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在今年(2000年)5月举行的中国计算机学会第七届理事会上,中国工程院院士汪成为作了一场特殊的学术报告,他报告的题目是:“请教关于我国计算机发展的12个问题”。汪院士认为,计算机之所以能迅猛发展,原因就是存在许多可改进之处,因此,他把自己在研究中发现的一些尚未有定论的问题提出来,向其他专家求教(载于2000年4月26日光明日报)。
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(笔者习惯引用之处用“/*”、“*/”等标出)
笔者不揣浅陋,本着向各位网友学习、交流的态度,以问答的形式谈谈本人的一些看法,希望能够起到抛砖引玉的效果。笔者水平有限,错误疏漏之处在所难免,不当之处,敬请批评指正。同时欢迎访问我的主页:
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一、有人认为:从图灵机的可计算理论可以得出“可计算”的三个前提:必须把问题形式化;必须有一个算法;必须有合理的复杂度。请问:我们是否应尝试突破、并有可能(或部分地)突破这些前提?还是只能在这个前提下进行创新?
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答:不提倡突破这三个前提,推荐在这三个前提下进行创新。
图灵机的模型似可作以下修改:
[1]具有无限多个存储单元的记录带,每个存储单元内容的变化是有限的,通常用二进制的“O”和“1”来表示,存储单元分块组织;
[2]无限多个具有有限内态的读写头,每个读写头负责一个存储块。每步操作中读写头可以在记录带上左移或右移一格或不动。图灵机在操作中,读写头根据其内态和当前存储单元的内容,按既定的规则,改变其内态和存储单元的内容。并决定下一步读写头的移动方向。
[3]存在一个函数,任何一个读写头能够通过这个函数读取其它读写头的状态。
大半个世纪以来,数学家、计算机科学家提出了各种各样的计算模型都被证明是同图灵机等价的。这可能是因为他们当时的硬件水平和网络性能从来没有象今天这样强大。而今天,网络传输瓶颈将逐渐被打破,网格计算将成为计算机历史发展的必然。原来适合单机运行的图灵机模型理所当然应该修改使之适合新的计算模式。
以上模型不妨称为为“网格图灵机”。
完善网格图灵机模型,建立新的可计算理论,并非一朝一夕之功。而且限于篇幅,不再赘述。
汪院士在香山科学会议第148次学术讨论会上把“可计算”的前提扩展为:有一组规则,规则可执行,执行能终止。这种提法就是很好的创新。
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二、有人认为:人思考和处理问题的认知过程是并行的、开放的、多维的、归纳演绎的;而计算机求解问题的处理过程是对有限种符号的有限长序列、按照事先编定的程序、对这一序列作有穷的变换,从而得到一组新的符号。请问:这两个过程的不一致是形成人与计算机间存在隔阂的主要原因吗?尽量使两者一致是否是未来计算机技术及人工智能技术的主要努力方向?
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答:“对有限种符号的有限长序列、按照事先编定的程序、对这一序列作有穷的变换,从而得到一组新的符号。”——这样的计算模式仍在图灵机的框架之内。
如果说计算机作为人类大脑的延伸的话,它无论是计算模式、存储模式、信息传递模式都有人类无法比拟的方面。而人类思考和处理问题的认知过程中有很多是目前计算机远远未达到的层面。不断吸取人类思维模式的优点是计算机技术及人工智能技术发展进程中所不可避免的。
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三、有人认为:软件的作用就是把人的认知过程翻译成某种特定的计算机所能接受的处理过程。随着计算机技术的发展,软件的关键技术已从60年代的编码、70年代的设计、80年代的需求规约,发展为90年代的“需求工程”时代。面向对象、软构件、分布处理、网络计算、可视化计算、并发工程等都是“需求工程”时代的产物。请问:“需求工程”的最终目的是否是为用户提供“一揽子的解决方案”?如何判断下世纪软件技术和软件产品的发展趋势?
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答:随着计算机的普遍应用,在工业领域使得产品的多品种小批量工业化生产成为可能。而软件产品由于其特殊性,比一般工业产品更适合多品种小销量的生产。
需求工程是指应用已证实有效的技术、方法进行需求分析,确定客户需求,帮助分析人员理解问题并定义目标系统的所有外部特征的一门学科。
需求工程作为软件产品的多品种小销量生产过程中的一个环节,最终的目的是为生产适销对路的软件产品服务,“一揽子的解决方案”只是其中的一部分。
面向对象方法的发展,可能导致软构件的人性化和数学化。从而影响和推动“需求工程”的研究。
软件工程方法的数学化趋势,正如数字电路逻辑设计中采用卡诺图化简一样,软件工程中也可能存在类似的方法。
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四、有人认为:数字计算机的发明是20世纪最大的科技成果,对人类产生深远的影响。数字化生存(BeingDigital)是21世纪的发展趋势,将全面和深刻地提高人类的生活质量。
请问:即插即用、最优化、自适应、沉浸化、人机和谐等都曾是模拟计算的优点。怎样判断在更高层次上的数模混合?是否在将来某时会提出BeingAnalog?我们为此应做哪些准备?
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答:(略)
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五、有人认为:以往的通信都是面向连接的,而Internet的最大优势是面向非连接的;电信网、电视网、计算机网的三网融合是21世纪初的发展趋势;实现全光通信后传输速度将大幅提高。请问:未来的网络发展方向是什么?除了把面向连接和面向非连接的特性进行全面融合外,还有哪些主攻方向?它们将需要什么支撑技术?产生多大影响?引发何种应用?带动哪些产业?
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答:(略)
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六、有人认为:为了能够独立自主地发展我国的信息业,我国必须具有研制高性能芯片的实力,但从高性能、通用的CPU入手并非最佳途径,而应扬长补短,从System on Chip入手。请问:如正确,我国应优选什么System入手?应优先加强哪些设施和支撑技术?如何确保科研、应用和产业的良性循环?
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答:(略)
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七、有人认为:计算机体系结构应面向网络计算的需求。目前,应研制“简约的Client”和“功能强大的Server”。Client应逐步实现Smart,而Server应遵循SUMA准则(即Scalability、Usability、Manageability和Availability——可扩展、好用、可管理、可用)。未来,Client将是P3C或算通机(Compunicator),而Server将最终发展成Virtual Server Environment。请问:这样一个预测准确吗?如果基本准确,这种Client和Server将采用那种体系结构和基础软件?衡量它们性能优劣的指标又将是什么?
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答:(略)
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八、有人认为:我们必须研制面向中国人的计算机系统,它应包括“中国人好用”的主机、软件、输入/输出、网络系统以及开发工具和环境。请问:怎样才是“面向中国人”的计算机?与一般的计算机的本质区别在哪里?为研制这种计算机,应该优先突破哪些基础理论和关键技术?
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答:我们中国人的祖先发明的算盘是最早的“计算机”。如果算盘珠杂乱无章,那么它就不能作为计算器使用。而算盘珠上、下两种状态为算盘提供了计算、存储功能。因此,算盘的算法归根结底是建立在二进制基础上的机械逻辑门。
我们现在使用的计算机同样是建立在二进制的基础之上,可谓“中学为体”;键盘上使用的是英文字母,可谓“西学为用”。
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九、有人认为:阻碍我国信息技术发展和信息建设增值效益(社会效益和经济效益)的瓶颈是对信息资源建设的轻视,这是“重硬轻软”最严重的反映。请问:轻视信息资源建设的症结在哪里?是认识问题,管理问题,还是技术问题?在信息资源建设中,人们期盼的是由知识所增值的效益,为此应攻克哪些关键技术?如何由此分析未来信息产业的利润来源?
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答:(略)
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十、有人认为:信息安全是最迫切的问题,有巨大的产业前景。为此,应研制自己的CPU、操作系统、数据库、专用网络、网络软件,严格推行登录制度、身份认证、密码……
请问:在充分发挥信息的共享优势的前提下,什么是信息安全的关键环节?什么是应优先突破的信息安全技术?
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答:(略)
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十一、有人认为:目前计算机技术发展迅猛,新概念、新技术、新产品日新月异。为了使学生毕业后能较快适应工作,大学里忙于向学生讲授新技术。于是教材成了“产品手册”,授者是“现学现卖”,学者是“忙于磨刀、很少宰鸡”。请问:应当如何改进当前的计算机科学的教学状况?
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答:(略)
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十二、有人认为:对以上问题进行求解时,应考虑如下前提:必须能够继承以往积累的应用软件的成果;必须遵循国际上已经制定或流行的标准;预期能在一定时期内产生经济或社会效益。请问:这些前提条件是限制了创新,还是“继承发展”必须遵循的客观规律?我们应如何处理这个矛盾?
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答:(略)