科學Sciences導讀：讀完本公號操作系統(tǒng)、指令集、編譯器等技術科普文章，尤其是三名經(jīng)典編譯器作者、奠基人的簡歷，大家會發(fā)現(xiàn)研究計算機科學，必須具備堅實的數(shù)學、邏輯功底。為了討論數(shù)據(jù)簡化哲學PhDS之數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)DOS的可行性，我們先來聊聊計算機哲學。

西方哲學與人工智能、計算機(7260字)

目錄

A西方哲學與人工智能、計算機(7108字)

1 萊布尼茨之夢和圖靈機

2 圖靈機到現(xiàn)代電子計算機

3 西方哲學與人工智能、計算機

4 數(shù)據(jù)簡化哲學PhDS操作系統(tǒng)

參考文獻(721字)

Appx.數(shù)據(jù)簡化DataSimp社區(qū)簡介(835字)

A西方哲學與人工智能、計算機(7108字)

西方哲學與人工智能、計算機

文|秦隴紀，科學Sciences20181118Sun

哲學理論用到計算機里，最直接的就是做編譯器和編程語言涉及到邏輯推理及其完備性證明。從13世紀的Llull魯爾，最早想做機器推理，到真正發(fā)明計算機，萊布尼茨和圖靈帶來的兩個時間節(jié)點，完成了從夢想到工程落地的偉大科技文明推進。21世紀初大數(shù)據(jù)人工智能節(jié)點上，數(shù)據(jù)簡化哲學繼續(xù)推進人類智能在哲學理論到工程技術的實踐，涉及到許多復雜科技知識。

1 萊布尼茨之夢和圖靈機

13世紀，西班牙馬略卡島哲學家與邏輯學家魯爾(RamonLlull,1232—1315)，試圖制造一臺機器來執(zhí)行自動推理。受魯爾演算推理器思想影響，1666年，年僅20歲的萊布尼茲提出要尋求一種世界通用語言和一種普遍算法，不僅要能計算數(shù)值，還要能計算概念，一切論證的正確性都能夠歸結(jié)為某種計算，所有符號與詞語會導向推理，不正確要么是事實謬誤，要么是計算錯誤。在他看來，哲學家間的爭議與會計師間的爭議可以是一樣的。有了這種語言與算法，當哲學家間出現(xiàn)爭議時，不必浪費口舌，大家拿出筆坐下來算一算即可。這就是數(shù)學史上著名的“萊布尼茲之夢”。之后1843年的計算又取得一次飛躍，英國數(shù)學家愛達·勒芙蕾絲(Ada Lovelace)與查爾斯·巴貝奇(Charles Babbage)合作，寫了第一個計算機算法。(注1：巴貝奇發(fā)明了第一臺可編程計算機的理論。)

現(xiàn)代計算機時代(ModernComputing-Machine Era)始于艾倫·圖靈(Alan Turing)關于圖靈機的概念(conception of the Turing Machine)，三位貝爾實驗室(Bell Labs)科學家發(fā)明晶體管(transistor)，使得現(xiàn)代計算成為可能并獲得1956年諾貝爾物理學獎。之后幾十年，政府和軍方獨有計算技術；再后來學術機構(gòu)的史蒂夫·沃茲尼亞克(Steve Wozniak)為蘋果I型計算機(Apple-I)設計了電路板，使家用計算變得可行。圖靈提出一種用于判定機器是否具有智能的試驗方法，即圖靈試驗，至今每年都有試驗比賽。而圖靈提出的著名的圖靈機模型，為現(xiàn)代計算機的邏輯工作方式奠定了基礎。

圖靈采取了這樣的一條道路，他首先分析了人的計算過程。通過丟掉非本質(zhì)的細節(jié)，將這些計算活動局限在少數(shù)幾種極為簡單的基本操作上。(邏輯簡化法) 然后圖靈說明人可以被一個能夠執(zhí)行這些基本操作的機器所替代。然后只要證明僅僅執(zhí)行那些基本操作的機器不可能判定一個給定的結(jié)論是否可以用弗雷格的規(guī)則從給定的前提中導出，這樣他就能夠下結(jié)論說，判定問題的算法是不存在的。作為副產(chǎn)品，他對計算過程的分析，產(chǎn)生了通用計算機的一個數(shù)學模型。

他觀察到：在計算的每一個階段，只有少數(shù)符號受到了注意。每一個階段所采取的行動僅僅取決于受到注意的那些符號以及當前的心靈狀態(tài)。然后他做出了如下抽象：計算通過在一條被劃分成方格的紙帶上寫下符號來進行。執(zhí)行計算的人在每一步都只注意其中一個方格的符號。她的下一步將僅僅取決于這個符號和她的心靈狀態(tài)。她的下一步是這樣的：她在當前注意的方格里寫下一個符號，然后將注意力轉(zhuǎn)向它左邊或者右邊的相鄰符號。

現(xiàn)在可以很容易看出，做這項工作的人可以用一個機器替代，紙帶在機器上來回移動。關鍵之處在于圖靈對于計算概念的分析，通過某種算法程序可計算的任何東西都可以通過一臺圖靈機來計算。因此如果我們可以證明某些任務無法用圖靈機完成，那么我們就可以說沒有任何算法可以完成這項任務。這就是圖靈證明判定問題不存在算法的方法。

實際上一臺圖靈機可以用這樣的一個五元組來表示：當機器處于狀態(tài)R，注視紙帶上的符號a時，它將用b來代替a，向右移動一個方格，然后轉(zhuǎn)到狀態(tài)S。而一個具體的算法便可以由這些五元組表示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的集合組成的圖靈機來表示出來。R a:b -> S 或者R a:b <- S

圖靈將對角線方法應用于這種情況，得到了圖靈機不能解決的問題，由此推出了判定問題的不可解性。與哥德尓類似，圖靈采用了對角線方法也對圖靈機通過自然數(shù)進行了編碼。

圖靈機本身可以是自然數(shù)編碼表示，這樣它也作為自身的輸入。實際上有些輸入會使圖靈機停止下來，另一些則不會。這樣一臺圖靈機就具有一些停機集合。如果我們考慮把一臺圖靈機的停機集合組成了一個包裹，并且認為那臺機器的碼數(shù)就是這個包裹的標簽。對角線方法允許我們構(gòu)造出一個與圖靈機的任何停機集合都不同的自然數(shù)集合，我們稱之為D。方法是這樣的，我們考慮把圖靈機的編碼作為自身的輸入，如果它的編碼數(shù)不屬于自身的停機集合，那么我們就把它加入D。而集合D則不是任何圖靈機的停機集合。

然后考慮這樣一個問題：找到一種算法，判定一個給定的自然數(shù)是否屬于集合D。

這就是一個不可解問題的例子。首先如果存在這樣的一個算法，我們就能找到這樣的一個圖靈機，但是我可以改造一下這個圖靈機，把以下兩個五元組加入到這個圖靈機：F 0:口->F 和F 口:口-> F。對于這個新的改進的圖靈機來說，如果輸入的數(shù)屬于D那么那么機器就會像以前一樣運轉(zhuǎn)，并輸出1而告終，如果輸入的數(shù)不屬于D，那這臺機器將永遠向右移動。這樣我們就找到了一臺圖靈機它的停機集合剛好就是D。于是與我們的對角線方法矛盾。所以并不存在這樣的一個算法。由此可知判斷問題在算法上是不可解的。

為驗證自己工作的有效性，圖靈又提出了通用機模型，通用機包含了圖靈機代碼以及待處理的數(shù)據(jù)。而這剛好對應著我們今天的機器，程序與數(shù)據(jù)的概念。也為存儲程序計算機提供了一個模型。正是圖靈在證明判定問題的不可解性是，對計算概念的分析以及對通用機的發(fā)現(xiàn)促使了計算機的產(chǎn)生。1950年，圖靈又發(fā)表了他的經(jīng)典論文《計算機與智能》，提出了著名的圖靈測試來測試計算機是否具有智能。(注2：1954年6月7日，圖靈不滿當局因同性戀而禁科研，無法忍受被孤立，而咬了一個浸過氰化物的蘋果，結(jié)束了自己的生命。一代天才命殞世俗。)

2 圖靈機到現(xiàn)代電子計算機

圖靈是計算機科學當之無愧的奠基人，他的通用機思想延續(xù)至今，人們?yōu)槠湓O立“圖靈獎”已經(jīng)是計算機領域最高榮譽。其后1945年，格蕾絲·穆雷·霍珀(Grace Murray Hopper)提出并實現(xiàn)世界首個編譯器，將計算機從紙帶輸入和數(shù)值計算范圍解放出來，馮·諾依曼(John von Neumann)在共同討論基礎上起草“存儲程序通用電子計算機方案”EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)采用存儲程序以及二進制編碼等確定的計算機結(jié)構(gòu)，至今仍為電子計算機設計者所遵循。1946年發(fā)明電子計算機，開啟現(xiàn)代電子計算機新紀元，極大促進了科學技術的進步。1972年，約翰·科克(John Cocke)進一步提出編譯器優(yōu)化，1977年，大衛(wèi)·卡克(David J. Kuck)提出矢量化Parafrase編譯系統(tǒng)，都推進了計算機科學的發(fā)展。

圖1 馮·諾依曼在世界上第一臺計算機旁

匈牙利籍的布達佩斯大學數(shù)學博士馮·諾依曼(John von Neumann，1903~1957)在1940年后，轉(zhuǎn)向應用數(shù)學。之后，他對世界上第一臺電子計算機ENIAC(電子數(shù)字積分計算機)的設計提出過建議。1945年3月，在共同討論基礎上起草全新的“存儲程序通用電子計算機方案”EDVAC(ElectronicDiscrete Variable Automatic Computer)對后來計算機的設計有決定性的影響，特別是確定計算機的結(jié)構(gòu)，采用存儲程序以及二進制編碼等，至今仍為電子計算機設計者所遵循。1946年，馮·諾依曼開始研究程序編制問題，他是現(xiàn)代數(shù)值分析——計算數(shù)學的締造者之一。他首先研究線性代數(shù)和算術的數(shù)值計算，后來著重研究非線性微分方程的離散化以及穩(wěn)定問題，并給出誤差的估計。他協(xié)助發(fā)展了一些算法，特別是蒙特卡羅方法。40年代末，他開始研究自動機理論，研究一般邏輯理論以及自復制系統(tǒng)。在生命的最后時刻他深入比較天然自動機與人工自動機。他逝世后其未完成的手稿在1958年以《計算機與人腦》為名出版。馮·諾伊曼的主要著作收集在《馮·諾伊曼全集》(6卷，1961)中。他的精髓貢獻是兩點：二進制思想與程序內(nèi)存思想，后人稱為“計算機之父”和“博弈論之父”。

3 西方哲學與人工智能、計算機

西方哲學走向普世，是在14世紀中葉至16世紀歐洲文藝復興(意大利語Rinascimento，由ri-“重新”和nascere“出生”構(gòu)成)思想文化運動，歐洲從黑暗中世紀教權獨裁，走向世俗社會的200年。那個時代，百姓思想禁錮得到解放，有了人權和自由。得益于數(shù)學領域大發(fā)展帶動人文哲學，數(shù)學等歐洲學術討論空前繁榮，就連打官司，都講證據(jù)、道理、推理，常有爭辯。期間，哲學家會寫下來記錄證據(jù)并做推理，后來魯爾到萊布尼茲就想著是不是能形式化后做機器推理。魯爾的貢獻是提出一個演算推理器，到萊布尼茨則提出了通用語言算法推理之夢。不過，當時邏輯語言都沒出現(xiàn)，描述不同人講的事情和道理都不可行，何談推理機器？只能是空想的夢了。

解決這個問題的是布爾，用“與或非”等符號把邏輯變成了布爾代數(shù)，以及弗雷格，用形式句法描述符號推理，羅素的形式邏輯推動數(shù)理邏輯龐大的系統(tǒng)，也是分析哲學的基礎。到圖靈說明人可以被一個能夠執(zhí)行某些基本操作的機器所替代，用弗雷格的規(guī)則從給定前提中導出，分析計算過程而提出通用計算機的數(shù)學模型——對通用機的發(fā)現(xiàn)促使了計算機的產(chǎn)生。空想到理論劃時代的突破，關鍵一步是圖靈把羅素的形式邏輯數(shù)學化到圖靈機，使得哲學理論到數(shù)學模型落地。

羅素的形式邏輯變成分析哲學的基礎，得益于有康德的三大批判。伊曼努爾·康德一生對知識的探索以1770年為標志分為前期研究自然科學和后期研究哲學兩個階段。前期的主要成果有1755年發(fā)表《自然通史和天體論》提出太陽系起源的星云假說。后期從1781年開始的9年里出版一系列涉及領域廣闊、有獨創(chuàng)性的偉大著作，給當時的哲學思想帶來了一場革命。批判時期著作又分理論哲學和實踐哲學的著作。理論哲學著作有《純粹理性批判》和它的簡寫本《未來形而上學導論》；實踐哲學著作有《道德的形而上學基礎》、《實踐理性批判》、《完全在理性范圍內(nèi)的宗教》和《道德形而上學》等。他的《判斷力批判》是一部內(nèi)容特殊的著作，其中關于審美判斷和目的性判斷的論述可以解釋為聯(lián)系理論理性與實踐理性的媒介，也可解釋為前兩部批判的補充?？档绿岢?/span>“三大批判”——《純粹理性批判》(1781年)和《實踐理性批判》(1788年)以及《判斷力批判》(1790年)的出版，標志著康德哲學體系的完成。

《純粹理性批判》要回答問題：我們能知道什么？康德回答：我們只能知道自然科學讓我們認識到的東西，哲學除幫助我們澄清使知識成為可能的必要條件，就沒有什么更多用處。

柏拉圖以來，康德把這個問題徹底給顛倒了。此前，人們讓認識向外部事物看齊，而康德說，如果我們顛倒一下，讓事物向我們的認識看齊，該會如何？康德把這一思維方法與哥白尼的“日心說”相比較：哥白尼以前，人們認為一切星球圍著我們地球轉(zhuǎn)，哥白尼卻說，我們地球是在圍著其它星球轉(zhuǎn)。國內(nèi)有教授提出“思維科學”提出新的研究范式，要對無法直接觀測的思維、智能做出研究范式。這有可能推翻康德純理性哲學說的自然科學外不可認知，將會是自1900年以來西方哲學停滯不前的突破。

《實踐理性批判》是康德的前一部著作《純粹理性批判》的歸宿和目的。所謂“實踐理性”，是指實踐主體的意志，對于實踐理性的“批判”，就是要考察那規(guī)定道德行為的“意志”的本質(zhì)以及它們遵循的原則。全書包括“純粹實踐理性的原理論”和“純粹實踐理性的方法論”兩大部分。該書的重要理論意義在于，它把人的主體性問題突出出來，強調(diào)了人格的尊嚴與崇高，表現(xiàn)了強烈的人本主義精神。

《判斷力批判》要回答的問題是：我們可以抱有什么希望？康德給出的答案是：如果要真正能做到有道德，我就必須假設有上帝的存在，假設生命結(jié)束后并不是一切都結(jié)束了。“判斷力批判”中，康德關心的問題還有人類精神活動的目的、意義和作用方式，包括人的美學鑒賞能力和幻想能力。

康德雖然使用批判，但他卻建立起一套完整哲學理論。他自稱發(fā)動了一場哲學領域內(nèi)的哥白尼革命。在其所處時代，歐洲哲學思想主要有兩種重要理論：由洛克、休謨等人發(fā)展出來的經(jīng)驗主義，以及笛卡兒等人的理性主義。經(jīng)驗主義者認為人類對世界的認識與知識來源于人的經(jīng)驗，而理性主義者則認為人類的知識來自于人自身的理性。而康德則在一定程度上接合了兩者的觀點?？档轮赋鲋R是人類同時透過感官與理性得到的。經(jīng)驗對知識的產(chǎn)生是必要的，但不是唯一的要素。把經(jīng)驗轉(zhuǎn)換為知識，就需要理性(康德與亞里士多德一樣，將這種理性稱為“范疇”)，而理性則是天賦的。人類通過范疇的框架來獲得外界的經(jīng)驗，沒有范疇就無法感知世界。因此范疇與經(jīng)驗一樣，是獲得知識的必要條件。但人類的范疇中也有一些可以改變?nèi)祟悓κ澜绲挠^念的因素，他意識到，事物本身與人所看到的事物是不同的，人永遠無法確知事物的真正面貌。

康德帶來了哲學上的哥白尼式轉(zhuǎn)變。他指出，不是事物在影響人，而是人在影響事物。是我們?nèi)嗽跇?gòu)造現(xiàn)實世界，在認識事物的過程中，人比事物本身更重要。康德甚至認為，我們其實根本不可能認識到事物的真性，我們只能認識事物的表象?？档碌闹摂嗑褪牵?/span>人為自然界立法。他的這一論斷與現(xiàn)代量子力學有著共同之處：事物的特性與觀察者有關。

從[德]萊布尼茨的符號系統(tǒng)夢、[英]布爾把邏輯變成代數(shù)、[德]弗雷格發(fā)明形式句法、[德]康托爾對無限的探索、[德]大衛(wèi)希爾伯特的營救、[捷克]哥德爾完備性定理、[英]圖靈構(gòu)想的通用計算機，到[美]第一批通用計算機的誕生，一批計算機科學家在系列哲學思想和數(shù)學理論的探索中，不斷推進人類智能在哲學理論到工程技術的實踐。從13世紀算起的800年來，中國人是缺席的，至今仍不能認識西方哲學及科學的精髓和價值所在。中國傳統(tǒng)陰陽思想基礎發(fā)展起來的文明體系繁衍的各種思想理論，遠如道德經(jīng)近至王陽明，都集中在了平衡人際管理的社會穩(wěn)定、吃住行等生存活動檔次。讓人誤以為東西方文明互為補充？老有國人拿中國沒有OS和CPU核心技術說事，但卻沒有具體行動。而專家領導只會推卸責任，說啥“沒有生態(tài)”，好像不是無能而是不屑，讓人看著心煩且生氣。

4 數(shù)據(jù)簡化哲學PhDS操作系統(tǒng)

軟硬件系統(tǒng)，總的來說編譯器、文件系統(tǒng)、調(diào)度等算簡單的，難的是指令集和機器碼的設計。對編譯器來說，語句是層層往下編譯的，直到機器碼，中間有很多層，如何優(yōu)化是大有學問的。編譯器解釋高級語言到機器碼，期間程序邏輯分解到機器碼指令。編譯器設計實現(xiàn)中，需要數(shù)理邏輯基礎，集合論、模型論、證明論、命題演算、遞歸論和公理化等這些哲學、數(shù)學方法都要應用進去。其中，模型、證明等完備性問題，只要范圍劃定，不難處理。編譯器里面對遞歸等復雜邏輯的分解比較重要，否則沒法指令化。

計算機系統(tǒng)內(nèi)部架構(gòu)已經(jīng)五十年沒變了。現(xiàn)在又到了一個機遇點上?，F(xiàn)在美國七八十歲的老一代程序員及其門徒，又在想著優(yōu)化計算機架構(gòu)。從哲學角度來說，康德的著名論斷：人為自然界立法，與現(xiàn)代量子力學有著共同之處：事物的特性與觀察者有關。從量子計算機角度來說，量子計算技術的推動，使得計算機架構(gòu)必須作出調(diào)整。從智能角度來說，無法觀測的思維、智能，必須要有新的研究范式，使之可以被觀測。從數(shù)據(jù)角度來說，萬物皆可數(shù)據(jù)化思考。“人類對世界的認知，不論自身還是萬物，皆可數(shù)據(jù)化思考并形成可描述、表達、記錄的數(shù)據(jù)資源。倘若無法數(shù)據(jù)化，則亦無文字化、可視化等具體媒介數(shù)據(jù)。”(2018，秦隴紀) 時代呼喚自1900年以來西方哲學停滯不前的突破。

圖2 數(shù)據(jù)簡化哲學PhDS

秦隴紀1991年在蘋果2型(Apple-II)臺式機學習Basic編程、作圖、音樂等程序，初一即接觸模擬電路、計算機編程等實驗，后學習數(shù)學應用/計算機應用/教育技術等專業(yè)，28年來斷斷續(xù)續(xù)在計算機科學與技術領域不斷學習。2005年后，幾度試圖寫一個以數(shù)據(jù)資源為核心的操作系統(tǒng)，卻止步于修改簡單開源命令行引導系統(tǒng)，原因在于空有雄心壯志卻無實驗環(huán)境和科研平臺而止步。這其中就涉及到指令集、編譯器、資源調(diào)度、圖形可視化、文件系統(tǒng)、通信等基礎知識。2010年全球首創(chuàng)提出數(shù)據(jù)簡化概念及技術以來，秦隴紀致力于數(shù)據(jù)資源為核心的操作系統(tǒng)研究，簡化CPU邏輯過程、強化數(shù)據(jù)權限管理；并以《數(shù)據(jù)資源概論》三步曲、數(shù)據(jù)資源操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)簡化技術、數(shù)據(jù)傳輸與存儲的網(wǎng)格系統(tǒng)為目標而學習、掌握相關科學原理與工程技術。

秦隴紀各種編程語言尚可，擅長流程設計、邏輯和空間思維，無窮小到可導可微的基礎也有點，持久興趣在數(shù)據(jù)OS和文本簡化。若哪位教授在指令集編譯器、CS架構(gòu)、OS資源調(diào)度、CPU通訊等方向有研究，作者很想跟著學習(實操+讀博)；屬于一坐一整天，經(jīng)常邊讀資料、邊總結(jié)，偶爾調(diào)試開發(fā)環(huán)境平臺、運行開源代碼。(注3：如果辦公環(huán)境合格——網(wǎng)速快、可以訪問各種學界業(yè)界論文和代碼資源，臺式機性能優(yōu)秀、有橫豎雙屏；團隊務實可加秦隴紀QQ847829136溝通。)

希望大家一起努力，夯實基礎科技知識。切勿計算機基礎科技一樣都沒掌握，但會修改開源代碼，就幻想著直接奔向人工智能、腦智能等空中閣樓，步入產(chǎn)業(yè)界。如若教科研體系IT業(yè)者都不做基礎技術實驗，卻拿博士、教授或總工頭銜長年累月出席各種活動、熱衷于灌水論文，那終究如夢幻泡影，永遠無法理解CS，在歷史長河中毫無價值、白白浪費了一生機遇。