從手指到AI 人類如何算數
2020年11月03日04:07

原標題:從手指到AI 人類如何算數

   清華大學科學博物館展示的計算器具。
清華大學科學博物館展示的計算器具。

人類是如何計算的?

我們時常能夠看到,小朋友們喜歡掰著手指數數。對於進化程度尚不高的人類祖先,手指為人類計算歷史寫下了里程碑式的第一頁。

不久前,中國第一家綜合類收藏型科學博物館——清華大學科學博物館攜手合肥子木園博物館,以“運籌”“機巧”“掣電”3個單元,展示了80件東西方歷史上重要的計算器具。

其實,該館目前已經收集到4000多件科學儀器藏品,並對歷史上實物已經失傳、帶有文字記錄的中外著名科學儀器和技術發明進行研究性複原。此次展覽的80件計算器具中,博物館研究製造團隊經過深入研究,複製了古巴比倫數學泥板、戰國竹簡《算表》,複原了列奧納多·達芬奇的里程計、宋代的計里鼓車,用樂高搭建了古希臘安提凱希拉裝置,研製了席卡德計算器、帕斯卡計算器和萊布尼茨計算器的互動模型。

計數是算數的基礎,人的10個手指成為最簡單方便的技術工具,這大概也是十進製計算的根本原因。在古代世界,“手指計數法”被發揮到了極致。現在的人們可能想像不到,歐洲中世紀的手指計數方法,甚至可以用兩隻手來表示多達9999的數字。直至今日,手指計數仍然在口語、手語和手勢交流中廣泛使用。

作為人類早期計算實踐的起點,除手指,我們的祖先還利用繩結、算籌、算數等來代表離散數的單元,以移動和排列這些單元的方式來實行簡單的運算。對於較為複雜的運算和函數,人們會將計算結果排列成表格或採用比例規、計算尺、列線圖等模擬計算裝置,這些早期的計算工具主要依賴手動,沒有分化出明確的輸入和輸出裝置。

在我國,2017年,清華大學出土文獻研究與保護中心發現了人類最早的十進製計算器《算表》,並在同年獲得健力士世界紀錄認證。《算表》呈表格形態,核心部分是由“九”至“一”及其乘積“八十一”至“一”構成的九九乘法表。《算表》還可以通過絲線交叉,運用交換律將兩位數乘法轉換為4個交叉點數字相加,實現快捷運算。

而隨著人類社會不斷髮展,這樣的計算器具已經不夠用了。

17世紀,機械計算器的構想首次付諸實踐,19世紀中葉真正實現商用。機械計算器的廣泛使用,符合迅速發展的資本主義市場經濟和大工業生產的內在要求。差分機和分析機是機械計算器發展的頂峰,分析機已經具備了程式控制的思想,也預示著未來電子計算機的發展方向。

但誕生於20世紀中葉的電子計算機則是科技史上的一次偉大綜合。把電力引入計算機器,極大地提升了人類的計算速度。從此,計算不再只算術,而是智能活動,計算機也不再只是計算工具,而成了人工智能。

如今,到處可見的智能手機不再被稱作“計算器具”。這種對計算的遺忘,恰恰證明了計算已經深陷在人類活動的每個角落。世界的數字化也讓一切問題都化為計算問題。

計算器具無處不在,但卻隱而不彰,預示著人類或將進入智能計算的AI時代。

葉雨婷文並攝 來源:中國青年報

2020年11月03日 12 版

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