读量子霸权02数字时代的终结

1. 爱琴海的海底

1.1. 2000年前，希腊人创造了安提基西拉仪器，这是计算机进化史上首次现身的雏形，是一种非常基础的原始设备模型

• 1.1.1. 仪器至少包含37个青铜齿轮

• 1.1.2. 可以计算出月球沿轨道运转时发生的微小不规则变化

• 1.1.3. 装置的一个缺失部分甚至很可能可以绘制行星在天空中移动的轨迹

• 1.1.4. 科学分支的诞生，该分支使用机械工具模拟宇宙

• 1.1.5. 这是世界上最古老的模拟计算机

• 1.1.6. 一种可以使用连续机械运动进行计算的设备

• 1.1.7. 世界上第一台计算机被发明的目的是模拟天体运动，人类希望用自己手中的设备再现宇宙运转的奥秘

1.2. 1901年，潜水员在安提基西拉岛附近打捞时发现了一个十分奇怪的东西

• 1.2.1. 它就是一块毫无特殊价值的镶满珊瑚的岩石

• 1.2.2. 物品是一台设计复杂而精巧的仪器，上面布满了齿轮、轮子和各种奇怪的铭文

• 1.2.3. 仪器是在公元前150年至公元前100年之间被制作的

• 1.2.4. 仪器可能是从希腊罗得岛被带到了罗马，作为恺撒凯旋游行时被呈送的礼物

• 1.2.5. 一件先进得令人难以置信的古老机械装置

• 1.2.6. 这是一颗已经凝望了他们几千年的光彩夺目的“超新星”

  • 1.2.6.1. 这台仪器其实是世界上最古老的计算机

  • 1.2.6.2. 在过去2000年的时间里都没有得以复制

2. 终极模拟

2.1. 安提基西拉代表了古代人类模拟宇宙尝试的巅峰

• 2.1.1. 这种古老的对我们周围世界进行模拟的冲动正是量子计算机背后的驱动力之一

• 2.1.2. 代表了2000多年来人类对从宇宙到原子本身等万物进行模拟的一种终极努力

2.2. 模拟是人类最深层的欲望之一

• 2.2.1. 孩子用玩具人偶来模拟人类行为，从而达成对人类行为的最初理解

• 2.2.2. 通过模拟成人社会来尝试了解其中的复杂人际关系

3. 巴比奇与差分机

3.1. 紧迫而现实的问题都只能由机械模拟计算机来辅助回答

• 3.1.1. 航海家需要依靠详细绘制的地图和海图来决定船只的航向，因此需要一些设备来帮助自己绘制尽可能准确的地图和海图

• 3.1.2. 随着人们积累的财富越来越多，对那些用来跟踪贸易和商业的机器的复杂程度的要求也越来越高

3.2. 只要是人类，都往往难以避免代价高昂又至关重要的错误

3.3. 富有进取心的发明家之间开始出现非正式竞争

• 3.3.1. 巴比奇由于长期缺乏资金并不断与他人发生纠纷，所以创造当时最先进机械计算机的梦想也未能实现

  • 3.3.1.1. 巴比奇去世后，他的许多蓝图和想法也随之而去

  • 3.3.1.2. 他的一个未完成的模型机的蓝图就包含25000个零件

  • 3.3.1.3. 他发明设计的机器可以处理1000个50位数的数字

    3.3.1.3.1. 直到1960年，才有另一台机器能够实现对如此大量的内存进行复制

3.4. 洛夫莱斯以帮助巴比奇引入计算中的几个新概念而闻名遐迩

• 3.4.1. 通常，机械计算机需要一组齿轮和嵌齿来缓慢而费力地逐个计算数字

• 3.4.2. 洛夫莱斯是世界上第一位程序员

• 3.4.3. 历史学家一致认为，巴比奇可能意识到了软件和编程的重要性，但洛夫莱斯在1843年写下的详细笔记是第一份公开发表的计算机程序记录

4. 数学是完整的吗？

4.1. 1900年，伟大的德国数学家戴维·希尔伯特列出了当时最重要的未经证实的数学问题，挑战了世界上最伟大的数学家

• 4.1.1. 数学是完整的吗？

• 4.1.2. 数学规则是否能够确保每一个基本事实都能被证明呢？

• 4.1.3. 有没有避开人类最杰出头脑的基本事实，而事实上只是因为它们是不可被证明的呢？

• 4.1.4. 这组引人注目的未解决问题指导了下一个世纪的数学议程，因为每一个未经证实的定理都在逐一被证明

4.2. 1931年，在希尔伯特研讨他所发明程序的一次会议上，年轻的奥地利数学家库尔特·哥德尔证明了这是不可能的

• 4.2.1. 数学并不是希腊人曾经假设的那样整洁、完美和可被证明的定理集

5. 艾伦·图灵

5.1. 被誉为“计算机科学和人工智能之父”​

5.2. 机械计算机的性能有数学极限吗？

• 5.2.1. 计算机能证明一切吗？

5.3. “图灵机”的概念

• 5.3.1. 图灵机其实是所有现代计算机的基础

• 5.3.2. 整个现代社会几乎都建立在图灵机之上

• 5.3.3. 图灵机可以根据软件中的精确命令将一个数字转换为另一个数字

• 5.3.4. 图灵将数学简化为一个游戏：通过系统地将0替换为1，或者将1替换成0，就可以实现对所有数学进行编码

5.4. 图灵首先定义了什么是可计算的

• 5.4.1. 从本质上讲，如果一个定理能够在有限的时间内被图灵机证明，那么就可以说它是可计算的

• 5.4.2. 如果一个定理在图灵机上需要无限长的时间才能被证明，那么就可以说该定理是不可计算的，因为我们也不知道该定理是否正确，所以我们就认为它是不可以得到证明的

5.5. 即使是世界上最强大的数字计算机，也永远无法用一组给定的公理在有限的时间内证明其在数学范畴内的所有基本事实

5.6. “恩尼格玛”(Enigma)的机器

5.7. “巨人计算机”(Colossus)

• 5.7.1. 世界上第一台可编程数字电子计算机

• 5.7.2. 计算机使用的不是差分机或者“炸弹”密码破译机使用的机械部件，而是可以发送接近光速电信号的真空管

5.8. 数字计算机的巨大优势

• 5.8.1. 当你用办公室的复印机反复复印一张照片，每次用复印的图片再进行复印的话，总会丢失一些信息

  • 5.8.1.1. 如果一次又一次地用最新复印出来的图片再去复印，那么图片就会变得越来越模糊，直到最后完全看不清楚

  • 5.8.1.2. 如果是模拟信号技术，那么每次复制图像的时候其实都会发生误差

• 5.8.2. 数字信息可以一次又一次地复制，而且每次循环几乎不会丢失任何信息

  • 5.8.2.1. 数字计算机比模拟计算机准确得多

5.9. 机器能像人一样思考吗？​

• 5.9.1. 图灵把自己设计的这个测试称为“模仿游戏”​

• 5.9.2. 著名的图灵测试：把一个人放在一个密封的房间里，把一个机器人放在另一个房间里

  • 5.9.2.1. 你可以向每个人提出任何书面问题，并阅读他们的回答

  • 5.9.2.2. 挑战在于：你能确定哪个房间里是人，哪个房间里是机器人吗？

• 5.9.3. 图灵测试用一个简单、可重复的测试取代了无休止的哲学辩论，这个测试只有一个简单的“是”或“否”的答案

  • 5.9.3.1. 与那些没有答案的哲学问题不同，这个测试是可以有确定性结论的

• 5.9.4. 如果某个东西的外貌特征和行为特征都像鸭子，那么无论你如何定义它，它可能都会被认定为鸭子

  • 5.9.4.1. 图灵为智力下了一个非同寻常的定义

5.10. 图灵的工作基于决定论，即未来是提前决定的

• 5.10.1. 如果你把一个问题输入图灵机，那么你每次都会得到相同的答案

  • 5.10.1.1. 从这个意义上说，一切都是可以预测的

• 5.10.2. 如果宇宙是一台图灵机，那么所有的未来事件都已经在宇宙诞生的那一刻就被决定了

• 5.10.3. 未来的计算机将不得不处理由物理学引入的不确定性，而不能永远地将假设锚定于决定论