浅谈计算机科学中的哲学智慧

浅谈计算机科学中的哲学智慧

浅谈计算机科学中的哲学智慧

【摘要】计算机及其科学是自上世纪以来人类最具想象力的创造和最具哲学智慧的学科，而哲学思想是科学技术的源头，所以计算机科学的思想渊源就是哲学，并且计算机技术当中蕴含着丰富的哲学方法。

【关键词】计算机；哲学；科学

自1946年2月14日世界上第一台计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）在美国宾夕法尼亚大学诞生以来，计算机科学技术迅猛发展，元器件体积越来越小，存贮容量不断增加，运算速度大幅提高。虽然计算机的发明和发展属于科学技术范畴，但是，其硬件制造、操作系统设计等无不与人类的哲学思想紧密相联，处处充满哲学思想和智慧。

一、简单的自然

在与大自然相处的过程中，人们发现，事物都存在两种对立的状况，例如天地、水火、生死、有无……为了表示这两种状况，人们发明了两种简单的状态，即阳和阴。但是，世界上的事物其实并不仅有两种状况，而且对立的两种状况往往也是可以相互转换的。为了表示事物更多的状况和发展变化，聪明的中国人创造了八卦。

阳和阴是卦的基础，也可以说，是我们的祖先观察自然、感悟人生的智慧结晶。据说在发明计算机时，西方科学家们受到了东方古代哲学思想的启发。众所周知，计算机基本计数系统为二进制，即“0”和“1”，这与“阴”和“阳”是相对应的。在今天的计算机系统中，一个字节（byte）由八位（bit）构成，最多28＝256中情况。当然，这样少的状态，肯定不足以表示千变万化的世界。于是，科学家又发明了字（word）的概念，即将两个以上的字节合并起来。如果两个字节合并，即16位，可以表示216＝65536种状态；如果三个字节合并，即24位，可以表示224＝16777216种状态；如果四个字节合并，即32位，可以表示232＝4294967296种状态。依次类推，如果是八个字节合并，即64位，能表示的状态就相当可观了。

然而，即便如此，在博大的世界面前，64位的二进制状态所能表示的状况依旧很不足。世界上可能远远不止264种事物，更何况每种事物还自己的特有属性和不同状态。于是，科学家们又发明了相对独立的编码系统。不同的对象只有在相应的系统里才能被正确解读，否

则毫无意义。通过这样的处理，有效地避免了相同编码可能引起的错误，更重要的是，大大地扩展了每个系统的相对独立空间，极大地提高了计算机的存储和运算能力。在数据总线32位的计算机中，图像解码器能够轻松地解读色深24位的图像。每个像素占用3个字节，从纯黑色（0，0，0）到纯白色（255，255，255），总共可有16777216种不同的组合，足以表现色彩斑斓的世界了。

从2位“0”和“1”到64位“0”和“1”，两个简单的数字不断重复就能够描述博大多彩的世界，在计算机发明的初期，科学家们需要有多么大的勇气和多么丰富的想象力才能坚持下去，以完成这个看来似乎不可能完成的任务。

二、逻辑的世界

计算机科学是“1”和“0”的世界，是高电平和低电平的世界，是“联通”和“断开”的世界，是“真”和“假”的世界，是逻辑的世界。

古希腊杰出的思想家亚里士多德（B.C.384~B.C.322年）被人们公认为逻辑学的创始人，他将关于科学证明的论述从几何学中抽象出来，形成了以同一律、矛盾律、排中律三大基本规律为核心的逻辑体系。亚里士多德强调思维形式与存在形式的一致性，认为逻辑的形式是客观事物存在形式的反映。在亚里士多德看来，形式逻辑不仅存在于是思维之中，也存在于经验世界之中，所以，世界也是形式逻辑的。

在今天的计算机科学中，形式逻辑的规则得到了淋漓尽致地运用。形式逻辑的同一律规定了“1”和“0”的确定性；矛盾律规定“1”不是“非1”，“0”不是“非0”；排中律规定“1”和“非1”、“0”和“非0”既不能同真，也不能同假，如果其中一个为真，另一个必定为假。在计算机电路的设计中，形式逻辑具体表现为简单逻辑电路的与门、或门、非门运算，还表现为复合逻辑电路的与非门、或非门、与或非门运算。计算机中绝大部分电路就是由这些可以对“1”和“0”两种相反状态进行运算的基本逻辑电路组成的，“1”表示真，“0”表示假，运算结果决定程序的走向，控制着计算机操作。例如，以下C++代码即需要通过或门逻辑电路实现：if ( a == 1 || b == 1 )

c = 1;

else

c = 0;

如果a为开关1，b为开关2，c为灯泡，在并联电路上，只要开关1和开关2有一个接

通，灯泡c就能亮，只有两个开关都断开时，灯泡c才关闭。a、b和c三者逻辑关系真值表如下：

同样，计算机中所有数据都是以二进制形式存储和读取的。“1”表示表示电路接通，有磁信号；“0”表示电路断开，无磁信号。例如，字符“a”十六进制表示为61，转换为十进制为97，转换为二进制为01100001。要将01100001存储到磁盘上，计算机要进行电磁转换：读到0时，计算机将磁头电路中电流关闭，磁头上磁信号消失，磁盘上记录磁信号为无；读到1时，计算机将磁头电路中电流接通，磁头上磁信号产生，磁盘上记录磁信号为有。要将01100001从磁盘上读取，计算机要进行磁电转换：如果磁头没有感应到磁信号，计算机磁头电路中电流关闭，输出“0”；如果磁头感应到磁信号，计算机磁头电路中电流接通，输出“1”。字符“a”在磁盘上就是一连串断断续续的磁信号，用二进制表示即为一连串交替出现的“0”和“1”，其存储和读取过程如下图所示：

二进制0 1 1 0 0 0 0 1

磁信号

今天的计算机科学家似乎正是在实践亚里士多德的哲学思想。他们殚精竭虑，尽管取得了一些成功，但要走的路还很长。

三、算法中的智慧

算法是计算机科学的重要组成部分。没有算法就没有软件，而对于计算机来说，没有软件就像人没有了思维能力，没有了思想。算法是经验的总结，是人类智慧的结晶，闪烁着哲学思想的火花。