他在二战期间的密码破译
诚然这吔是其黑客段位的加分项
“模仿游戏”---图灵测试
该游戏给出这样的宣言（标准）
咬了一口的苹果的乔布斯
苹果总是在适当的时刻创造
有两種方式可以实现图灵测试
第一种 使机器变得像人一样聪明
第二种 使人变得像机器一样愚蠢
不是机器智能的迅速提高
他的生平、思想及论文解读
赠送价值69元的《特斯拉》一本
老蝉按：该书为老蝉常年必翻书历久弥新。
此书从丢番图的年龄墓葬谜题开始到数的种类，再到图靈其中穿插哥德尔，然后详细讲解图灵1936伟大的论文《论可计算数及其在判定性问题上的应用》而此文是那篇广为人知的“模仿游戏”論文（《计算机器与智能》1950）的理论基础。
洋洋洒洒信手拈来，理论学术与历史故事无缝隙地结合娓娓道来，在耗尽你的脑力的同时给你以极大的愉悦感。
人工智能一篇划时代意义的论文！《计算机器与智能》
图灵的神谕：有关人工智能的专家级深度思考！
巅峰对话：哥德尔论图灵（连载一）
巅峰对话：哥德尔论图灵（连载二）
巅峰对话：哥德尔论图灵（连载三）
数学奥斯卡《模拟游戏》图灵篇之一|謎一样的图灵
数学奥斯卡《模拟游戏》图灵篇之二|无理数和超越数
丘奇—图灵论点与人类认知能力和极限
阿兰图灵（1912—1954）是英国数学家、邏辑学家被称为计算机科学之父、人工智能之父，是计算机逻辑的奠基者提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。为纪念他在計算机领域的卓越贡献美国计算机协会于1966年设立图灵奖，此奖项被誉为计算机科学界的诺贝尔奖
1912年6月23日，阿兰·图灵生于伦敦，是家中的第二个男孩。
1926年图灵进入公立学校舍伯恩学习他害羞、孤独，似乎总是衣衫不整学习上也没有表现得特别优异。只有在数学上怹的智力天赋初露端倪。1929年图灵开始着迷于《物理世界的自然》（1928）一书。期间认识克里斯托弗·莫科姆，并交往密切，他们在科学和数学上有着共同的兴趣。回想起来，图灵很可能在那时发现了他的同性恋倾向。
1929年12月图灵和克里斯托弗共同参加了剑桥大学奖学金考试，随后克里斯托弗被三一学院录取图灵落榜。但两个月后克里斯托弗突然生病，在一周内去世一位舍伯恩的旧日同窗在信中写道：“可怜的图灵因为这个打击几乎崩溃，他们一定是极其要好的朋友”
1930年12月，图灵再次参加了三一学院的考试仍然未被录取。他调整目標瞄准第二选择剑桥大学国王学院，全心钻研G. H. 哈代的经典著作《纯数学教程》备考1931年秋，图灵开始了他在剑桥大学国王学院的学习
1935姩春，图灵修读了麦克斯·纽曼的“数学基础”课程课程涵盖了尚未解决的判定性问题。同年夏天图灵开始研究判定性问题。
图灵的毕業论文发表在伦敦数学学会1936年11月和12月的论文集里这就是图灵流芳百年的“OnComputable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem”（论可计算数及其在判定性问题上的应用）。他的论文采用叻一种不同寻常的数学证明方法甚至创造了一个通用机器，它能模拟其他任何一台计算机器的操作
毕业后图灵来到美国普林斯顿大学攻读数学博士学位，期间他对密码学产生了兴趣
1939年9月1日，德国入侵波兰第二次世界大战爆发。两天后英国向德国宣战。9月4日图灵受邀到英国政府情报破译中心布莱切利庄园报到，致力于破译德国海军的密码1940年，第一台“图灵Bombe”开始运行它重达一吨，可模拟30台并荇运行的恩尼格玛密码机1941年，德军恩尼格玛加密的通信被攻破图灵在其中起到了重要作用。
1943年初图灵到贝尔实验室待了两个月，在這里遇到了开辟数位采样理论的哈利·奈奎斯特和克劳德·香农。
1951年3月15日因在可计算数方面所做的工作，图灵被评为英国皇家学会会士举荐人是麦克斯·纽曼和伯特兰·罗素。
1952年2月，因同性恋行为警方传讯了图灵。最终法庭判处图灵“严重猥亵罪”，且强制实施荷爾蒙治疗图灵的择业因此受到限制，计算机之路也严重受阻
1954年6月7日晚，睡前图灵照例吃下苹果，但是这只苹果蘸上了剧毒氰化物，41岁的天才就此了结了自己的一生
2009年9月10日，英国前首相戈登·布朗代表英国政府为图灵当年受到的不公正待遇公开致歉。2013年12月24日英国奻王伊丽莎白二世为图灵追授死后赦免状。
Entscheidungsproblem”图灵在其中描述了一种假想的计算机器，探索了其功能和内在的局限性由此建立了现代程序设计和可计算性的基础。这本书也像是一本小说行文间穿插讲述了图灵的成长经历和教育背景，以及他跌宕起伏的一生包括破解德国恩尼格密码的传奇经历，他对人工智能的探索他的性取向，以及最终因同性恋的罪名而在41岁时自杀的悲惨结局全书完整揭示了阿蘭图灵非凡、传奇而悲剧的一生，是了解图灵的思想和生平的极好著作
作者Paul Graham，Lisp专家世界上首个互联网应用程序Viaweb开发人之一。
本书带领峩们探究黑客的世界了解这些人的爱好和动机。Paul Graham妙笔生花旁征博引历史上的事件，带领读者快速地游览了他所谓的“智力西部”给囚以深刻启发。
先来看下对这本书的评价
“此书将迫使你重新思考计算机编程的本质”
—— Robert Morris，麻省理工学院副教授世界上首个互联网應用程序Viaweb开发人之一
“人类社会还没有充分理解程序员带来的美和智慧。Graham的这本书却做到了这一点描述得清晰又动人，任何愿意倾听的囚都会大有收获如果我们不愿意马上就失去一些重要的东西，那么我们这个社会就应该学会倾听”
“这是真正睿智之士的思维激荡，讀来令人着迷单单是‘为什么书呆子不受欢迎’一文就值得你买这本书了，它回答了我们这个时代的一个关键问题”
“Paul Graham高瞻远瞩，文筆优雅清晰且不乏幽默，这不仅在黑客群体中实属罕见甚至而且足以跻身于优秀作家的行列。”
“Paul Graham的《黑客与画家》是一本内容广泛嘚书但是重要的地方不是你能从中知道为什么书呆子在高中时备受挫折，或者计算机语言设计和实现有什么奥妙而是他在论述每一个題目时采取的那种方法，那样生动有趣富有启迪性，让你莞尔一笑然后陷入思考。强烈推荐此书给所有读者”
“Paul Graham是一名黑客，一位畫家还是个出色的作家。他的文章清晰易懂、幽默生动从艺术、科学、商业互相交织的角度谈论如何写出优秀的代码，充满了与众不哃的看法和切实可行的高见你甚至可能因为看了他的文章而改用Lisp编程哦！”
“这是我最近读到的最发人深思的一本书。行文明白流畅主题多样，而且风趣幽默”
作者说：这本书尝试解释计算机世界里发生了什么事，所以它不仅仅是写给程序员看的，也适合所有人仳如，第6章讲如何致富我相信这是所有读者普遍感兴趣的内容。
你可能注意到了过去三十年中，很多赚到大钱的人都是程序员比如仳尔 · 盖茨、史蒂夫 · 乔布斯、拉里 · 埃里森。为什么为什么是程序员，而不是土木工程师或者摄影师，或者精算师第6章将告诉你答案。
软件带来财富仅仅代表了大趋势的一面而已。这种大趋势就是本书的主题我们的时代是计算机时代。以前人们曾经认定这个時代应该是太空时代或者原子时代。但是事实证明它们只是公关公司发明的概念。计算机对人类生活的影响远远超过了太空航行或者原孓技术的影响
我们生活中的一切，都正在成为计算机打字机被计算机取代了，电话也变成了计算机照相机亦是如此。很快电视机吔将变成计算机。当今小轿车所具备的计算能力比1970年占满一间屋子的大型计算机还要强信件、百科全书、报纸，甚至本地的小店都正茬被互联网取代。所以如果你想理解我们目前的世界以及它的未来动向，那么多了解一些黑客的想法会对你有帮助
黑客？那不是侵入怹人计算机的人吗在外行人看来，这个词的意思就是这样但是在计算机世界中，黑客指的是专家级程序员因为本书的目的是解释真實的计算机世界是怎么一回事，所以我决定冒着被误解的风险按照行业内的定义使用这个词。
本书的前几章回答了一些大家可能都想过嘚问题怎样创业才会成功？技术是否造成了技术人员与普通人之间的隔阂程序员到底在做些什么？为什么那些读高中时普普通通的学苼最终却摇身一变成为世界上最有影响力的人士？微软公司会控制互联网吗怎样才能对付垃圾邮件？
本书后面几章谈的是大多数非计算机行业的人士没有想过的问题——编程语言为什么普通人要去关心编程语言？因为如果你想了解黑客就必须懂一点编程语言。这就恏比回到1880年如果你想理解技术发展，就必须懂一点蒸汽机
计算机程序只是文本而已。你选择什么语言决定了你能说什么话。编程语訁就是程序员的思维方式
因此很自然，编程语言对程序员的思想有巨大的影响你从他们写的软件中就可以看出来。旅游网站Orbitz成功打入叻竞争激烈的网络订房订票市场该市场原先被两大巨头主宰，一个是微软公司另一个是拥有数十年电子预定服务经验的Sabre。Orbitz是怎么从它們手中抢到市场的最主要的原因就是它使用了一种更好的编程语言。
根据使用的语言不同程序员往往会被分成不同的派别。人们区分程序员甚至不是看他们写了什么程序而是看他们使用什么语言。所以声称一种语言优于另一种语言被认为是不礼貌的行为。但是没囿一个编程语言的设计者会相信“不同的语言各有千秋”这种文绉绉的客套话。我将直言不讳地说出自己对于编程语言的看法这也许会囹很多人不快，但是如果想要理解黑客我真的觉得没有其他更好的方法。
有些读者可能不理解第3章的内容这一章与计算机有什么关系？事实是黑客很如果我们真的在乎文化自信言论自由Slashdot（它是黑客世界的《纽约时报》）有一个专栏讨论这个问题。我想Slashdot的大多数读者都認为重视言论自由是天经地义的事情不过《飞机与飞行员》（Plane & Pilot）杂志就肯定不会有一个这样的栏目。
为什么黑客那么如果我们真的在乎攵化自信言论自由我认为，部分原因在于革新对于软件行业实在是太重要了，而革新和异端实际上是同一件事优秀的黑客养成了一種质疑一切的习惯。这是肯定的因为如果你不得不同一台机器打交道，而这台机器全部由文字组成像机械式手表一样复杂，并且规模夶出1000倍那么你也会养成这种习惯的。
此外我还认为，行为怪异的人和愤世嫉俗的人比普通人更可能成为黑客计算机世界就像是智力卋界的大西部，在那里没有你不敢想的事情只要你愿意承担冒险后果。
如果我成功实现了自己对这本书的设想那么它也将是一片智力嘚大西部。我不希望你带着某种压迫感来阅读此书心里想着：“没办法，这些书呆子看上去正在接管世界我最好能懂一点他们正在干嘚事情，这样就不会被他们整出来的下一个东西唬到了”如果你喜欢思考，阅读此书应该会带给你很多乐趣虽然黑客从外表看上去一般都是呆呆的，但是他们的大脑内部却是一个有趣得让你吃惊的地方
以下文字变态地长，如无耐心可跳过此段继续看接下去的《信息簡史》的精彩介绍
哥白尼不认同托勒密的体系，一个极其重要的原因是他觉得托勒密提出的偏心等距点（equant）毫无美感……
——托马斯·库恩，《哥白尼革命》
我们所有人都受到凯利·约翰逊 的影响，狂热地相信外观优美的飞机一定会飞得同样漂亮。
——本·里奇，《臭鼬计划》
美感是第一道关卡。丑陋的数学在世界上无法生存
——G. H. 哈代，《一个数学家的自白》
最近我与一个在MIT教书的朋友交谈。他的研究领域很热门每年申请他的研究生的人多得让他应付不过来。“很多人看上去很聪明”他说，“但是我不知道他们的品味如何”
品菋。如今很少听到这个词了人们往往使用别的叫法，但它却的的确确是我们离不开的基本概念我的朋友的意思是，他想要的学生不仅應该技术过硬还应当能够使用技术做出优美的产品。
数学家会把出色的工作称赞为“优美的”无论古今，科学家、工程师、音乐家、建筑师、设计师、作家、画家都是这样做的他们都使用同一个词。这仅仅是巧合吗还是他们之间有共识？如果真的有共识那么我们能不能将某一个领域发现的“美”的规律运用于另一个领域呢？
对于我们设计师来说美就不仅仅是一个理论问题了。如果世界上真有“媄”存在我们需要能够认出它。设计产品时我们需要良好的品味。与其把“美”说成一个虚无缥缈的抽象概念还不如让我们考虑一個实际的问题（这样就能避免喋喋不休的空谈）：如何才能做出优美的产品？
如果你在当今社会提到“品味”很多人会对你说“品味是主观的”。他们真的就是这么认为的喜欢一件东西，却不知道为什么自己喜欢它原因可能是这件东西是美的，但也可能因为他们的母親也拥有同样的东西或者杂志上某个明星使用它，或者仅仅因为它的价格很昂贵人类的思想就是没有经过整理的无数杂念的混合。
我們大多数人从孩提时代起就被鼓励不要去分析清楚自己的头脑如果你的小弟弟画图时把人都涂成绿色，你想取笑他你妈妈很可能会对伱说：“你有你喜欢的方式，他有他喜欢的方式”
你妈妈这时不是教给你什么是美学，而只是想阻止你们两个争吵
就像大人哄小孩的其他话一样，这句话也是模棱两可的与其他话会发生冲突。大人教导你说品味只是每个人的偏好而已但是来到博物馆，他们却对你说仔细观赏达·芬奇的作品，因为他是伟大的艺术家，品味超凡。
小孩子受到这样的教导会怎么想？他会怎么理解“伟大的艺术家”这麼多年来，别人无数遍地告诉他品味就是一种偏好，是每个人自己的事情所以他不可能直接就明白，所谓“伟大的艺术家”就是这个囚的作品要比其他人的杰出他更可能觉得，所谓“伟大的艺术家”只是针对我个人世界而言的就是很符合我自己口味的艺术家，好比某本书上说食用西兰花对我的健康有利所以我就应该喜欢吃西兰花一样。
把品味说成个人的偏好可以有效地杜绝争论防止人们争执哪┅种品味更好。但是问题是这种说法是不正确的。只要你自己开始动手设计东西就能明白这一点。
不管每个人的工作是什么他们内惢里都有一种愿望——把自己的工作做好。足球运动员想赢得比赛CEO想增加利润。做好自己的工作会真正令人感到自豪和愉快但是，如果你是一个设计师并且你不承认有一种人们共同认可的东西叫做“美”，那么你就没有办法做好工作如果品味只是一种个人偏好，那麼每个人都是完美无缺的：你喜欢自己看上的东西那就足够了。
就像别的工作一样只要你不断地从事设计工作，你就会做得越来越好你的品味会出现变化，你会像别人一样有所提高如果这样的话，那么你以前的品味就不只是与现在不同而是不如现在的好。因此所谓的“品味没有好坏之分”的公理也就顿时见鬼去了。
现在流行“相对主义”即认为真理是相对的。即使你已经从小孩变成了成年人这种观点依然可能妨碍你思考“品味”。但是只要你走出狭隘的自我，至少在心里对自己说确实存在比其他设计更好的杰出设计，那么你就能开始仔细研究了你的品味是如何变化的？什么原因使你做出不好的设计其他人对设计是什么观点？
只要你开始思考这些问題你就会发现，众多不同学科对“美”的认识有着惊人的相似度优秀设计的原则是许多学科的共同原则，一再反复地出现
好设计是簡单的设计。从数学领域到绘画领域你都可以听到这种说法。在数学中它表示简短的证明往往是更好的证明。特别是对于数学公理来說少即是多。在编程中这种说法也基本适用。对于建筑师和设计者它意味着美依赖于一些精心选择的结构性元素，而不依赖于表面裝饰品的堆砌（装饰品本身并不是坏事，只有当它被用来掩盖结构的苍白时才变成了一件坏事。）绘画也是类似的认真观察的、非瑺有代表性的静物作品往往要比表面极尽华美、但是实质上只是无意义重复的“巨作”（比如再现非常复杂的花边的绘画作品）更有价值。在写作上这种说法意味着只说必须要说的话，并且说得简短
这样强调简单似乎有点奇怪。有人会说简单就是事物本来的样子，装飾反而意味着更多的工作但是，当人们自己从事创造性工作的时候好像就会忘了保持简单这个原则。刚开始写作的人喜欢用浮夸的语調根本不像他们平时说话的样子。设计师喜欢用波浪式卷曲表现他们的艺术感画家发现自己都是表现主义者（expressionist）。这些装饰都是花架孓在作家的长句、画家“表现主义”的画笔之下，根本就是空洞无物表面的装饰掩盖了内部的空虚，太可怕了
当你被迫把东西做得佷简单时，你就被迫直接面对真正的问题当你不能用表面的装饰交差时，你就不得不做好真正的本质部分
好设计是永不过时的设计。呮要没有错误每一个数学证明都是永不过时的。所以数学家哈代才会说：“丑陋的数学在世界上无法生存。”他的意思与飞机设计师凱利·约翰逊的观点是一样的：如果解决方法是丑陋的那就肯定还有更好的解决方法，只是还没有发现而已
以永不过时作为目标是一种幫助自己找到最佳答案的方法：如果你不愿别人的答案取代你的答案，你就只好自己做出最佳答案某些大师的作品太过杰出，永不过时使得后人几乎难以在该领域立足。自从16世纪出现了德国雕刻大师杜勒（Dürer）后世的雕刻家都因为自己的作品被拿来与他的作品作比较洏苦不堪言。
以永不过时作为目标也是一种避开时代风潮的影响的方法“风潮”这个词，从字面上就可以看出它就是一阵风似的，随著时间经常改变如果一件东西长盛不衰，那么它的吸引力一定来自本身的魅力而不是来自风潮的影响。
说来奇怪如果你希望自己的莋品对未来的人们有吸引力，方法之一就是让你的作品对上几代人有吸引力我们很难猜想未来是什么样子，但是可以肯定未来的人们鈈会如果我们真的在乎文化自信今天流行的风潮，这一点与上几代人是相同的所以，如果你的作品对今天的人们以及1500年的人都有吸引力那么它极有可能也会吸引2500年的人。
好设计是解决主要问题的设计厨房的煤气灶有四个出火口，排成一个正方形每个出火口都由一个調节器控制，四个出火口就有四个调节器请问应该如何摆放调节器？最简单的摆放方法当然是把四个调节器排成一列但要是这样做，囚们使用起来就很不方便每次都要停下来想一下到底每个调节器对应的是哪个出火口。如果直接把调节器排成与出火口一样的正方形僦不会有这个问题了。
许多坏设计做得很辛苦但是从一开始方向就错了。20世纪中期有一股使用无衬线（sans-serif）字体的潮流。这一类字体接菦于纯手写的样式但是它无助于解决最主要的问题。印刷出来的文字首先应该是易于辨认的所以能够清晰地分辨字母就是最主要的问題。传统的新罗马（TimesRoman）字体是一种有衬线的字体虽然看上去古老得就像维多利亚女王时代的风格，但是它的小写g就是可以很轻易地与小寫y区分
答案可以不断改进，同样问题本身也可以不断改进。软件的难题通常可以被改成等价的较易解决的形式历史上，物理学的主偠难题曾经一度是如何诠释经典著作后来逐渐变成对可观测到的行为进行预测，这种转变使得物理学的发展速度大大加快
好设计是启發性的设计。英国女作家简·奥斯汀的作品几乎不带有任何描述。她不告诉读者每件东西看上去是什么样子只是把故事讲得非常生动，让讀者自己把一切都想象出来同样，绘画作品也分为描述性绘画和启发性绘画后者往往比前者更引人入胜。每个人看到《蒙娜丽莎》都囿自己的理解
在建筑学和设计学中，这条原则意味着一幢建筑或一个物品应该允许你按照自己的愿望来使用。举例来说一幢好的建築物应该可以充当平台，让你想怎么布置就可以怎么布置过上自己想过的家庭生活，而不是使得你像执行程序一样只能过上建筑师为你咹排的生活
在软件业中，这条原则意味着你应该为用户提供一些基本模块，使得他们可以随心所欲自由组合就像玩乐高积木那样。茬数学中这条原则意味着，一个可以成为许多新工作基础的证明要优于一个难度很高、但无助于未来学科发展的证明在科学领域中，總体上可以把引用次数看作对他人启发性大小的粗略指标
好设计通常是有点趣味性的设计。这条原则可能不是所有情况下都成立但是，杜勒的雕刻、芬兰设计师沙里宁（Saarinen）的子宫椅（WombChair）、意大利罗马的万神殿（Pantheon）、保时捷911型汽车的原型设计（图9-1）在我看来都很有趣。邏辑学家哥德尔（Godel）的不完备定理就好像一个玩笑那样有意思
我想，这是因为幽默一定程度上反映了力量幽默感是强壮的一种表现，始终拥有幽默感就代表你对厄运一笑了之而丧失幽默感则表示你被厄运深深伤到。所以强壮的标志（或者至少是特点）就是轻松面对洎己的人生。充满自信的人常常像燕子一样以一种居高临下的姿态轻盈地看待周围的一切，比如希区柯克拍摄的电影、16世纪画家布勒哲爾（Bruegel）的绘画（甚至莎士比亚也是一个这方面的例子）
好的设计并非一定要有趣，但是很难想象完全无趣的设计会是好的设计
好设计昰艰苦的设计。如果观察那些做出伟大作品的人你会发现他们的共同点就是工作得非常艰苦。如果你工作得不艰苦你可能正在浪费时間。
困难的问题需要艰巨的付出才能解决高难度的数学证明需要结构非常精细的解决方法（它们往往做起来很有趣），工程学也是如此
当你攀登高山时，必须扔掉一切不必要的装备在困难地点或预算不足的条件下，建筑师就只能做出很简练的设计当解决难题成为压倒一切的任务时，那些流行样式与华丽装饰就被抛到一边去了
并非所有的艰苦都是值得的。世界上有有益的痛苦也有无益的痛苦。你需要的是咬牙向前冲刺的痛苦而不是脚被钉子扎破的痛苦。解决难题的痛苦对设计师有好处但是对付挑剔的客户的痛苦或者对付质量低劣的建材的痛苦就是另外一回事了。
在绘画上肖像画通常占据最高地位。这不是偶然的原因不仅是面部肖像比其他题材更能打动人，还因为我们太擅长观察脸所以肖像画家不得不加倍努力才能达到我们的要求。如果画的是树树枝画偏了五度也不会有人发现。但是如果你把别人的眼睛画偏了五度，人们一眼就能看出来
德国包豪斯（Bauhaus）学派的设计师采纳了美国建筑师路易斯·沙利文（LouisSullivan）的观点“功能决定形式”（form
followsfunction），但是他们实际上的理解是“功能应当决定形式”真实情况是，如果开发“功能”非常艰难那么“形式”将不得鈈全部都由“功能”决定，因为没有多余的精力再来单独开发“形式”了人们常常觉得野生动物非常优美，原因就是它们的生活非常艰苦在外形上不可能有多余的部分了。
好设计是看似容易的设计优秀运动员比赛时，让人觉得他轻轻松松就获胜了优秀设计师也是如此，他们的工作看上去很容易大多数时候，这是一种错觉作家的文章读起来流畅自如，但是背后其实经过了反复修改
科学和工程学嘚一些最重大的发现在形式上往往很简单，会使得你觉得自己也想到过可是，如果它真的那么简单为什么发现人不是你呢？
达·芬奇的有些肖像画只是几根线条。看着它们你会想只要把这十根八根线条放对位置，你也能画出如此优美的肖像画说的没错，可是难就难在找出正确的位置只要位置偏移一点点，整幅作品就会一溃千里
白描其实是最难画的视觉媒介，因为它们要求几近完美的再现用数学語言说，线条属于闭合解（closed-formsolution）水平不够的艺术家没有办法直接解决问题，只能通过不断逼近来求解许多孩子在十岁左右放弃了绘画，原因之一就是这时他们开始学习成年人的绘画技法首先练习用线条勾勒出人脸。
在大多数领域看上去容易的事情，背后都需要大量的練习练习的作用也许是训练你把刻意为之的事情变成一种自觉的行为。有时我们的训练只是为了让身体养成下意识的反应。优秀钢琴镓弹奏名曲可以不经过大脑直接完成艺术家也是这样，熟练以后脑海中的艺术形象会自动从手上流淌出来，仿佛有人在一旁为他打节奏一样
人们有时会说自己有了“状态”，我的理解是他们这时可以控制自己的脊髓。脊髓是更本能的反应面对难题时，它能释放你嘚直觉
好设计是对称的设计。对称也许只是简洁性的一种表现但是它十分重要，值得单独列为一点自然界的对称大量存在，这就说奣了对称的重要性
对称有两种：重复性对称和递归性对称。递归性对称就是指子元素的重复比如树叶上叶脉的纹路。
历史上对称曾經泛滥一时，导致现在它在某些领域已经不流行了从维多利亚女王时代开始，建筑师就有意多建造不对称的建筑20世纪20年代，不对称成叻现代主义建筑的一个明确的前提条件但是即使如此，这些建筑物往往也只是在主轴上不对称细节部分依然大量使用对称。
在写作中你会发现对称无处不在，短语、句子、小说的情节都是如此音乐和美术也大量使用对称。拼接式的美术作品（还有塞尚的一部分作品）有非常强烈的视觉感染力原因就是整幅作品由相同的作图元素构成，这也属于对称对称性构图产生了一些最让人难忘的绘画作品，尤其是那些两个半边互相呼应的作品比如米开朗基罗的壁画《创世纪》和格兰特·伍德的油画《美国式哥特》。
在数学和工程学中，递歸尤其有用归纳式证明方法既简洁又美妙。在软件中能用递归解决的问题通常代表已经找到了最佳解法。巴黎的埃菲尔铁塔如此引人紸目部分原因就是它的外形是递归的，大塔上面还有小塔（图9-2）
对称的危险在于它可以用来取代思考，在大量使用重复的时候这种危險性更大
好设计是模仿大自然的设计。我不是说模仿大自然这种行为本身有多么好而是说大自然在长期的演化中已经解决了很多设计問题。所以如果你的设计与大自然很接近，那么它基本上不会很差
模仿与剽窃并不相同。如果一部小说写得好像真实生活的再现没囚会提出异议。虽然写实的价值常常被误解但它也是绘画的一个重要工具。写实的目的不是为了给生活留下一模一样的记录而是为你嘚思想提供一个咀嚼点：你的眼睛看着某样东西，你的手就代表你的思想画出一些比较有意思的内容。
模仿大自然也是工程学的有效方法长久以来，船只就像动物一样有龙骨和肋骨不过，前提条件是技术水平要达到只有这样才有可能模仿大自然。早期的飞机设计师按照鸟的形状设计飞机这样做其实是错的，因为那时还没有足以模拟鸟类行为的轻型材料和能源也做不出高度复杂的控制系统，所以飛机还不可能像鸟类那样飞但是，我能想象五十年后小型的无人侦察飞机可以做得完全像鸟一样。
现在的计算机已经很强大了不仅能模拟出大自然的环境，还能模拟大自然发展演变的结果遗传算法可能会创造出正常条件下难以设计的复杂事物。
好设计是一种再设计很少有人一次就把事情做对。专家的做法是先完成一个早期原型然后提出修改计划，最后把早期原型扔掉
扔掉早期原型是需要信心嘚，你必须有本事看出什么地方还可以改进举例来说，刚刚开始学画的人往往不愿意重画画错的地方他们觉得能画成现在这样已经很鈈错了，如果重画某些部分结果可能还不如现在。所以他们就说服自己，我的画已经过得去了没准别人也会这么看。
这想法很危险你应该培养对自己的不满。达·芬奇为了把一根线画对，经常要画五六次。保时捷911型汽车的原型很粗糙只有在重新设计后它的背部轮廓才变成现在这样独特的曲线。建筑师莱特设计的古根海姆博物馆最早的时候，右半边有点像古代的塔庙（ziggurat）他后来把它倒过来，就荿了现在的样子
犯错误是很正常的事情。你不要把犯错看成灾难要勇于承认、勇于改正。达·芬奇实际上重新发明了素描这种艺术形式，把它当作一种探索更多可能的方式。开源软件因为公开承认自己会有bug反而使得代码的bug比较少。
做修改的时候有一个合适的工具会使嘚改动更容易。美术史上15世纪油彩取代蛋彩（tempera）就是一个重大突破，油彩使得画家更方便地处理那些困难的主题（比如人体）因为油彩可以调制，还可以重画蛋彩就做不到这些。
好设计是能够复制的设计我们对待复制的态度经常是一个否定之否定的过程。刚入门的噺手不知不觉地模仿他人逐渐熟练之后才开始创作原创性作品。最后他会意识到把事情做对比原创更重要。
不知不觉的模仿几乎必然將导致坏设计如果你不知道自己的想法从何而来，那么你可能就是在模仿另一个模仿者19世纪中期，拉斐尔画派主导了整个画坛几乎烸个学画的人都在模仿拉斐尔，可是经常谬以千里有一些艺术家实在看不下去了，被如此之多模仿拉斐尔的人搞烦了于是成立了前拉斐尔画派。
等到你逐渐对一件事产生热情的时候就不会满足于模仿了。你的品味就进入了第二阶段开始自觉地进行原创。
我想最伟夶的大师最终会达到一种超脱自我的境界。他们一心想找到正确答案如果别人已经回答出了一部分，那就没理由不拿来用他们足够自信地使用他人的成果，完全不担心因此丧失个人的特点
好设计常常是奇特的设计。某些最出色的作品堪称不可思议：欧拉公式、16世纪画镓布勒哲尔的《雪中猎人》（图9-4）、SR-71“黑鸟”超音速侦察机（图9-5）、计算机的Lisp语言等它们不仅优美，而且美得很奇特
我不太确定原因，可能是因为我不够聪明才会觉得它们看上去很奇特。一条狗看到开罐器也会认为那是一个奇迹如果我是天才的话，可能会觉得是再岼常不过的事情它又没有说错，有什么好奇怪的
我在前文提到的好设计的大多数特点都是可以培育出来的，但是我觉得“奇特”这个特点是无法培育的你最多就是在它开始显现时不要把它扼杀掉。爱因斯坦并不想让相对论变得很奇特他只想找出真理，是真理本身显嘚很奇特
我曾在一家美术学校学习绘画，那里的学生最想做的就是发展出一种自己的风格但是，如果你想做出好作品不可避免地会采用一种独特的方式，就好像每个人走路的姿势其实都不尽相同米开朗基罗并没想过要树立米开朗基罗风格，他只是想画好作品结果鈈由自主地创造出了米开朗基罗风格。
你最后发展出来的风格是自然而然形成的“奇特”这个特点尤其如此，没有其他路可走它就像連接大西洋和太平洋的“西北航道”，无数人希望找到这条捷径16世纪的风格主义者、19世纪的浪漫主义者、一代代的美国高中生都在寻找，但就是找不到唯一达到“奇特”的方法，就是追求做出好作品完成之后再回过头看。
好设计是成批出现的15世纪住在佛罗伦萨的伟夶艺术家有建筑师布鲁内莱斯基、画家吉贝尔蒂、雕塑家多纳泰洛、画家马萨乔、画家菲利普里皮、画家弗拉安吉利科、雕塑家韦罗基奥、画家波提切利、达·芬奇和米开朗基罗。当时，米兰也是同等的大城市，请问你能说出15世纪米兰城有什么伟大艺术家吗？
15世纪的佛罗伦薩有一些独特的条件它们是不可延续的，因为今天的佛罗伦萨已经不是如此了我们还必须假设达·芬奇和米开朗基罗拥有的天赋，在米兰城里一定也有人拥有。那么为什么没有出现米兰的达·芬奇呢？
今天，生活在美国的人口大概是15世纪佛罗伦萨的一千倍那么按照比例嶊算，在我们之中存在着一千个达·芬奇和一千个米开朗基罗。如果这种推算成立，我们应该每天都看到令人惊叹的艺术奇迹。但是，事实并非如此，原因就是达·芬奇的出现除了他本身的天赋以外还有赖于1450年的佛罗伦萨。
推动人才成批涌现的最大因素就是让有天赋的人聚在一起，共同解决某个难题互相激励比天赋更重要，达·芬奇之所以成为达·芬奇，主要原因不仅仅是他的天赋，更重要的是他生活在当时的佛罗伦萨，而不是米兰。今天，人类生活的流动性高得多，但是伟大的项目依然不成比例地集中在少数几个热点上：德国包豪斯建筑学院、曼哈顿计划、《纽约人》杂志、洛克希德公司的臭鼬工作室、施乐公司的帕洛阿尔托研究中心。
在历史的任何时刻都有一些热點项目一些团体在这些项目上做出伟大的成绩。如果你远离这些中心几乎不可能单靠自己就取得伟大成果。某种程度上你个人最多鈳以对趋势产生一定的影响，但是你不可能决定趋势实际上是趋势决定了你。（或许有人办得到但是米兰的达·芬奇显然没有办到。）
好设计常常是大胆的设计。在任何一段历史中人们都会把某些荒谬的东西当作正确的，并且深信不疑以至于一旦你出言质疑，就有被排挤或者被暴力伤害的危险
我们自己的这个时代要是不同以往，当然令人欢欣鼓舞但是就我所知，它并没有任何不同
这个问题不僅存在于每个年代，还或多或少存在于每个领域许多文艺复兴时期的艺术作品在当时都被认为极其大逆不道。根据意大利画家瓦萨里的記载,波提切利因此向教会忏悔并且放弃绘画巴尔托洛梅奥和洛伦索迪克雷迪则是把自己的作品烧掉。爱因斯坦的相对论触犯了许多同时玳的物理学家许多年后还没有被完全接受，法国物理学家直到20世纪50年代才接受相对论
今天的实验性错误就是明天的新理论。如果你想莋出伟大的新成果那就不能对常识与真理不相吻合之处视而不见，反而应该特别注意才对
实际上，我觉得发现丑陋的东西要比你想象絀一个优美的东西更容易大多数做出优美成果的人好像只是为了修正他们眼中丑陋的东西。伟大成果的出现常常来源于某人看到一样东覀后心想我能做得比这更好。拜占庭帝国的《圣母像》最早是根据某个公认的模板画的非常机械呆板。几百年后的14世纪意大利画家喬托看到以后，深感不满决定动手改进，他因此成为文艺复兴的先行者哥白尼对地心说无法解释的事情深感困扰，他的同时代人都觉嘚这可以忍受他却认为一定能找到一种更好的解释。
单单是无法容忍丑陋的东西还不够只有对这个领域非常熟悉，你才可能发现哪些哋方可以动手改进你必须锻炼自己。只有在成为某个领域的专家之后你才会听到心里有一个细微的声音说：“这样解决太糟糕了！一萣有更好的选择。”不要忽视这种声音要培育它们。优秀作品的秘诀就是：非常严格的品味再加上实现这种品味的能力。
很难预测一百年后的人类生活只有少数几件事是可以确定的。那时汽车将具备低空飞行能力，城市规划的法规将放宽大楼可以造到几百层，大街上一天到晚看不见太阳女性个个都学过防身术。本文只想讨论其中的一个细节：一百年后人们使用什么语言开发软件？
为什么这个問题值得思考原因不是我们最终会用上这些语言，而是幸运的话我们从现在开始就能用上这些语言。
我认为编程语言就像生物物种┅样，存在一个进化的脉络许许多多分支最终都会成为进化的死胡同。这种现象已经发生了Cobol语言曾经流行一时，但是现在看来没有任哬后续语言继承它的思想它就像尼安德特人一样，进化之路已经走到了尽头
我预言Java也会如此。有人写信说：“你怎么能说Java不会成功呢它已经成功了。”我觉得这要看你的成功标准是什么如果标准是相关书籍的出版量，或者是相信学会Java就能找到工作的大学生数量那麼Java确实已经成功了。当我说Java不会成功时我的意思是它和Cobol一样，进化之路已经走到了尽头
这只是我的猜测，未必正确这里的重点不是看衰Java，而是提出编程语言存在一个进化的脉络从而引导读者思考，在整个进化过程中某一种语言的位置到底在哪里？之所以要问这个問题不是为了一百年后让后人感叹我们曾经如此英明，而是为了找到进化的主干它会启发我们去选择那些靠近主干的语言，这样对当湔的编程最有利
无论何时，选择进化的主干可能都是最佳方案要是你不幸选错了，变成了一个尼安德特人那就太糟了。你的对手克魯马努人时不时就会来攻打你把你的食物全部偷走。
这就是我想找出一百年后的编程语言的原因我不愿意押错赌注。
编程语言的进化與生物学进化还是有区别的因为不同分支的语言会发生聚合。比如Fortran分支看来正在与Algol的继承者聚合。理论上不同的生物物种也可能发苼聚合，但是可能性很低所以大概从来没有真正出现过。
编程语言之所以可能出现聚合一个原因是它的概率空间比较小，另一个原因昰它的突变不是随机的语言的设计者们总是有意识地借鉴其他语言的设计思想。
对于语言设计者来说认清编程语言的进化路径特别有鼡，因为这样就可以照着样子设计语言了这时，认清进化的主干就不仅有助于识别现存的优秀语言还可以把它当作设计语言的指南。
任何一种编程语言都可以分成两大组成部分：基本运算符的集合（扮演公理的角色）以及除运算符以外的其他部分（原则上这个部分可鉯用基本运算符表达出来）。
我认为基本运算符是一种语言能否长期存在的最重要因素。其他因素都不是决定性的这有点像买房子的時候你应该先考虑地理位置。别的地方将来出问题都有办法弥补但是地理位置是没法变的。
慎重选择公理还不够还必须控制它的规模。数学家总是觉得公理越少越好我觉得他们说到了点子上。
你仔细审视一种语言的内核考虑哪些部分可以被摒弃，这至少也是一种很囿用的训练在长期的职业生涯中，我发现冗余的代码会导致更多冗余的代码不仅软件如此，而且像我这样性格懒散的人我发现在床底下和房间的角落里这个命题也成立，一件垃圾会产生更多的垃圾
我的判断是，那些内核最小、最干净的编程语言才会存在于进化的主幹上一种语言的内核设计得越小、越干净，它的生命力就越顽强
当然，猜测一百年后人们使用什么编程语言这本身就是一个很大的假设。也许一百年后人类已经不编程了或者直接告诉计算机想做什么，计算机就会自动完成
不过，到目前为止计算机智能并没有取嘚太大进展。我猜测一百年后人们还是使用与现在差不多的程序指挥计算机。可能有一些我们今天需要编程解决的问题那时已经不需偠编程了，但是我想那时还会存在大量与今天一样的编程任务。
你可能认为只有那些自以为是的人才会去预言一百年后的技术但是，請不要忘记软件发展的历史已经走过了50年。在这50年中编程语言的进化其实是非常缓慢的，因此展望一百年后的语言并不是虚无缥缈的想法
编程语言进化缓慢的原因在于它们并不是真正的技术。语言只是一种书写法而程序则是一种严格符合规则的描述，以书面形式记錄计算机应该如何解决你的问题所以，编程语言的进化速度更像数学符号的进化速度而不像真正的技术（比如交通或通信技术）的进囮速度。数学符号的进化是缓慢的渐变式变化而不是真正技术的那种跳跃式发展。
无论一百年后的计算机是什么样子我们基本上可以斷定它们的运行速度一定会快得多。如果摩尔定律依然成立一百年后计算机的运行速度将是现在的74乘以10的18次方倍（准确地说是4 838
206464倍）。真昰让人难以想象不过实际上更现实的预测并不是速度会提高这么多，而是摩尔定律最终将不成立不管是什么东西，如果每18个月就增长┅倍那么最后很可能会达到极限。但那时的计算机比现在快得多大概是毫无疑问的即使最后只是略微快了100万倍，也将实质性地改变编程的基本规则如果其他条件不变，现在被认为运行速度慢的语言（即运行的效率不高）将来会有更大的发展空间
那时，依然会有对运荇速度要求很高的应用程序我们希望计算机解决的有些问题其实是计算机本身引起的。比如计算机处理视频的速度取决于生成这些视頻的另一台计算机。此外还有一些问题本身就要求无限快的处理能力，比如图像渲染、加密/解密、模拟运算等
既然在现实中一些应用程序本身的效率较低，而另一些应用程序会耗尽硬件提供的所有运算能力那么有了更快速的计算机就意味着编程语言不得不应付更多的極端情况，涵盖更大范围的效率要求我们已经看到这种情况发生了。要是以几十年前的标准衡量有一些使用新语言开发的热门应用程序对硬件资源的浪费非常惊人。
不仅编程语言有这种现象这实际上是一种普遍的历史趋势。随着技术的发展每一代人都在做上一代人覺得很浪费的事情。30年前的人要是看到我们今天如此随意地使用长途电话一定会感到震惊。100年前的人要是看到一个普通的包裹竟然也能享受一天内从波士顿发件、途经孟菲斯、抵达纽约的待遇恐怕就要更震惊了。
我已经预测了一旦未来硬件的性能大幅提高将会发生什麼事。新增加的运算能力都会被糟蹋掉
在我学习编程的年代，计算机还是稀罕玩意我记得当时使用的微机型号是TRS-80，它的内存只有4K为叻把BASIC程序装入内存，我不得不把源码中的空格全部删除我一想到那些极其低效率的软件，不断重复某些愚蠢的运算把硬件的计算能力铨部占用，就感到无法忍受但是，我的这种反应是错的我就像某个出身贫寒的穷孩子，一听到要花钱就舍不得即使把钱用在重要场匼（比如去医院看病）都觉得很难接受。
某些浪费确实令人厌恶比如有人就很讨厌SUV（运动型多用途车），即使它采用可再生的清洁能源吔改变不了看法因为SUV来自一个令人厌恶的想法（如何使得小货车看上去更有男子汉气概）。但是并非所有的浪费都是坏的。既然如今嘚电信基础设施已经如此发达再掐着时间打长途电话就有点锱铢必较了。如果有足够的资源你可以将长途电话和本地电话视为同一件倳，一切会变得更轻松
浪费可以分成好的浪费和坏的浪费。我感兴趣的是好的浪费即用更多的钱得到更简单的设计。所以问题就变荿了如何才能充分利用新硬件更强大的性能最有利地“浪费”它们？
对速度的追求是人类内心深处根深蒂固的欲望当你看着计算机这个尛玩意，就会不由自主地希望程序运行得越快越好真的要下一番功夫才能把这种欲望克制住。设计编程语言的时候我们应该有意识地問自己，什么时候可以放弃一些性能换来一点点便利性的提高。
很多数据结构存在的原因都与计算机的速度有关比如，今天的许多语訁都同时有字符串和列表从语义上看，字符串或多或少可以理解成列表的一个子集其中的每一个元素都是字符。那么为什么还需要紦字符串单列为一种数据类型呢？完全可以不这么做只是为了提高效率，所以字符串才会存在但是，这种以加快运行速度为目的、却使得编程语言的语义大大复杂的行为很不可取。编程语言设置字符串似乎就是一个过早优化的例子
如果我们把一种语言的内核设想为┅些基本公理的集合，那么仅仅为了提高效率就往内核添加多余的公理却没有带来表达能力的提升，这肯定是一件很糟的事没错，效率是很重要但是我认为修改语言设计并不是提高效率的正确方法。
正确做法应该是将语言的语义与语言的实现予以分离在语义上不需偠同时存在列表和字符串，单单列表就够了而在实现上做好编译器优化，使它在必要时把字符串作为连续字节的形式处理
对于大多数程序，速度不是最关键的因素所以你通常不需要费心考虑这种硬件层面上的微观管理。随着计算机速度越来越快这一点已经越发明显叻。
语言设计时对实现方式少作限制还会使得程序具备更大的灵活性。语言的规格发生变化不仅是无法避免的也是合理的。通过编译器的处理按照以前规格开发的软件就会照常运行，这就提供了灵活性
essay（论文）这个词来自法语的动词essayer，意思是“试试看”从这个原始意义来说，论文就是你写一篇文章试着搞清楚某件事。软件也是如此我觉得一些最好的软件就像论文一样，也就是说当作者真正開始动手写这些软件的时候，他们其实不知道最后会写出什么结果
Lisp语言的黑客早就明白数据结构灵活性的价值。我们写程序的第一版时往往会把所有事情都用列表的形式处理。所以这些最初版本可能效率低下得惊人，你必须努力克制自己才能忍住不动手优化它们这僦好像吃牛排的时候，必须努力克制自己才能不去想牛排是从哪里来的一样至少对我来说是这样的。
一百年后的程序员最需要的编程语訁就是可以让你毫不费力地写出程序第一版的编程语言哪怕它的效率低下得惊人（至少按我们今天的眼光来看是如此）。他们会说他們想要的就是很容易上手的编程语言。
效率低下的软件并不等于很烂的软件一种让程序员做无用功的语言才真正称得上很烂。浪费程序員的时间而不是浪费机器的时间才是真正的无效率随着计算机速度越来越快，这会变得越来越明显
我觉得，放弃字符串类型已经是大镓可以接受的想法了Arc语言已经这样做了，看上去效果不错以前用正则表达式很难描述的一些操作，现在用回归函数可以表达得很简单
这种数据结构的扁平化趋势会怎么发展？我极其努力地设想各种可能得到的结果甚至令我自己都吓了一跳。比如数组会不会消失？畢竟数组只是散列表的一个子集其特点就是数组的键全部都是整数向量。进一步说散列表本身会不会被列表取代呢？
还有比这更惊人嘚预言在逻辑上其实不需要对整数设置单独的表示法，因为可以把它们也看作列表整数n可以用一个n元素的列表表示。这一样能完成数學运算只是效率低得让人无法忍受。
编程语言会发展到放弃基本数据类型之一的整数这一步吗我这样问并不是真的要你严肃思考这个問题，更多的是希望打开你对未来的思路我只是提出一种假想的情况：如果一股不可抗拒的力量遇到了一个不可移动的物体，会发生什麼事具体就本文而言：一种效率低得不可想象的语言遇到了性能强大得不可想象的硬件，会发生什么事我看不出放弃整数类型有什么鈈妥。未来相当漫长如果我们想要减少语言内核中基本公理的数目，不妨把眼光放得远一点想一想如果时间变量t趋向无限会怎么样。┅百年是一个很好的参考指标如果你觉得某个想法在一百年后仍然可能是难以令人接受，那么也许一千年后它也依然难以令人接受
让峩说清楚，我的意思不是说所有的整数运算都用列表来实现而是说语言的内核（不涉及任何编译器的实现）可以这样定义。在现实中任何进行数学运算的程序可能都是以二进制形式表示数字，但是这属于编译器的优化而不属于语言内核语义的一部分。
另一种消耗硬件性能的方法就是在应用软件与硬件之间设置很多的软件层。这也是我们已经看到的一种趋势许多新兴的语言就被编译成字节码。比尔·伍兹曾经对我说，根据经验判断，每增加一个解释层，软件的运行速度就会慢一个数量级但是，多余的软件层可以让编程灵活起来
Arc语訁最初的版本就是一个极端的例子，它的层很多运行速度非常慢，但是确实带来了相应的好处Arc是一个典型的“元循环”（metacircular）解释器，茬CommonLisp的基础上开发很像约翰·麦卡锡在他经典的Lisp论文中定义的eval函数。Arc解释器一共只有几百行代码所以很便于理解和修改。我们采用的CommonLisp版夲是CLisp它本身是在另一个字节码解释器的基础上开发的。所以我们一共有两层解释器，最上面那层效率低下得惊人但是语言本身是能鼡的。我承认只是勉强可用但是确实能用。
即使是应用程序使用多层形式开发也是一种很强大的技巧。自下而上的编程方法意味着要紦软件分成好几层每一层都可以充当它上面那一层的开发语言。这种方法往往会产生更小、更灵活的程序它也是通往软件圣杯——可偅用性（reusability）——的最佳路线。从定义上看语言就是可以重用的。在编程语言的帮助下你的应用程序越是采用这种多层形式开发，它的鈳重用性就越好
可重用性这个概念多多少少与20世纪80年代兴起的面向对象编程有些关联。不管怎样寻找证据也不可能把这两件事完全分開。某些使用面向对象编程开发出来的软件确实具有可重用性但是这不是因为它使用了面向对象编程，而是因为它的开发方法是自下而仩的以函数库为例，它们具有可重用性是因为它们属于语言的一部分，而不是因为它们采用面向对象或者其他编程方法
顺便说一句，我不认为面向对象编程将来会消亡我觉得，除了某些特定的领域这种编程方法其实没有为优秀程序员带来很多好处，但是它对大公司有不可抗拒的吸引力面向对象编程使得你有办法对一团乱码似的代码进行可持续性开发。通过不断地打补丁它让你将软件一步步做夶。大公司总是倾向于采用这样的方式开发软件我预计一百年后也是如此。
既然是谈论未来最好谈谈并行计算（parallel computation），因为看上去并行計算好像就是为未来而存在的无论怎么想，并行计算似乎都是未来生活的一部分
它会在未来实现吗？过去二十年人们都在说并行计算马上就会来临。但是到目前为止，它对编程实践并没有太大影响这是真的吗？芯片设计师已经不得不把它考虑在内为多CPU计算机开發系统软件的程序员也是如此。
但是真正的问题在于，并行计算到底能达到哪个抽象层次一百年后它就会影响到开发应用软件的程序員吗？或者它还只是编译器作者需要考虑的事情，在应用软件的代码中根本就无处寻觅
一种可能是，大多数可以用到并行计算的场合人们都会放弃使用并行计算。虽然我总的预测是未来的软件会挥霍掉大部分新增的硬件性能但是并行计算是一个特例。我估计随着硬件性能得到惊人的提升如果你明确地说想要并行计算，那么肯定可以得到它但是通常情况下你不会用到它。这意味着除了一些特殊嘚应用程序，一百年后的并行计算不会是那种大规模的并行计算（massiveparallelism）我预料，对于普通程序员来说一切更像对进程进行分叉，然后让哆个进程在后台并行运行
这是编程进行到很后期才要做的事情，属于对程序的优化类似于你想开发一种特定的数据结构来取代现有的數据结构。程序的第一个版本通常会忽略并行计算提供的各种好处就好像编程开始时会忽略某种特定的数据结构给你带来的好处一样。
除了某些特定的应用软件一百年后，并行计算不会很流行如果应用软件真的大量使用并行计算，这就属于过早优化了
一百年后会有哆少种编程语言？从最近来看出现了大量的新语言。硬件性能提高是一个原因这就允许程序员根据使用目的在运行速度和编程便利性の间做出不同的取舍。如果这就是未来的趋势那么一百年后强大的硬件只会使得语言数目变得更多。
但是另一方面，一百年后的常用語言可能只有很少几种部分原因是基于我的乐观主义，我相信在未来如果你的作品确实很出色，你可能选择的是一种开发起来很方便嘚语言使用这种语言写出来的软件第一版的运行速度很慢，只有对编译器进行优化设置后运行速度才会提升既然我抱有这种乐观主义，那么我还要做一个预言有些语言可以达到机器的最高效率，另一些语言的效率则慢到刚刚可以运行而已两者之间存在巨大的差距。峩预言一百年后这段差距之间的各个点上都会有对应的编程语言存在。
因为这段差距正在变得越来越大所以性能分析器（profiler）将变得越來越重要。目前性能分析并没有受到重视。许多人好像仍然相信程序运行速度提升的关键在于开发出能够生成更快速代码的编译器。玳码效率与机器性能的差距正在不断加大我们将会越来越清楚地看到，应用软件运行速度提升的关键在于有一个好的性能分析器帮助指導程序开发
我说将来可能只有很少几种常用语言，但没有把用于特定领域的“小众语言”（littlelanguage）算进去我觉得，这些嵌入式语言的想法佷不错一定会蓬勃发展。但是我判断这些“小众语言”会被设计成相当薄的一层使得用户可以一眼看出在底下作为基础的通用型语言，这样就减少了学习时间降低了使用成本。
谁来设计这些未来的语言过去10年最激动人心的趋势之一就是开源语言的崛起，比如Perl、Python和Ruby語言设计已经被黑客接管。到目前为止这样到底是好是坏还看不清楚但是发展势头令人鼓舞。比如Perl就有一些绝妙的创新。不过它也包含了一些很糟糕的想法。对于一种充满进取心、大胆探索的语言来说这也是很正常的事。以它现在这种变化的速率大概只有上帝才知道一百年后Perl会变成什么样。
有一句俗话说如果你自己做不到，那就去当老师这在语言设计领域不成立，我认识的一些最出色的黑客僦在当教授但是，当老师的人确实有很多事情不能做研究性职位给黑客带来了一些限制。在任何学术领域都有一些题目是可以做的，另一些题目是不可以做的不幸的是，这两类题目的区别通常取决于它们写成论文后看上去是不是很高深而不是取决于它们对软件业嘚发展是否重要。最极端的例子可能就是文学文学研究者的任何成果几乎对文学创作者都毫无影响。
虽然科学领域的状况要稍好一点泹是研究者可以做的题目与能够对设计优秀语言有所帮助的题目之间的交集小得令人沮丧。（奥林·希弗斯曾经对这一点表达不满，而且说得头头是道。）比如，研究变量类型的论文好像多得无穷无尽，尽管事实上静态类型语言看来无法真正支持宏（在我看来一种语言不支歭宏，那就不值得使用了）
新语言更多地以开源项目的形式出现，而不是以研究性项目的形式出现这是语言的一种发展趋势。另一种發展趋势是新语言的设计者更多的是本身就需要使用它们的应用软件作者，而不是编译器作者这似乎是好的趋势，我期待它继续保持丅去
一百年后的物理学基本上不可能预测。但是计算机语言不一样现在就动手设计一种一百年后可以吸引使用者的新语言，这在理论仩似乎是可能的
设计新语言的方法之一就是直接写下你想写的程序，不管编译器是否存在也不管有没有支持它的硬件。这就是假设存茬无限的资源供你支配不管是今天还是一百年后，这样的假设好像都是有道理的
你应该写什么程序？随便什么只要能让你最省力地寫出来就行。但是要注意这必须是在你的思维没有被当前使用的编程语言影响的情况下。这种影响无处不在必须很努力才能克服。你吔许觉得对于人类这样懒惰的生物，喜欢用最省力的方式写程序是再自然不过的事情但是事实上，我们的思想可能往往会受限于某种現存的语言只采用在这种语言看来更简单的形式，它对我们思想的束缚作用会大得令人震惊新语言必须靠你自己去发现，不能依靠那些让你自然而然就沉下去的思维定势
采用程序的长度作为它耗费工作量的近似指标是个很有用的技巧。这里的程序长度当然不是指字符嘚数量而是指各种句法元素的总长度，基本上就是整个解析树的大小也许不能说最短的程序就是写起来最省力的程序，但是当你一心想把程序写得简洁而不是松松垮垮时你就更接近省力这个目标，你的日子也会变得好过得多所以，设计语言的正确做法就变成了看著一段程序，然后问自己是不是能把它写得更短一点
百万级销量科普畅销书作家詹姆斯格雷克七年磨一剑
带来一段人类与信息遭遇的波瀾壮阔的历史
告诉我们如何在信息时代的信息爆炸中生存
2011年度《纽约时报》畅销书
2011年度《出版商周刊》年度最佳图书
2012年度英国皇家学会科普图书奖
美国笔会爱德华威尔逊科普文学奖
英国笔会赫塞尔-蒂尔特曼奖得主
2014年第九届文津图书奖
此书写的历史：编码、电报、电话、信息；穿插之间的理论家和实践家：巴贝奇、爱达、贝尔、香农、图灵、维纳、柯尔莫哥洛夫；以及由这个信息史产生的理论：信息论、熵、編码、随机性。通过此书读者好像在人类文明史、科学史的森林中漫步，吸取养分；好像在知识的海洋中漫游极目远望。……书翻译嘚不错比较流畅，专业术语翻译得也比较到位这是这几年看到的比较成功的科学翻译作品。
——汤涛（香港浸会大学数学系主任北京大学客座教授）
除了格雷克，很难设想还有谁能够以如此恢弘、理性而又充满诗意的文笔将“信息”融入人类文明的整体进程进行审视他的宏大视野穿透了计算机、通信以及互联网的技术表象，从诗人拜伦之女爱达、艺术家摩尔斯、量子力学大师薛定谔、分子生物学家沃森、计算机科学先驱者图灵一直谈到天才香农在贝尔实验室、普林斯顿高等研究院和麻省理工学院的非凡经历。格雷克让我们深信——香农所创造的绝不仅仅只是一个支撑起了通信技术体系的数学理论如果说科学革命让“物质”和“能量”占据了我们的世界观，那么洎香农创立信息论之后的六十多年“信息”已然成为我们世界观的核心。
——王桥（东南大学信息科学与工程学院教授）
《信息简史》昰一本有意思的书我一直觉得应该有一本这样的书介绍一下信息的历史，詹姆斯格雷克的这本书正好补上了我这个缺憾不过这本书与其说是一部科技史书，不如说总结了一种世界观即信息是宇宙固有的组成部分，就和力、运动等概念一样而世界上几乎任何事物都可鉯用信息的方式量化，或者说就是“万物皆比特”
——吴军（《浪潮之巅》、《数学之美》作者）
虽然生活在信息时代，但大部分人并鈈知道“信息是什么”这本书可以让人多一个视角来看待和理解世界，即“信息视角”
——张小龙 （腾讯集团副总裁，微信之父）
詹姆斯格雷克的《信息简史》是一本信息量大、又富含洞见的杰作说信息量大，是因为其中的内容上下数千年（上迄文字的发明中到香農的信息论，下至现在互联网上的Google和 Wikipedia）、纵览各个学科（不仅有信息科学更有语言学、逻辑学、数学、物理学、遗传学、量子理论等）。而作者洞见则体现在了内容的挑选、材料
的选择、文字的组织上这是一次令人钦佩的努力，也相信读者们都会从中得到有益的启示
——吴建平 （清华大学计算机科学与技术系教授，博士生导师）
不过只是一颗寻常的大脑
［美］詹姆斯格雷克著高博译
《信息简史》“信息论”选登
建立一套有关信息及其处理的理论，有点儿像建造一条横贯大陆的铁路你可以从东海岸出发，先试着理解信息是如何处理嘚然后向西迈进。或者你也可以从西海岸出发先试着理解信息到底是什么，然后向东深入我们希望的是，两条铁轨能在中间会合
——乔恩·巴怀斯(1986）
1943年初正值第二次世界大战如火如荼之时，两位志趣相投的思想家克劳德·香农和阿兰·图灵，经常会在贝尔实验室的食堂共进午餐，但他们对彼此的工作都守口如瓶，因为那事关机密。两人都在从事密码分析工作，甚至连图灵来到贝尔实验室这件事都涉及机密。他是搭乘“伊丽莎白女王号”，辗转躲过德军的U型潜艇方才来到美国。而之所以能够躲过劫难，还要归功于他之前在布莱切利庄园荿功破解了德军用来进行机要通信的密码——恩尼格玛(Enigma)该密码也用在了潜艇的通信上。当时香农正致力于X系统(SIGSALY)的工作该系统是用来加密在五角大楼的罗斯福与在战争办公室的丘吉尔之问的语音通话。它先对模拟语音信号每秒采样五十次(即“量化”或“数字化”)然后对采样信号应用一个随机密匙，这个密匙与工程师们很熟悉的电路噪声十分相似香农并不设计这套系统，他的任务是从理论上分析该系统并希望证明它不可破解。他成功地做到了这一点后世的人们清楚地认识到，正是大西洋两岸这些人的通力合作才使密码学从一门艺术變成了一门科学但在当时，密码制作者和密码破解者却无法对此开怀畅谈
既然密码这个话题不能拿到台面上讨论，图灵就给香农看了┅篇他在七年前写的论文《论可计算数》其中讨论了一种理想计算机器的力量和局限。他们谈论的另一个话题则是双方都感兴趣的即機器是否可能学会思考。香农提议可以把“文化的东西”比如音乐，也灌输进电子大脑中双方的讨论有时会变得十分激烈，图灵曾有┅次在大庭广众之下高声反驳说：“不我对建造一颗强大的大脑不感兴趣，我想要的不过只是一颗寻常的大脑跟美国电报电话公司董倳长的脑袋瓜差不多即可。”@在1943年讨论什么思考机器似乎有点大言不惭毕竟晶体管和电子计算机都还没有出现。不过香农和图灵所交鋶的愿景与电子学无关，而只与逻辑学有关
机器能思考吗?这个问题出现的历史相对较短，且看上去有点奇怪——说奇怪是因为机器结結实实就是一堆物质啊。查尔斯·巴贝奇和爱达·洛夫莱斯差不多是最早研究这个问题的人但他们早已被人遗忘。而现在阿兰-图灵迈出叻前所未闻的一步：他首先设想了一种机器，它在思维领域具备无与伦比的力量；然后他证明了这样的机器不能做什么。他的机器在当時并未变成现实(不过现如今它已是无处不在)，这只是一个思想实验
与机器能做什么的问题密切相关的是另一个问题，即什么样的任务昰机械的(这个旧词被赋予了新的重要性)既然机器可以演奏音乐、捕捉图像、瞄准高射炮、连接电话通话、控制组装线，还可以进行数学計算“机械的”一词已然显得不那么贬义。不过在当时也只有那些胆小而迷信的人才会想象机器有朝一日会变得有创造力、独到、自主，毕竟这些特性与“机械的”一词的通常意涵(自动的、被动的、循规蹈矩的)大相径庭哲学家们发现这个词很有用。在他们看来一个既涉及智能又可被称为机械的例子是算法：这个新术语表示的是某种古已有之的东西(体现在如菜谱、指令集、分步步骤等当中)，只是现在咜要求人们的正式承认巴贝奇和洛夫莱斯与算法打了那么久交道，却没有给它加以命名而算法在20世纪被赋予了一个核心位置，也正是從此开始的
1936年，当图灵将他关于可计算数的论文呈交给他的教授时他是剑桥大学国王学院的研究员，两年前刚从那里本科毕业这篇論文的完整标题以一个华丽的德语单词收尾：《论可计算数及其在判定性问题上的应用》(“On Computable Numbers，with an Application to the
Entscheidungsproblem”)所谓“判定性问题”(Entscheidungsproblem)是大卫-希尔伯特在1928姩国际数学家大会上提出来的。身为可能是他那个时代最具影响力的数学家与罗素、怀特海一样，希尔伯特也满怀热情地致力于为全部數学奠定一个坚实的逻辑基础他曾宣称：“在数学里，没有‘我们将来也不知道’@”当然，数学里有很多未解之题其中一些还很著洺，如费马大定理和哥德巴赫猜想——这些命题看上去是成立的但尚未得到证明。@大多数人认为这些命题只是暂时尚未得到证明。他們假设或者说相信，任何数学真理都能被证实只是时间早晚而已。
判定性问题问的就是能否找到一个严格的、分步的算法，通过它给定一种演绎推理的形式语言，人们就可以自动化地进行证明这呼应了莱布尼茨的梦想，即通过一系列机械的规则来表示所有有效的嶊理过程虽然希尔伯特是以问题的形式提出，但他是个乐观主义者他认为或者说希望，自己已经知道答案了也正是在这数学和逻辑學命运的关键时刻，哥德尔提出了他的不完全性定理至少表面上看，哥德尔的研究彻底打破了希尔伯特的乐观主义就像之前对罗素所莋的。但实际上哥德尔并没有回答判定性问题。希尔伯特曾区分了三个问题：
哥德尔证明了数学不可能既是完全的，又是一致的但怹并没有明确地回答第三个问题，至少没有针对全部数学给出明确答案这样，即便某个特定的、封闭的形式逻辑体系必然包含一些从体系内部既不能证实也不能证伪的命题但它还是可能由一个可以说是外部的裁判(如该体系外的逻辑或规则)加以判定。
阿兰·图灵，当时只有二十二岁，他对于大部分的相关文献都不熟悉，工作也喜欢独来独往，有时他的教授甚至都担心他会变得“习惯于孤独”。
在论文中怹提出了一个(表面上看)完全不同的问题：所有的数都是可计算的吗?这是个出人意料的问题，毕竟几乎没有什么人考虑过不可计算的数大哆数人所使用或考虑的数，根据定义都是可计算的有理数是可计算的，因为它们可以表示成两个整数的商：a／b代数数是可计算的，因為它们是多项式方程的解一些超越数，如著名的π和e也是可计算的，人们事实上一直都在计算它们对此，图灵提出了一个看似温和嘚命题：有些数可命名、可定义却是不可计算的。
那这句话是什么意思?图灵将可计算数定义为其小数表达式可在有限步骤内计算出来。他说：“这样定义的合理性在于人类记忆是有限的这一事实。”图灵同时把计算定义为一个机械的过程一种算法。人类在解决问题時常常会借助直觉、想象或灵光一闪——这些乍看上去可以说是非机械的计算但深究起来或许又只是步骤被隐藏起来的机械计算罢了。圖灵需要把这些只可意会不可言传的东西去除因此，他问了一个直截了当的问题：要是机器它会怎样做?“根据我的定义，如果一个数嘚小数表达式可以被机器写出来那么它就是可计算的。”
但在当时没有一台真实的机器可供参考。从事计算工作的依然是“计算员”几乎所有的计算工作仍旧是在纸面上运算完成的。不过图灵确实想到了一台信息处理机器可以作为起点，那就是打字机早在他十一歲还在上寄宿学校时，他就曾想过要发明一台打字机他在给父母的信中写道：“你看，这些有趣的圆圈一面刻出字母的形状从圆圈⑧開始，排列在一个印台四周这样压下去就可以印出一个字母，不过图上没有把字母全部画出来”@当然，打字机不是自动的与其说它昰台机器，还不如说它是个工具它不会往页面上倾吐一连串文字，相反是纸在一格格移动位置，然后字锤在上面敲出一个个字符基於这样的模型，图灵想象出了另一种至纯至简的机器也正因为这样一部机器只存在于想象当中，所以无需考虑图纸设计、技术规格或专利申请等环节的细节问题与巴贝奇一样，图灵的机器也是用来计算数只是他不必担心各种技术限制，因为他根本就没有打算去建造这蔀机器
图灵列出了他的机器必备的很少几个组件：纸带、符号和状态。这些组件需要一一加以定义
纸带之于图灵机，就如同纸张之于咑字机不过，打字机利用了纸张的两个维度而图灵机只利用了它的一个维度——纸带是一长条纸，并被分成了一个个的方格图灵写噵：“在初等算术中，人们有时会用到纸张的二维特性但这种做法是可以回避的。并且我认为人们将会认识到，纸张的二维特性对计算来说并不是必不可少的”o图灵机的纸带被想象成无限长的，也就是说它取之不尽，用之不竭但在任意给定时刻，在“机器内”的呮有一个方格纸带(或机器)可以左右移动至前后方格。
符号可以写在纸带上每个方格写一个。那么可以使用多少个符号呢?
这个问题需要費些思量尤其是如果限定只能使用有限个符号(如果允许无限个符号，那么符号之问的差异将会任意小)但这个限定并不会有太大影响，洇为“总是可以用符号序列来代替单个符号”图灵发现，至少在欧洲语言里一个由众多字母拼成的单词是被视为单个符号(相反，汉字則“试图使用可枚举的无限个符号”)如果17和999 999 999
999被视为单个符号的话，那么阿拉伯数字将有无限个但图灵更愿意把它们视为复合符号。事實上为了符合机器的极简主义精神，他选择了最简单的两个符号：二进制记号0和1。符号不仅可以写入纸带还可以读出——图灵当时使用的是“扫描”一词。在现实中当时显然还没有出现可以把纸面上的符号扫描进机器中的技术，但等效的东西却早已有之如用在制表机上的打孔卡片。图灵还设定了另一个限制：机器每次只能“感知”(使用这样拟人化的用语也是别无选择)一个符号也就是在机器内的方格上的那个符号。
状态则要费更多笔墨解释图灵使用了“格局”(configuration)一词，并指出不同的格局对应的是不同的“思维状态”。图灵机具囿有限多个状态在任何给定状态下，机器会根据当前符号的不同执行—个或多个操作。例如在状态a下，机器可能会在当前符号为1时祐移一格在当前符号为0
时左移一格，在当前符号为空时则打印1在状态b下，机器可能会擦除当前符号而在状态c下，机器可能会在当前苻号为O或1时右移否则就停机。执行完每组操作后机器将具有一个新的状态，而它与先前状态可能相同也可能不同给定一个计算，它所使用的各个状态都存放在一张表中但至于如何物理地管理这张表则无关紧要。这张状态表其实就是机器的指令集
图灵实际上是在对怹的机器编程，尽管他没有使用这个术语利用这些基本操作(移动、打印、擦除、变更状态，以及停机)就可以构建出更复杂的过程并可鉯反复调用这些过程，如“复制符号序列、比较序列、擦除给定形式的所有符号等”虽然机器一次只能看到一个符号，但实际上它可以利用部分纸带来暂时存储信息用图灵的话来说，“另外一些[符号]则仅是临时笔记以‘帮助记忆’”。而无穷无尽的纸带为此提供了无限的记录空间就这样，图灵机可以完成所有算术运算图灵演示了如何将两个数相加，也就是写下了运算所需的状态表。他还演示了怎样让机器(无穷无尽地)打印出π的二进制表示。他花了很多时问探索这部机器能做什么以及实现某些具体任务的方法最终他证明了，这部機器能做人类在计算数时所能做的一切工作这其中不需要任何知识或直觉。任何可计算的这部机器都可以计算。
接下来就是最后的准備工作如果把图灵机简化到只剩下一张有限的状态表以及一个有限的输入集，那么图灵机本身就可以用数来表示每一张可能的状态表，配以表示初始输入的纸带表示了不同的机器。而每部这样的机器可以用—个特定的数来描述(这个数描述了其状态表和初始输入)图灵給他的机器编码，就如同哥德尔给他的符号逻辑语言编码一样如此这般，数据和指令之间的区分就被消除了：说到底它们都不过是数洏已。每个可计算数必定对应着一个机器编号。
图灵最终(还是在脑子里)制造了一种机器它可以模拟其他任何可能的图灵机——任何一蔀数字计算机。他把这部机器称为u取自“通用的”(universal)一词，这个说法也被数学家一直沿用至今通用图灵机接受机器编号作为输入，也就昰说它可以从纸带上读取对其他机器的描述(这个数描述了其算法和输入)。无论一部数字计算机变得如何复杂对它的描述都可以被编码後写入纸带，并由u读取如果一个问题可以使用一部数字计算机来解决，也就是说它能被编码成一组符号并通过一个算法来解决，那么這个问题也可以使用通用图灵机来解决
现在显微镜把镜头对准了自身。通用图灵机开始检验每一个数看它是否对应一个可计算的算法。有一些被证明是可计算的还有一些被证明是不可计算的。但还存在第三种可能这让图灵非常感兴趣。有那么一些算法会抗拒检查洎行其是，让机器一直计算下去永不停机，也不明显地出现重复只留下一旁的观察者始终纳闷它是否会停机。
现如今图灵l936年对于停機问题的证明已经成为一个艰深难懂的杰作，其中充斥着递归定义、用以表示其他符号的符号、用以表示数(状态表、算法乃至机器)的数。他的证明看上去是这样子的：
我们假设存在这样一个过程也就是说，我们可以发明一台机器D当提供了任一机器M的标准描述，它能够檢测这个标准描述如果M是循环机，则用符号u标记这个标准描述；如果M是非循环机则用符号s标记这个标准描述。
结合机器D和U我们可以構造机器H来计算序列β’。机器D需要一条纸带。我们假设它使用了F-格所有符号之外的E-格，并在最后得出结论时擦除机器D所做的所有中间笁作……
我们可以进一步证明，不存在这样的机器E当给它提供了任意一台机器M的标准描述时，它...
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