统计性质来传送的。

第十六章 人脑的语言不是数学的语言

神经系统是基于算数形式体系和逻辑指令的通信两种方式的。

语言很大程度只是历史事件，而不是绝对的逻辑必要。

附录

冯-诺依曼的婚姻可谓门当户对，新娘是青梅竹马的别墅邻居，但婚姻并不和谐。

丈夫总是工作狂，集中精力思考学术问题，对凡人琐事心不在焉，这让有财产、独立而自我的夫人觉得“没味”。

七年后，两人离异，各嫁/娶一方。

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薛定谔在1926年得出以他的姓名命名的著名方程，自己却不会去解，可是在1924年出版的希尔伯特和库朗的名著《数学物理方法》中早已有解法了。

数学及物理学这种史无前例的脱节只能靠冯-诺依曼这样的全才来补全。

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本书揭示了人脑与计算机的显著不同之处是它由不可靠元件组成可靠的机器。

一旦你产生了一个简单而坚定的想法， 只要你不停地重复它，终会使之成为现实。提炼、坚持、重复，这是你成功的 法宝：持之以恒，终会达到临界值。

——杰克-韦尔奇

愿你富足（：

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