现代计算机的意义

计算机的产生，既是20世纪伟大的发明之一，而且也是迄今为止人类历史上最广泛、最深刻的技术革命，是数学发展的产物，它的伟大意义有如下几方面.

(1)计算机的产生，揭开了信息时代的序幕.

所谓信息时代，就是用物质装置(计算机主机及其外围设备)代替原来由人从事信息加工的时代. 信息时代是人类文明继农业时代、工业时代之后的崭新时代，如果说前两个时代是以农业和工业生产为主要特征，信息时代则以信息加工为主要特征. 人类所创造的文明成果可以迅速地传遍全球，成为人人共享的财富.计算机的发展，对全世界所有的国家在经济、政治、法律、文化、教育、科学、技术、心理以及哲学等领域将产生巨大的影响.

(2)计算机的产生是人们思维器官——大脑的延伸

人类能独立于动物首先是依赖于能有意识的制造工具和使用工具. 劳动工具的发展，表明人类征服自然能力的提高，任何一件工具都是劳动器官的延伸，社会上所有创造发明都意味着人自身的解放. 显微镜、望远镜、雷达、电话、广播，遥感遥测、电视等，是人的感觉器官——眼和耳的延伸. 是对古代“千里眼”“顺风耳”的解读，各种车辆、飞行器、桥梁的延伸. 自古至今人类积累的物质成果，直接关系现代科学的发展. 现代计算机的产生则是人的思维器官——大脑的延伸，由于它能作高速的运算，严格的证明，自动控制生产过程，能作综合分析，选择最优方案，能翻译，能劳动(如高空作业，海底探测)，还能贮存大量的文献资料，在现代社会各个方面都有用武之地，因此计算机的产生，其意义将超过人的劳动器官和感觉器官的延伸.把计算机称为智能机是比较确切的

(3)计算机的产生深刻地影响数学的发展

计算机的产生首先是数学发展的产物，莱布尼兹、图灵、冯·诺伊曼等人的思想和他们的后继者的纯数学研究成果，一直是20世纪80年代前计算科学技术发展的指导原则. 另一方面，计算机的产生与发展又深刻地影响数学的发展: 一批适于计算机应用的计算方法应运而生. 如线性代数方程组的稀疏矩阵法、条样函数、快速傅里叶级数变换等. 冯·诺伊曼与乌拉姆(S.Ulam， 1909—1984，美籍波兰数学家)还创造了一种在计算机上实现随机模拟求近似解数值计算法——蒙特卡洛(Monte Carlo)方法; 常微方程、偏微方程数值解的经典方法获得新生. 我国数学家冯康创造了有限元法，从而导致计算几何、计算概率、数值代数等分支的发展. 促进了与计算机有关的分支: 计算机数学、数值计算、机器证明、计算图形学等的产生与发展. 还有，计算机与其他的自然科学或技术相结合，产生了一些崭新的科学部门，如自动控制、辅助设计、计算物理、计算化学、计算考古学、历史计量学、数理语言学、数量经济学等，都呈现一派繁荣的新景象.

“数学实验”因计算机的发展已经走进大学课堂，成为一门重要的课程，而且在数学研究中也占一席之地. 例如，几何定理证明的“例证法”和代数恒等式证明的举例(验证一个高次恒等式，只要用一个足够大的数代入检验是否相等即可)，计算机在这里大显身手.

“四色猜想”100余年来没有解决，1972年起，美国伊利诺斯大学的黑肯(Wolfgang Haken，1928—) 和何佩尔(K. Appel， 1932—)决定搞这个课题，他们认为，现在数学家手里的技巧，不足以产生一个非计算机的证明. 他俩一方面从理论上继续简化问题，将证明归结为寻找一组特殊图形——不可避免可约图的集合. 另一方面利用计算机的试算，人机对话获得有益信息，到1976年，两人认为机器证明的时机成熟了. 从1月起，他们在伊利诺斯大学的IBM360机上开始分情况检查(实际上分了1482种情况)一一检证了它们都是可约构形，于是四色猜想被证明了，整个证明所采取的是一种“穷举检验”的办法. 1977年，在一次数值数学与计算机会议上，有人宣布了一个比较简单的证明，但也用去了50机时，黑肯和阿佩尔的证明发表之后，至今还没有人全面地重复验证过，许多人试图验证他们的原始过程，发现十分困难，即使简化程序，仍然必须使用计算机进行证明. 围绕着四色定理的计算机证明，许多重大问题纷纷提出，但越来越多的数学家认识到，计算机的应用不仅大大改变了数学研究的方式，而且从根本上改变着证明概念本身，对产生“证明”的计算机程序的检验，也应视作一种有效的证明.

计算机强大的计算速度和图像显示功能，导致20世纪后半叶有孤立子和混沌的发现. 孤立波方程的确立，掀起了非线方程研究的热潮是20世纪数学的重大成就. 而动力学过程的混沌行为，为新的数学分支——混沌动力学开辟了道路，使数学进入现代艺术的殿堂，有兴趣的读者可进一步阅读有关资料.

(4)现代计算机，为人工智能研究开辟了道路

人工智能是20世纪中期科学技术的卓越成就，它的出现是社会生产发展的必然结果，是现代科学技术蓬勃发展的产物，是人类认识的寄望. 人是有智慧的动物，有学习和认识能力，有实践、思维和创造能力，能适应新情况并解决实际问题的能力，这些总和就是智能. 人工智能是相对于人的智能而说的，如果机器能模拟和代替人的某些活动——识别符号、图形、图象、语言文字乃至不同语言，能与人直接对话，像人一样进行学习、联想、判断、推理，能理解存贮知识并运用知识解答问题，等等.

历史告诉我们，人类开始利用天然工具，然后有了手工工具，进一步发展有了机器; 机械化的发展，提高生产效率必然导致实现自动化. 自动化机器体系由自动的工作机，传送机构和控制中心三部分构成. 每个组成部分都有电子计算机参与，而以控制机的电子计算机为核心，通过它进行数据处理，做到实时控制，合理调节，按照人所规定的程序完成工作任务. 由于生产对象日益复杂，对工程技术的要求也越来越高，有些地方人们甚至无法达到，需要把生产职能、管理职能进一步交给机器，从而产生了对智能机的要求. 现在的计算机，一般只能进行数值计算，而自然界还存在着许多非数值问题; 大工业生产往往是一个复杂的系统，计算机处理问题则先要建立控制对象的数学模型，而数学模型很可能是这个复杂系统的屏障，改进电子计算机的功能，赋予它更大的灵活性、普适性、有效性，可以更有效地发挥作用.因此，人工智能是科学技术发展的客观要求. 现代科学技术发展日新月异，出现了所谓“知识爆炸”局面，人类的知识总量大约每7～10年就翻一番. 人随着自己的认识、人脑的结构与机能，人的智能的了解越来越深入，尤其是20世纪中叶兴起的控制论，信息论、系统论与计算机科学、仿生学等新兴科学技术，为人工智能提供了现实可能性.

以电子计算机为核心的智能机器是人类根据社会生产的需要制造的，它包含着生物的、化学的、物理的和机械的运动，本质上体现了人的大脑的思维活动，是大脑一系列运动的低级形式的模仿. 这种模拟，开创了更深入认知人类高度组织起来的中枢系统的先河，自20世50年代以后，这种研究取得辉煌的成绩，人工智能缓慢进入了我们生活的各个方面.

①工业模拟和CAD/CMD技术，包含对各种机构的运动模拟和静、动态装配模拟; 进行土建工程、机械结构和产品的设计(包括设计飞机、汽车、船舶的外形及发电厂、化工厂的布局以及电子线路、电子器件等).

②农业模拟生物生长过程，合理选种、播种，田间管理、收获、合理灌溉和水土保持，林业、抵抗森林火灾，消防人员的工具配备、监控.

③仿生. 如为了防治艾兹病，对艾兹病菌的产生演化进行复制与模拟，对其病毒的遗传密码进行剪切，从而探索治疗的方法. 还研究各种生物的行为方式，制造出各种不同的机器人，以适应各种不同环境的工作，例如有的可以探月，有的可以潜海，有的可以飞檐走壁、高空作业、地下作业等等.

④科学、技术及事务管理，工作进程图、各种统计图表，以增加对复杂对象的了解并作出相应的决策.