改變未來的九大算法

前言

計(jì)算機(jī)行業(yè)正在改變我們的社會，正如物理學(xué)和化學(xué)在前兩個(gè)世紀(jì)給社會帶來的巨大改變一樣。的確，數(shù)字技術(shù)幾乎影響甚至顛覆了我們生活的方方面面。鑒于計(jì)算機(jī)行業(yè)對現(xiàn)代社會的重要性，人們對讓這一切成為可能的基本概念卻知之甚少，這顯得有點(diǎn)自相矛盾。對這些概念的研究是計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心，而這本麥考密克的新書則是向大眾展示這些概念的少數(shù)書籍之一。    人們較少視計(jì)算機(jī)科學(xué)為一門學(xué)科，其中一個(gè)原因是，高中極少開設(shè)計(jì)算機(jī)科學(xué)這門課程。雖然人們通常認(rèn)為要強(qiáng)制開設(shè)物理學(xué)和化學(xué)基礎(chǔ)，但作為獨(dú)立學(xué)科的計(jì)算機(jī)科學(xué)，通常只有在大學(xué)階段才開設(shè)此課程。況且，學(xué)校講授的”計(jì)算機(jī)”或”信息與通信技術(shù)“知識，通常只是略高于使用軟件的技能訓(xùn)練。因此．學(xué)生們認(rèn)為計(jì)算機(jī)學(xué)科枯燥也并不意外；而他們在娛樂和通信上使用計(jì)算機(jī)技術(shù)的天然熱情，也被創(chuàng)造這類技術(shù)缺乏學(xué)術(shù)深度的印象所減弱。這些問題被認(rèn)為是導(dǎo)致過去10年大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)學(xué)生人數(shù)下降一半的核心原因?？紤]到數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)代社會的極度重要性，讓人們重新領(lǐng)略計(jì)算機(jī)科學(xué)的奇妙之處已經(jīng)刻不容緩。    2008年，我很榮幸地被選為第180屆英國皇家學(xué)院圣誕講座(RoyalInstimtion Christmas Lectures)的演講人，該講座由邁克爾·法拉第(Michael Faraday)于1826 ff-C2Cg。2008年圣誕講座的主題首次涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)。在準(zhǔn)備這些講座時(shí)，我花了很多時(shí)間來思考如何向大眾解釋計(jì)算機(jī)科學(xué)，卻發(fā)現(xiàn)滿足這一需求的資源很少，幾乎沒有關(guān)于計(jì)算機(jī)科學(xué)的暢銷書。因此，我特別高興能看到麥考密克的這本新書。    麥考密克在面向大眾介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)的復(fù)雜思想上做得非常好。這其中許多思想極其新穎，僅從這點(diǎn)上來看，它們就很值得關(guān)注。舉個(gè)例子：電子商務(wù)的爆炸式增長之所以成為可能，是因?yàn)榫邆淞四茉诨ヂ?lián)網(wǎng)上秘密、安全地發(fā)送機(jī)密信息(如信用卡卡號)的能力。數(shù)十年來，建立在“開放”通道上的保密通信被認(rèn)為是一個(gè)科學(xué)難題。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)解決方法時(shí)，才發(fā)覺保密通信極度優(yōu)雅，而麥考密克也以精確的類比進(jìn)行了解釋，無須讀者擁有計(jì)算機(jī)科學(xué)知識。這些優(yōu)點(diǎn)使這本書對科普讀物做出了不可估量的貢獻(xiàn)，我極力推薦本書。

內(nèi)容概要

Google得出的搜索結(jié)果是如何產(chǎn)生的？
百度為何會陷入“搜索門”，又是什么機(jī)制使然？
身處在大數(shù)據(jù)時(shí)代的我們，究竟該如何應(yīng)對變化莫測的世界？
……
沒有滿篇的專業(yè)術(shù)語，第一次讓我們通過簡單明了的語言、生動的例證了解支撐計(jì)算機(jī)王國的靈魂支柱——9大算法，包括人工智能、數(shù)據(jù)壓縮，以及Google著名的PageRank等。
本書精彩地介紹了搜索引擎、PageRank、公開密鑰加密、糾錯(cuò)碼、模式識別、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)庫、數(shù)字簽名等內(nèi)容。
在解釋這些算法的同時(shí)，作者也向我們展示了充滿科學(xué)原創(chuàng)精神的計(jì)算機(jī)世界：因?yàn)槊恳环N算法的提出不但延伸了虛擬世界的領(lǐng)域，同時(shí)也是人類智慧的彰顯，可以被廣泛運(yùn)用于眾多領(lǐng)域。
在讀完本書后，你不會成為一名更加熟練的計(jì)算機(jī)用戶，但你會更珍視自己每天在所有計(jì)算設(shè)備上不停使用的思想的美。
我們每天都會進(jìn)行多次搜索查詢，但是你想過這個(gè)令人驚嘆的工具是如何奏效的嗎？
谷歌的精英管理層因?yàn)楣雀琛耙猿鯇こ５募记煞祷叵嚓P(guān)度極高的結(jié)果”而獲獎(jiǎng)，他們是怎么做到的？
本書將帶你一探究竟。

作者簡介

作者：（美國）約翰?麥考密克（John MacCormick） 譯者：管策約翰?麥考密克，計(jì)算機(jī)科學(xué)的領(lǐng)頭人和導(dǎo)師。獲得牛津大學(xué)博士學(xué)位，曾經(jīng)在惠普和微軟從事研究工作?，F(xiàn)在在迪金森學(xué)院擔(dān)任計(jì)算機(jī)學(xué)科的教授。并且是多項(xiàng)專利的所有者。

書籍目錄

第一章 前言：計(jì)算機(jī)日常運(yùn)用的卓越思想有哪些？ 1第二章 搜索引擎索引——在世界上最大的草垛中尋針第三章 PageRank——讓谷歌騰飛的技術(shù)第四章 公鑰加密——用明信片傳輸秘密第五章 糾錯(cuò)碼——自糾正的錯(cuò)誤第六章 圖形識別——從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)第七章 數(shù)據(jù)壓縮——有益無害第八章 數(shù)據(jù)庫——追求一致性的征程第九章 數(shù)字簽名——這個(gè)軟件究竟由誰編寫？第十章 什么可以計(jì)算？第十一章 結(jié)論：更多在你指尖的精靈？致謝

章節(jié)摘錄

第一章 前言：計(jì)算機(jī)日常運(yùn)用的卓越思想有哪些？此乃小技……為詩之訣在有氣、有勢、有情、有韻、有起、有承、有轉(zhuǎn)、有合?！?莎士比亞，《愛的徒勞》（Love’s Labour’s Lost）朱生豪譯計(jì)算機(jī)科學(xué)中的偉大思想是如何誕生的？以下遴選部分思想進(jìn)行介紹：?20世紀(jì)30年代，在第一臺數(shù)字計(jì)算機(jī)被搭建出來以前，一名英國天才開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域。之后，這位天才繼續(xù)證明，不管未來建造的計(jì)算機(jī)運(yùn)行多快，功能多強(qiáng)大，設(shè)計(jì)得多好，有一些問題都不是計(jì)算機(jī)能解決的。?1948年，一名供職于電話公司的科學(xué)家發(fā)表了一篇論文，開創(chuàng)了信息理論領(lǐng)域。這位科學(xué)家的工作讓計(jì)算機(jī)能以完美的精確度傳輸消息，即便大部分?jǐn)?shù)據(jù)都被干擾所破壞。?1956年，一群學(xué)者在達(dá)特茅斯舉行會議。這次會議的目標(biāo)很清晰，也很大膽，那就是開創(chuàng)人工智能領(lǐng)域。在取得了許多重大成功以及經(jīng)歷了無數(shù)失望之后，我們?nèi)栽诘却霈F(xiàn)一個(gè)真正的智能計(jì)算機(jī)程序。?1969年，IBM公司的一名研究人員發(fā)明了一種將信息組織進(jìn)數(shù)據(jù)庫中的優(yōu)雅方法。目前，絕大多數(shù)在線交易都使用該技術(shù)存儲及檢索信息。?1974年，英國政府秘密通信實(shí)驗(yàn)室的研究人員們發(fā)明了一種讓計(jì)算機(jī)安全通信的方法，即便另一臺計(jì)算機(jī)能查看在計(jì)算機(jī)之間通過的所有東西。這些研究人員為政府保密所限——不過幸運(yùn)的是，三名美國專家獨(dú)立開發(fā)并拓展了這項(xiàng)重大發(fā)明，為互聯(lián)網(wǎng)上所有的安全通信打下了基礎(chǔ)。?1996年，兩名斯坦福大學(xué)博士生決定聯(lián)手搭建一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎。幾年后，他們創(chuàng)辦了谷歌公司——互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代第一個(gè)數(shù)字巨頭。在我們享受21世紀(jì)技術(shù)令人震驚的增長的同時(shí)，使用計(jì)算機(jī)設(shè)備——不管是現(xiàn)有最強(qiáng)大的一組機(jī)器或是最新、最時(shí)尚的手持設(shè)備——都不可避免地要依賴計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)思想，而這些思想都誕生于20世紀(jì)。想一想：你今天做過什么令人印象深刻的事嗎？好吧，這個(gè)問題的答案取決于你怎么看。也許你搜索了包含數(shù)十億份文檔的語料庫，從中選出兩到三份和你的需求最相關(guān)的文檔？存儲或傳輸了數(shù)百萬塊信息，即便有能影響所有電子設(shè)備的電磁干擾也沒犯一點(diǎn)錯(cuò)誤？你是否成功地完成了一次在線交易，即便同時(shí)有成千上萬名消費(fèi)者在訪問同一個(gè)服務(wù)器？你是否在能被其他數(shù)十臺計(jì)算機(jī)嗅探到的線路中傳輸了一些機(jī)密信息（比如，信用卡卡號）？你是否運(yùn)用過壓縮的魔力，將數(shù)兆的照片壓縮成更易于管理的大小，以便在電子郵件中發(fā)送？你是否在手持設(shè)備上觸發(fā)了人工智能，自動糾正你在手持設(shè)備的小巧鍵盤上輸入的內(nèi)容？這些令人印象深刻的壯舉都依賴于之前提到的偉大發(fā)現(xiàn)。然而，絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)用戶每天都會運(yùn)用這些獨(dú)創(chuàng)想法許多次，卻經(jīng)常沒有意識到！本書旨在面向大眾解釋這些概念——我們每天使用的計(jì)算機(jī)科學(xué)的偉大思想。在解釋每個(gè)概念時(shí)，我都假設(shè)讀者沒有任何計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識。算法：指尖精靈的構(gòu)件到目前為止，我一直在談計(jì)算機(jī)科學(xué)的偉大“思想”，但計(jì)算機(jī)科學(xué)家們將許多重要思想形容為“算法”。那么思想和算法之間有什么區(qū)別呢？究竟什么是算法？這一問題最簡單的答案是，將兩個(gè)數(shù)字相加的算法的前兩步。算法是一張精確的處方，按順序詳細(xì)列出了解決一個(gè)問題所需的具體步驟。我們小時(shí)候在學(xué)校學(xué)到的一個(gè)算法就是個(gè)很好的例子：將兩個(gè)大數(shù)字相加的算法。如上例所示。這個(gè)算法涉及一連串步驟，開始的步驟如下：“首先，將兩個(gè)數(shù)的最末位數(shù)相加，寫下結(jié)果的最末尾數(shù)，將剩下的數(shù)放到左側(cè)的下一欄；接著，將下一欄的數(shù)相加，再將除結(jié)果末位數(shù)之外的數(shù)字和前一欄余下的數(shù)相加……”依此類推。請注意算法步驟近乎機(jī)械化的感覺。事實(shí)上，這是算法的關(guān)鍵特點(diǎn)之一：每一步都必須絕對精確，沒有任何人類意圖或推測摻雜其中。這樣，每一個(gè)完全機(jī)械化的步驟才能被編入計(jì)算機(jī)。算法的另一個(gè)重要特點(diǎn)是，不管輸入是什么，算法總能運(yùn)行。我們在學(xué)校學(xué)到的相加算法就擁有這一特性：不管你想把哪兩個(gè)數(shù)相加，算法最終都會得出正確答案。比如，用這一算法將兩個(gè)長達(dá)1000位的數(shù)相加，你肯定能得到答案，盡管這需要相當(dāng)長的時(shí)間。對于把算法定義為一張精確、機(jī)械化的處方的說法，你也許會略感好奇。這張?zhí)幏骄烤挂嗑_？要進(jìn)行哪些基本操作？比如，在上面的相加算法中，簡單地說一句“把兩個(gè)數(shù)相加”是不是就行了？還是說我們要在加法表上列出所有個(gè)位數(shù)字呢？這些細(xì)節(jié)看起來也許有點(diǎn)乏味，甚至?xí)@得有點(diǎn)學(xué)究氣，但其實(shí)離真相不遠(yuǎn)了：這些問題的真正答案正處于計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心，并且也和哲學(xué)、物理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)以及遺傳學(xué)有聯(lián)系。有關(guān)算法究竟是什么的深層問題都?xì)w結(jié)于一個(gè)前提——也就是眾所周知的邱奇—圖靈論題（Church–Turing thesis）。我們將在第十章重溫這些問題，屆時(shí)我們還將討論計(jì)算的理論極限，以及邱奇—圖靈論題的一些方面。同時(shí)，將算法比作一張非常精確的處方這一非正式概念效果會非常好?，F(xiàn)在我們知道了算法是什么，但算法和計(jì)算機(jī)有什么聯(lián)系呢？關(guān)鍵在于，計(jì)算機(jī)需要用非常精確的指令編程。因此，在能讓計(jì)算機(jī)為我們解決某個(gè)特定問題之前，我們需要為那個(gè)問題開發(fā)出一個(gè)算法。在數(shù)學(xué)和物理學(xué)等其他科學(xué)學(xué)科中，重要的結(jié)果通常由一個(gè)方程式獲得。（著名的例子包括勾股定理a2+b2=c2，或愛因斯坦的質(zhì)量守恒定理E=mc2）相反，計(jì)算機(jī)科學(xué)的偉大思想通常是形容如何解決一個(gè)問題——當(dāng)然，是使用一個(gè)算法。因此，本書的主要目的是，解釋讓計(jì)算機(jī)成為了你的個(gè)人精靈的東西——計(jì)算機(jī)每天使用的偉大算法。

媒體關(guān)注與評論

《星際迷航》（Star Trek）中的計(jì)算機(jī)并不特別讓人興奮。他們向計(jì)算機(jī)問問題，計(jì)算機(jī)還要想一會兒。我覺得我們能做得更好。    ——拉里·佩奇（谷歌聯(lián)合創(chuàng)始人）

編輯推薦

《改變未來的九大算法》編輯推薦：在讀完《改變未來的九大算法》后，你不會成為一名更加熟練的計(jì)算機(jī)用戶。但你會更加珍視自己每天在所有計(jì)算設(shè)備上不停使用的思想的美。我們每天都會進(jìn)行多次搜索查詢，但是你想過這個(gè)令人驚嘆的工具是如何奏效的嗎？谷歌的精英管理層因?yàn)楣雀琛耙猿鯇こ５募记煞祷叵嚓P(guān)度極高的結(jié)果”而獲獎(jiǎng)，他們是怎么做到的？《改變未來的九大算法》將帶你一探究竟。領(lǐng)略奠定虛擬世界的精巧算法，珍視你指尖上的精靈。

名人推薦

《星際迷航》（Star Trek）中的計(jì)算機(jī)并不特別讓人興奮。他們向計(jì)算機(jī)問問題，計(jì)算機(jī)還要想一會兒。我覺得我們能做得更好?！?佩奇（谷歌聯(lián)合創(chuàng)始人）

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    改變未來的九大算法 PDF格式下載

---