本文摘自:《复杂》第四章 计算
作者:梅拉妮米歇尔
编者按:自从计算机诞生以来 , 计算的概念已经走过了很长一段时间 , 现在许多科学家都将计算视为自然界中很普遍的现象 。细胞、组织、植物、免疫系统和金融市场显然和计算机的运作方式不一样 , 那么他们说的计算到底是什么呢?他们又为什么要这样说呢?
◆ ◆ ◆什么是计算?什么可以计算?
香农的信息定义的是消息源的可预测性 。不过在现实世界中 , 信息是用来分析并产生意义的东西 , 信息被存储 , 并和其它信息结合 , 产生结果或行为 。总之 , 信息是用来计算的 。
历史上计算的意义变化很大 。直到20世纪40年代末 , 计算都是指的手工进行数学运算(小学生称之为“做算术”) 。计算员(Computer)就是做数学运算的人 。我以前的老师伯克斯(Art Burks)常和我们说他娶的是“计算机”——指的是二战时被征召入伍手工计算弹道的妇女 , 伯克斯的夫人在遇到他时正是这样一位计算员 。
现在计算指的是各种各样的计算机干的事情 , 另外自然界的复杂系统似乎也干这个 。百思特网但是计算到底是什么呢?它又能做些什么呢?计算机什么都能算吗?是不是存在原则上的局限性?这些问题都是在20世纪中叶才得到解决 。
◆ ◆ ◆希尔伯特问题和哥德尔定理
对计算的基础及其局限的研究 , 导致了电子计算机的发明 , 但其最初的根源却是为了解决一组抽象(而且深奥)的数学问题 。这些问题是德国数学大师希尔伯特(David Hilbert)于1900百思特网年在巴黎的国际数学家大会上提出来的 。
希尔伯特 , 1862–1943(美国物理学会西格尔图像档案 , 兰德收藏)
(AIP Emilio Segre Visual Archives, Lande Collection)
希尔伯特在演讲中提出了在世纪之交面临的23个丞待解决的数学问题 。其中第2和第10问题后来影响最大 。实际上 , 它们不仅仅是数学内部的问题;它们是关于数学本身以及数学能证明什么的问题 。总的来说 , 这些问题可以分为三个部分:
1.数学是不是完备的?
也就是说 , 是不是所有数学命题都可以用一组有限的公理证明或证否 。
举个例子 , 还记得中学几何里学过的欧几里得公理吧?记不记得用这些公理可以证明“三角形内角和为180度”这样的定理?希尔伯特的问题是:是不是有某个公理集可以证明所有真命题?
2.数学是不是一致的?
换句话说 , 是不是可以证明的都是真命题?“真命题”是专业术语 , 但我在这里用的是直接意义 。假如我们证出了假命题 , 例如1 1=3 , 数学百思特网就是不一致的 , 这样就会有大麻烦 。
3.是不是所有命题都是数学可判定的?
也就是说 , 是不是对所有命题都有明确程序(definite procedure)可以在有限时间内告诉我们命题是真是假?这样你就可以提出一个数学命题 , 比如“所有比2大的偶数都可以表示为两个素数之和 , ”然后将它交给计算机 , 计算机就会用“明确程序”在有限时间里得出命题是“真”还是“假”的结论 。
最后这个问题就是所谓的Entscheidungsproblem(“判定问题”) , 它可以追溯到17世纪的数学家莱布尼茨(Gottfried Leibniz) 。莱布尼茨建造了他自己的计算机器 , 并且认为人类将建造出能判定所有数学命题真假的机器 。
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