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Quanta MagazineBen Brubaker

计算机科学不需要计算机?Does Computer Science Need Computers?

TL;DR

理论计算机科学的核心问题不需要物理计算机也能研究,但正是实体计算机的实践促使了这些深刻理论问题的提出和探索。

计算机科学界流传着一句名言:计算机科学之于计算机,就像天文学之于望远镜。这话听着挺玄,但仔细想想,理论计算机科学家确实可以一辈子不碰实体电脑。

不过,这话也漏掉了一半事实。作者追根溯源后发现,没有那些笨重的机器,这些聪明的问题根本不会被问出来。

理论能脱离机器

1930年代,数学家开始用纯数学研究「能算什么」。图灵机——一个在无限长纸带上读写符号的假想机器——定义了计算的概念,但这跟实体电脑关系不大,图灵当时其实想解决数学基础问题。

如今,理论家还用这套数学框架去分析物理系统、进化过程,甚至是量子引力。在这个层面,计算机确实可有可无。

但问题是机器逼出来的

复杂性问题——为什么有些问题算得快,有些慢——是理论计算机科学的核心。这个问题的雏形,早在19世纪巴贝奇设计分析机时就隐约出现,但真正点燃研究热情的,是1960年代人们开始摆弄真实电脑。

热力学第二定律也类似:没人关心它,直到工程师造出蒸汽机。实践催生深刻理论,这规律放到计算机科学同样成立。

所以,那句名言对了一半:没有计算机,理论照样成立;但没有计算机,这些理论可能永远不会有人去想。

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