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第二章
计算人工制品

我们认为计算机是计算乃至计算机科学的核心,这是没有问题的;但仍有一些需要注意的事项。

首先,“计算机”的具体构成是什么还有待商榷。有些人倾向于将其视为他们每天使用的物理对象(笔记本电脑或工作场所的台式机);另一些人则认为是他们所使用的整个系统,包括电子邮件服务、文字处理、访问数据库等,都是“计算机”;还有一些人将其与一个被称为图灵机的完全数学模型(本章稍后讨论)联系起来。

其次,接受计算机是一个符号处理自动机,以及其他与计算机相关的符号处理人工制品的观点,似乎与我们对“计算机”的直观看法略有不同。因此,我们应该更加折中地看待参与计算过程的人工制品,然后再使用计算人工制品这个术语来表述。在本章中,我们将会考虑计算人工制品的本质。

在第一章中,计算机(或多或少)表现为一个黑盒子。所说的一切都指称它是一个符号处理自动机:它接受符号结构(表示信息、数据或知识以及其他,视情况而定)作为输入,并产生(在它自己的推动下)符号结构作为输出。

当我们撬开这个黑盒子时,我们发现它更像是一组嵌套的盒子:里面有一个或多个更小的盒子;打开其中一个内盒会显示嵌套在其中的更小的盒子,并依此类推。当然,黑盒子的嵌套程度是有限的,我们迟早会到达最原始的盒子。自然世界和人造世界都体现了这种现象,被称为层级结构。许多物理、生物、社会和技术系统在结构上是分层的。自然等级(如生命系统)和人工等级(如文化或技术系统)之间的区别在于,科学家对前者是发现,而对后者则是发明。

现代计算机是一个分层组织的计算人工制品系统。因此,发明、理解和应用层级结构的规则和原则是计算机科学的一个分支学科。

自然领域和人工领域都存在层级结构是有原因的,而我们尤其要感激博学的科学家赫伯特·西蒙的这种洞察力。他说,分层组织是管理实体复杂性的一种手段。在西蒙的语言中,如果一个实体由许多以非平凡(即非显而易见)方式交互的组件组成,那么它就是复杂的。正如我们将看到的,计算机表现出这种复杂性,因此它也被组合成一个层级系统。计算机系统的设计者和实现者被要求根据层级结构的原则和规则来构建它们,计算机科学家则有责任去发明这些规则和原则。 pB+Gu/dkc1ConYu2o/43YwNPg8MkpImSQverVwnlA7g/my5QozlqaOahVTHNE5/D

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