计算机还可以做什么？

《中国科技》 00年10月07日 【原创】 作者：

中关村在线

在计算机技术发展的初期，由于机器的速度很低，K比特/秒(千，103bits/s)量级，存储容量很小，K字节(103bytes)量级。因此，当时计算机能做的事仅限制在数值计算(numerical computing)的范围。在科学计算、数据处理和工业自动化等传统的应用中，计算机所担负的主要工作，都可简单地归结为完成“求解数学议程”的这一任务。因此在使用计算机之前，要求人们把要解决的问题用一种数学模型来表示：算术的、代数的、微积分的或者偏微分方程等等。然后，计算机通过数值计算求解这个模型，以协助人们解决问题。由于它在数值计算能力上远远地超过了人类，从而在许多方面代替了人的脑力劳动。

到了20世纪六、七十年代，人工智能发展起来的一套以经验和知识为基础的符号计算(symbolic computing)，使计算机的应用跳出传统数值计算的局限。这时计算机技术已经进入了M(兆，106)时代，即计算机速度达到M bits/s量级，内存容量达到 Mbytes量级，为人工智能技术的应用提供了有力的技术支撑。

由于能建立数学模型的问题并不很多，这必然限制计算机传统的应用范围。有了人工智能技术，我们只需要依据人类的经验和知识，为计算机建立一个符号推理模型，就能让机器从事我们所希望的工作。这就进一步使计算机在推理、决策、计划和调度等领域，有可能做得跟人一样好，甚至比人更好。比如中医诊断，我们很难为它建一个数学模型，按照传统的数值计算的应用模式，我们就无法让计算机做这类事情。而有了人工智能技术，人们通过建立一个以逻辑推理为基础的符号计算模型，就能建造一个计算机中医诊断系统，而这个系统的功能可能与中医专家不相上下。

到了本世纪末，计算机技术进入了G(千兆，109)时代，21世纪初将要进入T(太， 1012)纪元，计算机网络的出现，大量资源的共享等等，把我们带进计算机应用的崭新时代。如今计算机已经从单纯地处理数值和简单的符号，进入到处理声、图、文和视频等多媒体信息，极大地扩大了计算机的应用领域。但我们面临的问题是，数值计算也好，符号推理也好，为了让计算机解决我们所希望解决的问题，我们事先必需对该问题有充分的了解，具备丰富的先验知识，事先知道解决的途径，从而有可能为它建立一个准确的计算模型，让计算机去“算”。但是，我们遇到的许多实际问题，有时候尽管手头有大量的观察数据，但不知道它的内部工作机理；有时候我们尽管会解决某个问题，但说不清楚是如何解决的，等等。这些问题往往最需要计算机的帮助。

目前兴起的以机器学习为核心的计算智能(computational intelligence)、软计算(soft computing)和智能计算(intelligent computation)等的研究热潮，正是为了实现计算机应用的新突破。以往的计算机应用，不管采用何种计算模型(数值的或符号的)，模型都要由人来建立，这要求人们具备该问题的先验知识。我们进一步的要求是，让计算机通过学习自动建立计算模型，特别是通过数据自动建立模型，这是计算机应用技术的下一个奋斗目标。目前围绕着从海量数据中机器学习的研究，如数据采掘(data mining)、知识发现(knowledge discovery in data bases)、神经网络、遗传算法等，均属于这一努力的一部分。

从计算机应用技术上看，过去计算机能做的事，原则上讲人也能做，不同的只是计算机做得更容易、更快和更好。可以设想，如果机器学习研究得以突破，就可以进一步实现“人不知如何去做的事计算机也可能做”，这样一来，计算机的应用将会步入新的阶段。随着计算机性能的不断提高，计算机应用技术的不断进步，在新的世纪里，这个目标是有可能实现的。