计算与智能（数字生活的开始）

四、计算与智能（数字生活的开始）

信息领域的科学家们总爱讨论一个叫做“计算模式”（Computing Paradigm）的概念，别小看这个抽象的东西，它对计算技术的发展有着至关重要的作用。

翻开计算机进入人类社会的历史，我们可以清楚地发现，从计算模式上来看，它已经经历了两个时代，正在进入第三个时代。第一个时代是主机计算（Mainframe Computing）时代。在这个时代，计算机是稀缺的资源，人与计算机无法进行一对一的交流，甚至连“面”都不能见。计算机安装在为数不多的计算中心里，只有极少数的专业人员才能“亲密接触”，使用计算机的人们也必须用生涩的机器语言与计算机打交道。此时，信息空间与我们生活的物理空间是脱节的，计算机的应用也局限于科学计算领域。

进入20世纪80年代，随着个人计算机的普及，计算模式逐步进入了桌面计算（Desktop Computing）时代。顾名思义，这时的计算机是摆放在桌子上面的，这时的人们坐在桌子面前和计算机交流，人与计算机的关系演变为一对一的关系。使用计算机的人也从计算机专业人员，一夜之间扩展到其他行业的从业人员和家庭用户。计算机也从计算中心步入办公室和家庭，真有如“昔日王榭堂前燕，飞入寻常百姓家”。人们能够方便地获得“计算服务”，这种服务就是信息社会最大的服务业。当人类社会进入21世纪，计算模式也就开始跨入“普适计算”（ubicomp）的时代，这个时代的特点就是为人类提供计算服务。

有人把它称之为计算领域中的“第三次浪潮”。

读者朋友，我们就来看看什么是“普”什么是“适”。

1．从计算到智能

2006年是电子数字计算机诞生60周年。1946年2月14日，世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国诞生了。它被称为“computer”，主要功能是计算。后来，这个当初以计算为主要功能的机器日益强大，不仅能够进行计算，而且能够处理图文声像等，中国人将之与“人脑”对应，称之为“电脑”。

从计算机到电脑，是一个文化进展的重要里程碑。从计算机到电脑的变化，从纯粹的数值计算到数据处理的变化，从计算到智能的变化改变了这个时代，形成了一种新的文化：计算机文化。将计算升华为思维处理，改变了人们的思维模式、创造模式、工作模式和生活模式，构造了一种崭新的文明，从而也改变了整个世界。

计算机界的“诺贝尔奖”—— 图灵奖的获得者道格拉斯·恩格巴特（Douglas Engelbart）被誉为思想超前20年的人，他有一句名言：“计算（机）的目的在于增进人类的智慧，提高人类的综合智能（IQ）。”“如果世界发展的速度越来越快，我们的理解力和解决问题的能力跟不上的时候，能帮助我们的就是计算机。”

这个预言很快就变成了现实，道格拉斯这个天才，从20世纪60年代初期，提出在线编辑、超文本链接、远程会议、文字处理，电子邮件，系统配置与可编程概念，到1964年发明鼠标，建立视窗软件、单手键盘输入、在线帮助系统和用户界面，一直在让计算机“帮助”人类。

同样，“计算”和“智能”是信息时代的特点，它们无处不在。

1996年2月14日，在ENIAC问世50周年时，时任美国副总统的戈尔再次启动了这台计算机，以纪念信息时代的到来。

信息时代的计算机最重要的是它具有“智能”，或者说是“机器智能”或“人工智能”，这类智能是由运行在计算机上的软件程序所产生的，因此，人们将计算机软件称为计算机的“灵魂”。

计算机能够代替人类吗？这是一个能引起人们极大兴趣的话题，也是一个争论了近一个世纪的问题，并且还将继续争论下去。读者可以参考本丛书的姊妹篇《计算机文化》，去获得相关的知识。

信息时代电脑的智能已经遍布各行各业，与我们个人最密切的关系，莫过于面向消费者市场的各个行业。它的智能已经充分地体现在感知和交流方面，信息技术正深刻地改变着人类感知世界的能力和相互交流的方式。例如：科学家开发出的一些能像人一样具有触觉、嗅觉、味觉、听觉和视觉功能的神奇的电脑，使人类面对一个更加生动丰富和多姿多彩的世界。

世界软件巨头微软的掌门人比尔·盖茨对计算智能说过这样一句话：“大脑中的所有形成知觉和情感的神经元都是以一种二元的方式运作的，总有一天，我们能复制自然界以碳为基础的系统中形成的智力。”是吗？神经元是二元方式，还是一种我们人类目前还不明白的方式呢？

为了求解信息社会中越来越多的问题，信息社会中计算机的发展和应用领域有两个巨大的发展空间：一个是超级计算机和超级计算，另一个是无所不在的普适计算。

进入21世纪，人们已经认识到，现在的计算机已经向着智能化和并行化发展，而未来的计算机将是光子计算机、量子计算机和生物计算机的天下，它们的运行速度真的是超级快，是目前最快的计算机的上百、上千倍。这些计算机毫无例外都具有极高的“智能”，不过它们是否有“智慧”呢？它们是否还需要有电能作为它们的能源？是否有一天，当电脑的智慧变得忘乎所以的时候，人类是否仅仅把它后面的电源插头拔掉，一切便万事大吉了呢？看来，这确实是一个很有趣的问题。

2．普适计算（无所不在的计算）

计算机带来的无所不在的智能促使了人类世界另一个空间的巨大发展，这就是人类自己的生活和社会空间。人类的生活空间是交互的、感知的、流动的、思考的，普适计算就在这样的环境下应运而生。

这个概念的倡导者是马克·威瑟（Mark Weiser）博士。早在1988年，他就提出了“无处不在的计算”这个新概念，并创造了“Ubicomp”这个新术语。10年后，比尔·盖茨将它换成了一个同义词“Pervasive”，提出了“普遍存在的计算”（Pervasive Computing）。现在，人们给了它一个更简略的称谓：“普适计算”。

普适计算有两个对应名称：Pervasive Computing或Ubiquitous Computing。有人也称之为普遍计算，它是指在普适环境下使人们能够使用任意设备，通过任意网络，在任意时间都可以获得一定质量的网络服务的技术。

普适计算是在网络技术和移动计算的基础上发展起来的，其重点在于提供面向客户的、统一的、自适应的网络服务。普适环境主要包括网络环境、设备和服务。网络环境包括Internet、移动网络、电话网、电视网和各种无线网络等。普适计算设备更是多种多样，包括计算机、手机、汽车、家电等能够通过任意网络上网的设备。服务内容包括计算、管理、控制、资源浏览等。

人类对自己的生活空间不断地提出期望，对生产效率和生活质量不懈追求，人们开始希望能随时、随地、无困难地享用计算能力和信息服务。计算模式的变革为人们的梦想提供了实现的可能，不过，普适计算的本质不仅在于开发新的计算设备，还在于创新计算模式，开发人与计算机之间新的交互方式，使计算机真正进入人们的工作和生活，成为和水电空气一样的生活必需品，而且使用安全、方便。

于是，人们对普适计算和信息终端设备给出了种种描述。一是价廉物美，让通信能力、计算能力的价格和使用这种资源的价格适合消费者的购买力，这些设备已经变得像现在的水、电、纸、笔一样随手可得，甚至成为一种时尚用品。计算机不再局限于桌面，它将被嵌入到我们的工作、生活空间中，变为手持或可穿戴的设备，甚至与我们日常生活中使用的各种器具融合在一起。二是小巧方便，设备的体积要小，要便于携带，而且不复杂，使用方便，人机接口人性化等。这些设备随着人的活动而移动，随时随地收发和处理信息，将信息空间与物理空间融为一体。三是功能适当，能满足人们不同的需要。具备各种新形态的传感器、强有力的软件、多类型的备选附件、可下载的软件工具和强有力的计算、联网功能。四是信息技术的普及。人与计算机的关系将发生革命性的改变，形成一种一对多、近对远的架构，计算机用户也将从具有一定计算机知识的人员普及到普通老百姓。

可见，普适计算的推进将是以人为中心而不是以计算机为中心，计算资源和各种设备将趋向于公用和共享化，而且可以随着用户所在环境中可利用设备和服务的变化而动态调整，同时又能保证安全性和私密性。并且，计算不是固定的，而是随时可移动的，真正实现用户可以在任何地点、任何时间、任何设备上访问任何服务和信息。此外，为了充分利用无所不在的计算资源和服务，软件与程序更强调开放与兼容，交互与服务。Sun公司的科学家曾预言：“到了普适计算时代，计算实体（设备、对象、服务、代理）之间的交互将从由人直接操作驱动而拓展为自主交互，并成为Internet上的主要数据流。”

在普适计算时代，由于计算资源、网络连接和人与计算服务的交互通道变得无所不在，人们就此提出了许多目前我们在桌面计算时代无法实现的新型服务。这些服务和计算模型有：（1）“移动会议（Mobile Meeting）”，即利用智能移动终端设备在不固定的地方和范围内随时随地地举行会议。（2）“灵感捕捉（Notion Capture）”，人们可以随时随地把脑海中闪现的灵感、看到的景象、听到的传闻、或者经历过的事件快速方便地记录下来，并在以后根据时间、地点、参加者和场景等上下文线索快速地搜索找到它们，进行相关的分析、学习与研究。（3）“普遍交互（Universal Interaction）”，即在智能家居中通过通用界面（如Web界面）对所有信息家电进行控制。（4）“游牧计算（Nomadic computing）”，类似于移动计算，使信息的收发和处理随着人的迁移而随处可能、随处可在。（5）“平静计算（Calm computing）”是让人们在自己的日常生活中感受不到明显的计算机的出现，而是所有的信息处理功能已经“潜入”到生活的各个方面，成为人们生活的一部分，如衣食住行般普遍，也有的人称它为“日常计算（Everyday computing）”。（6）“普遍访问（Universal Access）”试图要建立一个目标，让人们能够在任何时间、任何地点以任何方式访问到我们认为有用的信息，让人们能够更自然、更方便地享受现代信息技术所带来的便捷和高效。（7）“无缝移动（Seamless mobility）”，则是普适计算中另一个需要解决的重要问题。它要解决的是在人们“移动”的过程中的信息服务可以在多个具有不同性能的设备上实现，或者能够在提供多种不同服务的环境中自由移动，而不影响或者很少影响用户的使用和操作。

这些新的概念已经掀起了继桌面计算后的又一次新浪潮，让信息“唾手可得”已经成为下一步信息技术追求的目标。信息就在你的身边，走到哪里，信息就在哪里，这就是信息时代人类生活的一个特点。