如何让“计算机”拥有思维？

1. 如何让“计算机”拥有思维？

人脑有140亿个神经元及10亿多个神经节，每个神经元都与数千个神经元交叉相联，它的作用都相当于一台微型电脑。人脑总体运行速度相当于每秒1000万亿次的电脑具有的功能。
人脑是最完美的信息处理系统。从信息处理的角度对人脑进行研究，并研制出像人脑一样能够“思维”的计算机，一直是科学家的梦想。20世纪80年代初，在美国、日本，接着在中国，都掀起了一股研究神经网络理论和神经计算机的热潮。
用许多微处理机模仿人脑的神经元结构，采用类似人脑的结构设计就构成了神经电脑。神经电脑除有许多处理器外，还有类似神经的节点，每个节点又与其他许多节点相连。若把每一步运算分配给每台微处理器，它们同时运算，其信息处理速度和智能会大大提高。科学家预计，将来，有了利用纳米技术制造的超级计算机，完全有可能模拟出具有人类智能的电脑。这种电脑又被称作人工大脑。
对于德国神经科学家彼得·佛雷莫兹来说，研制神经计算机这一目标稍嫌远了点。他正致力于研究如何使生物有机体和硅芯片结合起来，用以研究神经元的自学习和记忆。
去年，佛雷莫兹领导的研究小组把两个蜗牛神经元固定在硅芯片的中间，看起来像在芯片上刻蚀出的尖状“篱笆”圈住了神经元。在以后的两天时间里，两个蜗牛的神经元长出突触，彼此连接到一起，相互间还能够交换电信号，或与芯片上的电极交换电信号。
神经元的连接使佛雷莫兹明确地看到细胞是怎样回应这些电信号的。伴随着更多的神经元的采用，他计划研究神经网络的物理变化与记忆的存储问题。佛雷莫兹说：“我们有最基本的部件，它们能把数字电子元件和神经网络结合起来。下一步的工作是让硅芯片上有更多的神经元。目标是创造一个小型的自学习网络。”美国杜克大学的科学家正在研制一种“猴脑计算机”。他们想了解并开发出服务于瘫痪者的神经弥补术。目前，他的研究小组正试验让猴脑发出信号来控制一个机器人的手臂。当猴子伸手抓取食物时，在它的脑皮层中埋植着的微电极就会读取神经信号。计算机分析这些信号，辨别大脑活动的模式，预知猴子上肢的运动方向，从而引导机器人的手臂运动。试验中，当猴子移动自己的上肢时，机器人的手臂也随着一起移动，动作协调得令人称奇。
进行这个试验的科学家认为，将来人脑也许能用导线跟外部其他的人脑或计算机连接起来，可以直接传送信号和接收反馈。利用这种技术可以创造出虚拟现实系统。在这样的系统里，登陆火星的宇航员在离开地球前，他们的大脑就能学会如何对付火星上的重力问题。
俄罗斯科学家也进行了模仿人脑的研究，并于2阗r年研制出第一个人造脑：具有人脑一样智慧的“神经电脑”。
俄科学家瓦利采夫说，俄罗斯的新式电脑模仿脑细胞(或称神经元)的运作方式，采用神经生理学和神经形态学的最新发现，超越过去的脑模型，制造出真正会思考的机器。但他警告说，这个科学突破也有其潜在危险，他说，新式人工脑如果处理失当会变成科学怪物。他说：“这个机器必须像新生儿一样接受训练。使它成为我们的朋友而不是罪犯或敌人，这是非常重要的。”
日本科学家已开发出制造神经电脑需要的大规模集成电路芯片，在1.5平方厘米的硅片上可设置4印万个神经元和4万个神经节，这种芯片能实现每秒2亿次的运算速度。富士通研究所开发的神经电脑，每秒更新数据速度近千亿次。日本电气公司推出一种神经网络声音识别系统，能够识别出入的声音，正确率达99.8％。美国研究出由左脑和右脑两个神经块连接而成的神经电脑。右脑为经验功能部分，有1万多个神经元，适用于图像识别；左脑为识别功能部分，含有100万个神经元，用于存储单词和语法规则。现在，纽约、迈阿密和伦敦的飞机场已经用神经电脑来检查爆炸物，每小时可查600～700件行李，检出率为95％，误差率为2％。
神经电脑将会广泛应用于各领域。它能识别文字、符号、图形、语言以及声纳和雷达收到的信号，判读支票，对市场进行估计，分析新产品，进行医学诊断，控制智能机器人，实现汽车自动驾驶和飞行器自动驾驶，发现、识别军事目标，进行智能决策和智能指挥等。

2. 计算思维对计算机科研究领域的影响和应用？

人类使用计算思维进行思考、交流和沟通，把计算过程描述清楚，运用到计算机领域。作为一种表达思维方式，计算机程序中采用了各种技术手段，并且为此发展出一整套形式语言理论，编译理论，检验理论和优化理论，这些理论和技术是据算思维的核心概念。 由于计算机科学的发展，计算思维得到明确的定义和解释，从而使计算思维本身得到了非常深入的研究和发展。推进了计算机科学的发展。 计算思维的核心是基于计算模型两个（环境）和约束的问题求解。计算机科学是研究计算模型，计算系统的设计，以及如何有效的利用计算系统进行信息处理、实现工程应用的学科，涉及基本模型的研究、软件硬件系统的设计和面向应用的技术研究。 计算思维反映了计算机学科最本质的特征和方法。推动了计算机领域的研究发展，计算机学科研究必须建立在计算思维的基础上。 进入新世纪以来，以计算机科学技术为核心的计算机科学发展异常迅猛，有目共睹，在计算机时代，计算思维的意义和作用提到了前所未有的高度，成为现代人类必须具备的一种基本素质。计算思维代表着一种普适的态度和一种普适的技能，在各种领域都有很重要的应用，尤其是据算计领域的研究。

3. 计算机发展如何促进人思维的变化

　　计算机俗称电脑，用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。
　　人类的通过计算，发现更多的思维方式。比如思维导图，就好比一款大脑，让人类的思维呈现在计算机；建立电子望远镜，发现宇宙的浩瀚，寻找外太空。这些列子很多，都是体现了计算机促进人类思维。人类之前可能生活在一维，但是有了计算机，人类的思维不止在3D的世界了，五维甚至更多！
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4. 生活中的计算机思维

有一阵子，日本近藤麻理惠的《改变人生的整理魔法：日本归纳与整理艺术》风靡一时，她教的整理方法可以让你快速将生活的空间整理清楚，提高生活的幸福度。身边所处的环境改变了，整个人的状态也跟着改变了。
  
 现实是我们很多人即使学过一些整理术，还是会在要找某个东西的时候，无法从一堆混乱的物品中快速找出来，好像我们生来就是制造混乱的。按照熵增原理的定义，有序会让熵减少，混乱是熵增加了。以《生命3.0》的说法，宇宙的大目标是熵不断增加，整个宇宙会越来越混乱，最终达到热寂。
  
 我们普通人，又特别喜欢追求有序的东西，因为一旦混乱增加，我们会感到深深的挫败感，我们无法有效的掌控这个世界。那我们在生活中，是如何制造有序的呢？
  
 计算机的普及，让即使是处于村庄的村干部，也会使用它来办公。我们会自然的将自己的工作内容进行分类管理，比如我是做行政管理的，我就会将把自己的工作简单的分为后勤服务类、对外关系类、文书类、企业文化类等等。当一件事情发生的时候，我会首先判断这个事情属于哪个类别，然后将工作再分派出去，事情做完再将其归入合适的类别。这样做的好处，是分类清晰，方便查找历史数据，写工作总结的时候，拿出分类账本一盘点，就知道自己做了什么事情。
  
 对应到自己家里，没有了计算机来专门记录自己的事情，所有做的事情，一个是自己凭脑子记忆；记不了的，就会求助于家人。老婆经常对我说的一句话就是：
  
 工作生活中出现这样的差异，最大的问题在于家这个环境变化的可能性其实是非常小的，而工作中面临的复杂度要大很多。如果没有清晰的管理方法，可能会让你丢掉饭碗，而家中乱一点，还是一家人，最多就是老婆孩子的一点抱怨。
  
 两种情境，如果对应到计算机中，对应了不同的思维方式和处理问题的方式。计算机其实是一个非常大的存储系统，但计算机存储内容是用0和1来表达的。存储的时候，每个存储位置都要有一个编号，需要找这个编号位置的内容时，是先找到这个编号（计算机的术语叫做地址），然后再把里面的数据取出来，放到需要的地方。
  
 通过某些特征将这个地址找到，就是计算机里的查找。我们在家找东西的时候，因为家的位置相对固定，房间面积有限，只要通过眼睛扫一眼，和大脑中记忆的物品的特征做个简单的比对，就可能找到这个东西。计算机中这个方法叫做顺序查找。
  
 工作中，我们会有无数的文档，我们可以凭借分类在脑子中建立一个简单的索引，快速通过索引按类别查找，有点类似与查字典。这就叫做字典查找法。
  
 但是，我们遇到的应用场景是越来越复杂的，文件会越来越多。这个时候，就会用到二分查找方法。财新传媒总编辑王烁老师举过一个例子：
  
 有可能一次就猜中，也可能最后一次才能猜中，平均要猜1267650600228229401496703205376/2次。但如果每猜一次，我都给你一个反馈这个数字是在所有数的上半区还是下半区，猜中这个数字只需要100次，因为1267650600228229401496703205376刚好是2的100次方。
  
 这个方法就是计算机中的二分查找，但二分查找必须要对数字有一个排序，因为每一次查找都是从一个已经排好序的半区进行。而排序是有成本的。我自己在工作中就会用到一个叫做Search Everything的工具，它的工作方式就是先对所有的文件进行索引排序，然后通过非常快速的关键字查找定位出文件的位置。
  
 
                                          
 生活工作中，是否也可以运用类似的方法呢？安全是可以的，本来我们的大脑对太复杂的事情天然就是有排斥的，我们期待的是更有序的东西。
  
 可以预见的未来，我们的家中可能会有越来越多的智能家居进入，这些家居作为工具，很大程度上会帮助我们记住我们记不住的东西。物品的摆放可能就会像计算机地址一样，每个位置都会有一个地址，需要的时候，智能家居机器就会根据你提供的信息特征，去匹配相应的地址，找到你要的东西。
  
 这个给我们的启发是什么呢？一个简单的找东西，只要去思考了，一定是可以找到更好的解决方法的。比如二分查找。
  
 从二分查找的例子也看到，做任何事情，有反馈和没有反馈的差异是异常巨大的。这就解释了刻意练习这个方法中为什么特别重视“反馈“。
  
 吴军老师讲到：

5. 计算思维部分来源于计算机科学吗

是的。
计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
计算思维中的抽象完全超越物理的时空观，并完全用符号来表示，其中，数字抽象只是一类特例。
与数学和物理科学相比，计算思维中的抽象显得更为丰富，也更为复杂。数学抽象的最大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性，而仅保留其量的关系和空间的形式，而计算思维中的抽象却不仅仅如此。

扩展资料：
计算思维是人类求解问题的一条途径，但决非要使人类像计算机那样地思考。计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力。是人类赋予计算机激情。配置了计算设备，我们就能用自己的智慧去解决那些在计算时代之前不敢尝试的问题，实现“只有想不到，没有做不到”的境界。
计算机科学在本质上源自数学思维，因为像所有的科学一样，其形式化基础建筑于数学之上。
计算机科学又从本质上源自工程思维，因为我们建造的是能够与实际世界互动的系统，基本计算设备的限制迫使计算机学家必须计算性地思考，不能只是数学性地思考。构建虚拟世界的自由使我们能够设计超越物理世界的各种系统。
参考资料来源：百度百科——计算思维

6. 如何像计算机科学家一样思考

如何像计算机科学家一样思考（How to think like a computer scientist）
包含版本：C++、JAVA、Python
我很喜欢这种教育方式~
附录A：程序开发计划
　　如果花费了大量的时间在调试上，很可能是因为没有一个有效的程序开发计划。
　　一个典型的不好的程序开发计划就像这样：
　　　　1. 编写一个完整的方法。
　　　　2. 编写更多的方法。
　　　　3. 编译程序。
　　　　4. 花一个小时来找语法错误。
　　　　5. 花一个小时来找运行时错误。
　　　　6. 花三个小时来找语义错误。

　　显而易见，问题出在头两步。如果写了一个方法甚至很多方法都不调试，那么得到的代码可能已经多得让你无法调试了。 如果遇到这种情况，唯一的解决办法就是删除代码直到再次获得一个可以工作的程序，然后再慢慢将程序增加回来。编程新手往往不希望这么干，因为他们精心编写的代码实在是太宝贝了。可是为了高效的进行调试，你不得不残忍起来！
　　下面是一个较好的程序开发计划：
　　　　1. 从一个能做一些直观事情（比如打印一些东西）的程序开始。
　　　　2. 每次增加少许几行代码，并且每次改动都测试程序是否正确。
　　　　3. 重复前两步直到程序满足预期的要求。
　　每次改动后的程序都应该产生一些验证新添代码的可见效果。这种编程方式能节省许多时间。因为一次只增加少许几行代码，所以容易发现语法错误；程序的每个版本产生一些可见的结果，这就使你能不断测试自己头脑中关于程序是如何工作的模型。如果头脑中的模型是错的，在写出一大堆错误代码之前你将面对矛盾（并且也有了改正的机会） 。
　　这种方式的问题是常常难于找出下手的地方并得到一个完整正确的程序。我将通过开发一个名为isIn 的方法来演示这种方式。 这个方法取一个字符串和一个字符为参数， 返回一个布尔值： 如果字符出现在字符串中就返回 true否则返回 false。

7. 计算机思维的计算机思维简介

计算机之所以能够比人类大脑更加快速准确地“计算”，正是在计算机克服了人类自然语言上述“三位一体性”的“缺陷”。计算机能够快速、准确地“计算”的最基本的原因，就是硬件与软件的分离、程序与数据的分离。这实际上也就是将我们人类自然语言中的思想与方法、方法与对象、思想与对象实行了分离。由于这些分离，使得计算机的程序语言中的命令与数据，都能非常精确地指称计算机内存里面的确定区域。这样，计算机“计算”的时候，就不会象人类大脑那样，左半脑中的一个语词指称的是一个几乎难以确切地划分出“边界”的右半脑中的图景，而是一块有着确定“地址”的内存区域。这样，计算机就能够达到快速准确地“计算”了。计算机语言没有思想。计算机语言的“思想”存在于编制程序的人的大脑之中，这就将使计算机语言的思想与方法分离了。计算机的程序语言是一种高度形式化的语言，这种语言与它要处理的对象是严格分离的。而计算机语言所要处理的对象，仅仅是数据。即使我们称现在的计算机能够处理“图象”和“声音”，它也是把这些图象和声音变成了数据之后进行处理的。这样，计算机语言又达到了方法与对象的分离。由于计算机语言没有思想，当然就谈不上思想与对象的分离。而我们之所以能够有效地利用计算机，其中最关键的一条也就是我们把需要计算机处理的信息变成了“数据”。这同样使得我们的思想---我们不同的人之间的关于世界的看法与对象分离了。因为，数据一旦采集之后，就成为一种“客观”的东西，无论我们用什么样的观点看待和处理这些数据，但是，数据本身却不会变化了。由于计算机语言能够达到帮助我们人类在处理信息的过程中使思想与方法、方法与对象、思想与对象三者之间达到非常有效的分离，计算机也就能够为我们做很多的工作。而这一点，则正是计算机的优势。

8. 计算机思维的介绍

“I”是我们操作计算机的人，“you”则是计算机，“to copy the file”则是计算机的行为。我们通过对计算机语言的分析，也可以看出，计算机是没有主体的。在我们还没有创造出具有主体性的计算机之前，我们不可能为计算机“创造”出一种能够使用必须具有主体性才能使用的语言。