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出版者:上海财经大学出版社

作者:张彦

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2003-3-1

价格:18.00

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787810498609

丛书系列:

图书标签:

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《代码的哲学：从图灵机到量子计算的思维之旅》 内容简介 本书并非一本面向初学者的编程入门指南，而是一部深入探讨计算机科学核心概念、历史演变及其哲学意义的深度论著。它以代码为载体，追溯了人类如何将逻辑与机器相结合，最终塑造了我们今日的数字世界。全书结构严谨，论述深刻，旨在引导读者超越具体的编程语言，直抵计算本质的彼岸。 第一部分：机械的黎明——逻辑的具现化 本部分追溯了计算思想的源头，从古代的机械装置如巴比伦的筹算工具，到文艺复兴时期对精密机械的迷恋。重点聚焦于两位关键人物的思想基石：莱布尼茨对“通用符号”的构想，以及布尔对逻辑代数的奠基。 1.1 逻辑的代数化：布尔世界的规则 详细剖析乔治·布尔如何将亚里士多德的逻辑系统转化为可计算的数学表达式。我们探讨“真”与“假”如何成为电路的电压高低，以及“与”、“或”、“非”操作如何构成所有数字运算的基础。这一章着重于抽象思维如何跨越哲学与数学的鸿沟，为电子学应用铺平道路。 1.2 概念的机器：图灵的远见 深入解析艾伦·图灵的图灵机模型。本书不满足于介绍其结构，而是探讨其“停机问题”所揭示的计算能力的边界。图灵机如何从一个纯粹的数学抽象，演变成对“任何可计算过程”的终极定义？我们分析了图灵对通用计算范式的预见，以及这一概念对二战后信息科学产生的决定性影响。我们还将探讨冯·诺依曼架构的诞生，阐释存储程序概念如何将物理硬件与逻辑指令解耦，实现了现代计算机的灵活性。 第二部分：硅基文明的结构——体系的构建与复杂性 进入硬件与软件的交汇点，本部分着重于系统是如何从简单的晶体管结构一步步构建出处理复杂任务的能力的。 2.1 晶体管的开关艺术与微观世界 本章深入探讨半导体物理学的基本原理，但视角着重于工程应用而非纯物理理论。如何通过掺杂硅片来精确控制电子的流动，从而实现逻辑门的精确构建？我们分析了集成电路（IC）的出现如何使计算能力呈指数级增长，并讨论了摩尔定律背后的工程限制与设计哲学。 2.2 编译器的魔术：从高级语言到机器指令 这一段落探讨了人与机器沟通的桥梁——编译器和解释器。我们详细分析了词法分析、语法分析和语义分析的内部机制。理解高级语言（如C、Lisp）如何通过多级抽象，最终转化为二进制机器码的过程，是理解软件工程效率的关键。我们对比了编译型语言和解释型语言在执行模型和设计哲学上的根本差异，特别是它们如何应对程序执行时的状态管理和内存分配问题。 2.3 抽象的阶梯：操作系统与资源调度 操作系统被视为计算世界中的“看不见的架构师”。本章剖析了进程、线程、内存管理和文件系统的核心概念。我们着重探讨并发与并行性带来的挑战，特别是“死锁”和“竞态条件”等问题，它们是软件设计中必须面对的现实悖论。操作系统的设计哲学，如分时系统和实时系统的权衡，体现了对有限资源的哲学性分配。 第三部分：算法的逻辑与世界的模拟 计算的真正力量在于解决问题。本部分聚焦于算法设计，将其视为一种艺术和科学的结合。 3.1 效率的度量：复杂度理论的核心 我们避开繁琐的数学证明，转而关注“复杂度”的概念及其对实际工程的指导意义。大O表示法如何帮助工程师在面对海量数据时做出关键的技术选型？我们深入分析了P类与NP类的区别，并探讨了“NP完全”问题对密码学和优化问题的深远影响。理解一个问题在理论上是否可解，比知道如何求解更为重要。 3.2 经典算法的优雅与局限 本章系统回顾了数据结构（如树、图、哈希表）与核心算法（如排序、最短路径）的精妙设计。我们分析了这些经典方案背后的“贪婪”选择、分治策略和动态规划思想，它们是人类思维模式在机器上的映射。重点讨论了在处理非结构化数据和模糊逻辑时，传统确定性算法所遭遇的瓶颈。 3.3 人工智能的早期探索：符号主义与联结主义的对决 在现代深度学习浪潮之前，AI领域曾经历过符号逻辑推理（如专家系统）和模仿人脑神经元连接（联结主义）的竞争。我们追溯了早期的感知机模型，分析了它们在处理非线性可分问题上的失败，并探讨了这种失败如何催生了更复杂的模型理论，最终为后来的反向传播算法奠定了思想基础。 第四部分：计算的未来与边界的探索 最后一部分将目光投向当前正在酝酿中的技术革命，探讨它们对现有计算范式的挑战。 4.1 量子比特的悖论：叠加态与纠缠 本书将量子计算视为对经典布尔逻辑的根本性颠覆。我们解释了量子比特（qubit）的叠加态如何允许信息在指数级空间中同时存在，以及“测量”过程如何导致坍缩。我们分析了Shor算法和Grover算法的革命性潜力，并讨论了量子霸权（Quantum Supremacy）的概念，它标志着我们开始超越传统图灵机的能力范畴。 4.2 可计算性之外：信息、熵与物理极限 本章探讨计算与物理世界的深层联系。我们引入了兰道尔原理，讨论了信息擦除的物理成本——即信息与能量之间的不可分割性。此外，我们还将审视“不可计算”的领域，例如对复杂混沌系统的精确长期预测，这可能暗示了某些自然现象的本质上是超越任何有限计算能力的。 4.3 编程范式的演进：函数式编程的回归 在面向对象范式盛行之后，函数式编程（Functional Programming）的复兴被视为对“副作用”和“状态管理混乱”的反思。我们探讨了纯函数、不可变性等概念如何提供一种更接近数学证明的、更安全可靠的编程思维，尤其是在多核并行计算日益普遍的今天，函数式编程的价值愈发凸显。 结语：代码即思想的延伸 本书最终将读者带回起点：代码不仅仅是指令的集合，它是人类尝试理解和重塑世界的思维工具。从磨石到光纤，计算的哲学核心始终围绕着如何用有限的资源，精确地描述和模拟无限的可能性。本书试图揭示的，正是隐藏在这层硅皮之下的，那套永恒不变的逻辑骨架。

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