信息是运动的形式,空的, 物质能量是“实的” 黄铁军

计算科学简明思想——计算机、媒体计算与智能计算的思想之旅
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©2008北京大学黄铁军2计算机应用信　息计算机/电脑数据文本图形图像音视频弹道计算天气预报金融数据核爆模拟文字处理办公软件HTMLXMLCAD游戏数据结构虚拟现实图形界面医学影像数码照片遥感影像点阵表示数字电影立体电视数字视频MP3算　法布尔逻辑客观世界计算科学感觉人脑人类智能智能机人工智能符号系统　神经网络专家系统知识工程博弈定理证明模式识别自动理解机器学习机器视觉智能新时代？(灵魂数字拷贝，智能自主机器，混合智能……）神经科学认知科学心理学哲学/宗教
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©2008北京大学黄铁军3提纲信息就是形式形式就是内容计算就是进化进化就是智能
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©2008北京大学黄铁军4信息就是形式• 烽火：1比特– 含义：战争与和平– 误用：烽火戏诸侯• 雷电：古代的神谕与富兰柯林的风筝• 算盘：– （9/11/15）位整数或小数的四则运算– 1996年，IBM用10个原子生成了世界上最小的算盘
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©2008北京大学黄铁军5信息：香农的矛盾• 香农《通信的数学原理》– ”通信的基本问题是：在噪声背景下，在信息接收端近似地或精确地复现发送端的信号波形；信号波形的语义与通信工程无关，因此可以忽略”• 香农“信息是用来消除收信者认识上的不定性的东西”– 不能用其衍生物（收信者）来定义！香农的这个定义（以及各种辞典中衍生出来的类似定义）是很多错误理解的源头• 信息就是信息！信号波形更一般的称呼是形式（form），信息就是形式，通信是形式的传递，计算是形式变换
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©2008北京大学黄铁军6信息：维纳的错误• 维纳：“信息就是信息，不是物质，也不是能量”• 信息就是运动的形式，载体是能量或物质– 信息是“空的”形式，不像物质和能量那样是“实的”– 但不存在完全“空无”的信息，信息必须以能量或物质作为载体而存在，而且必须以能量方式传递• DNA• 记忆– 物质是相对静止的运动，能量是运动的作用，信息是运动的形式
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©2008北京大学黄铁军7形式就是内容• 不断演进的载体和丰富的形式– 甲骨文、金文、石鼓文、竹简、碑帖、绢、纸、塑料唱片、磁鼓、磁盘、硬盘CD/VCD/DVD/蓝光DVD– 报纸(图文)、广播(声音) 、电视(影像)、网络(综合)• 形式中的内容– 形式的丰富与演化– 内容精细化、复杂化– 文化的进步
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©2008北京大学黄铁军8形式的千年误用• 内容是形式表现出来的“意义”，意义不能脱离形式载体– 石头语：巨石阵、神庙与碑刻– 雷锋精神与活雷锋• 孔子“吾道以一贯之”– “祭如在，祭在如神在，吾不与祭，如不祭”– “子贡欲去告朔之讫羊…”– 从君臣父子到孔庙• 柏拉图的“理想国”与黑格尔的“绝对精神”– “至善的形式”是圣贤的预测，但是绝对化只是“观点”– 二元论是一种站不住脚的信仰
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©2008北京大学黄铁军9计算就是进化• 进化是运动有序化的过程，是形式的推演过程• 生物、人与计算机器式三种有区别但有联系紧密的形式推演系统• 人（包括身体与智能）是进化的产物，计算智能是进化的一个阶段• 计算是人类智能的一种类型（形式思维）– 数学、逻辑、符号计算与物理符号系统• 形象思维是人类智能的另一种类型– 神经网络– 机器感知与认知、人工生命• 计算机是进化的产物，正在从形式思维走向形象思维
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©2008北京大学黄铁军10计算就是进化• 硬件– 电子管——晶体管——集成电路——微处理器– 大型计算机——个人计算机——嵌入式计算机——无处不在的计算机• 软件– 机器语言——汇编语言——高级语言– 软件——操作系统——数据库——应用软件——智能化软件• 网络– 电子神经与光神经• 交互：– 人机交互——机际交互——机器为媒介的人际交互– 机器人：机器与现实世界的交互– 虚拟世界中的人与数字人
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©2008北京大学黄铁军11进化就是智能• 基本智能：信息的变换、存储、处理– 记忆：信息以相互关联的方式存储起来，不关联的部分或层次淡化，关联的信息强化，形成对特定对象的相对稳定的描述，进而符号化– 逻辑：归纳、演绎乃是形式的一般化和具体化，判断、推理乃是形式或符号的比较、转化过程– 感知：形式的输入– 认知：形式的归纳、整理• 高级智能：– 自我意识：“（环境）感知——认知——（自身）感知” 循环而形成的“全子”– 机器智能：目前计算机的输入是环境（往往有人控制），输出往往是为人服务的，当计算机自己能够控制输入输出能够主动对接时，机器智能以及机器自我意识就可能产生
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©2008北京大学黄铁军12进化就是智能• 智能是进化的产物– 刺激与反应；选择与有序；组织与“涌现”• 精神/心智– 超级有组织的物质—大脑——“涌现”出的形式• 《I am a Strange Loop》– “我”是精神与物质（身体、环境）交互(迭代环)的产物• “超人”– 古来圣贤皆寂寞– 未来超人的物质基础(从碳水化合物到光电)– 未来的精神状态(更完善的形式，数字灵魂？)
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©2008北京大学黄铁军13扩展阅读I Am a Strange LoopNY: Basic Books, 2007.Hofstadter, Douglas, Gödel, Escher, Bach: an Eternal Golden Braid,NY: Basic Books, l979.
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©2008北京大学黄铁军14谢　谢！
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©2008北京大学黄铁军15考查方法• 课堂讨论(20%)：– 每堂课的前10分钟交给同学，就上次课的论题提出质疑或自己看法，每名同学发言不超过3分钟，每次发言可获得1-2分– 每堂课的后10分钟是自由讨论，教师准备一些开放问题，学生可现场质疑、辩论，表现突出的同学可获得1-2分– 课堂记录纳入最终成绩• 专题报告(40%)：就课程覆盖的高级论题或自选论题（须经教师认可）撰写综述报告，考察要点：– 文献综述是否比较齐全– 报告是否抓住了主要思想及其发展脉络– 能否对未来发展提出独特的思路– 报告内容及其组织方式的独特性• 闭卷考试(40%)——改为大开卷– 定性性题目：内容选自课程讲述的论题，要求用自己的理解进行阐述，主要考察基本思想的掌握程度和运用能力– 定量性题目：来自《计算机科学概论》，而且都讲过