前些天,兒子元寶和爸爸一起在客廳裡看電視,電視裡一個情節吸引了元寶,裡面演的是一個古代先生模樣的人,拿著一根根同樣長短和粗細的小棍子,放在桌上擺弄著……元寶對那些小棍子很感興趣,就和他平時在學校裡用的教具裡的小棍子很類似。
於是元寶問爸爸說:“那是什麼?“
爸爸回答說:“是算籌。“
元寶很疑惑,再問爸爸:“算籌是什麼東西?“
“算籌啊,算籌就是計算用的東西啊。”爸爸回答。
“計算?計算不是有計算器嗎?要不用手機也行啊。”元寶天真地說。
啊!這一下子可是把爸爸給問住了。因為只要回答下去,這個對話是終結不了。於是,爸爸來到書房向我求助。我想,那還不簡單,找本書給孩子講講就行了唄。
這一找,我們發現介紹這一類關於數學歷史的書籍還真不少,可是不是太深奧,就是太難懂,最後我們終於發現了一本適合我們家孩子的書籍。這本書裡面不僅講述了歷史上的計算問題,以及解決了這些問題的聰明人的故事。同時也是一本介紹計算思維的百科書。全書分為14章,涵蓋了從算籌的出現到計算機的發明,再到人工智慧的發展及量子計算機的展望等諸多內容。
這本書就叫《聰明簡史:歷史中的計算思維》。這本書是大開本的繪本,採用手繪卡通的方式,畫風有趣,文字言簡意賅,生動活潑,而且書中包含了多個令人震撼的跨頁場景和上百幅精美的插圖,非常適合親子共同閱讀。
歷史上“聰明人”解決難題的故事
從古至今,人類歷史的長河中湧現出了許許多多的聰明人,他們用一個接一個的發明解決了一個又一個問題。
就拿算籌來說吧。在人類早期,人們不知道什麼是數學的概念,那麼他們又是怎樣計算和記錄資訊的呢?根據周易載:事大,大結其繩,事小,小結其繩。打一個結來記錄一個事物的數量,這也就是我們所說的“結繩記事”了 。
可是漸漸地,人們發現這種方法太不方便了。將軍如果在沙場上點兵,那要打多少繩結啊?一片大果園,果樹上的果子成熟了,用多少繩結才能數出來數量啊?每次過城門時,都需要計數貨物的數量,如果貨物數量很多,繩結會不會比貨物還要多啊?
於是,我國古代智慧的勞動人民發明了“算籌”。古代的算籌是一根根同樣長短和粗細的小棍子,一般長為13--14cm,徑粗0.2~0.3cm,多用竹子製成,也有用木頭、獸骨、象牙、金屬等材料製成的,大約二百七十幾枚為一束,放在一個布袋裡,系在腰部隨身攜帶。
計算的時候,可以依據規則擺放小棍子,從右到左,縱橫相間,可以用算籌表示出任意大的自然數了。算籌,是在珠算髮明以前中國獨創並且是最有效的計算工具。
利用算籌,大數學家祖沖之經過無數次的精密計算,終於算出了更精確的圓周率數值,精確到了小數點後第7位。而在世界歷史上,直到16世紀,才有阿拉伯的數學家打破了這一紀錄。
再來說一說電腦的發明吧。電腦的學名為電子計算機,是由早期的電動計算器發展而來的。在歷史上人們很早就開始嘗試製造可以自動計算的機器了,可是當時的機電計算機不僅笨重而且計算複雜,就算計算一個火炮的彈道都需要幾個月的時間,戰場上計程車兵們可等不了那麼久啊。
於是在1946年世界上第一臺通用電子計算機ENIAC誕生了。有了它,彈道瞬間就計算出來了。它實現了計算技術歷史性的突破,幫助人們完成了大量計算任務。
但是ENIAC體積非常龐大,耗電量也非常驚人。最初ENIAC的程式設定需靠人工移動開關、連線電線來完成,改動一次程式要花一星期時間。為了提高效率,工程師們設想將程式與資料都放在儲存器中。
數學家馮·諾依曼將這個思想以數學語言系統闡述,提出了採用二進位制表示數字和“馮·諾依曼體系結構”,這兩項提議奠定了現代計算機技術的基礎。因為,馮·諾依曼也被稱為“現代計算機之父”。
這些發明不僅推動了人類文明與科技的進步,也為人類的歷史增添了濃墨重彩的一筆。
未來是高度計算的世界
隨著全球數字化和資訊化的加速發展,擁有計算思維是未來“算力社會”的重要思考模式,是一個搭建在人類與計算機、演算法之間的溝通橋樑,讓人類能夠更好地理解資料和演算法的世界,與它們進行溝通,最終能夠完美駕馭資料、演算法和智慧。
就拿書中舉到的例子,2020年,新冠疫情迅速席捲全球,為了有效防止疫情的擴散,社群工作人員需要掌握小區居民的出行資訊。如果我們採用人工登記的方法,速度非常慢而且還會有遺漏。那麼怎麼才能快速、準確地獲取人們的出行資訊呢?
這時程式設計師們開發出了“健康碼”程式。它透過手機的定位資訊、支付資訊和購票資訊等,確定人們的出行軌跡,為疫情的防控“加碼”護航。
而程式設計師在發明的時候,就是利用大資料技術。大資料裡包含了許多有用的資訊,就像大山中埋藏的寶藏。人們每天使用手機都會產生大量的資料,大資料不僅可以記錄人們的出行資訊,還可以在娛樂、運動、醫療等領域發揮巨大作用。
而這些資料是透過“雲計算”來完成的,它能夠幫助人們快速完成海量的資料分析,從中顯露出有價值的資訊。自從2006年8月9日,Google執行長埃裡克·施密特在搜尋引擎大會,首次提出“雲計算”的概念。“雲計算”被視為計算機網路領域的一次革命,因為它的出現,社會的工作方式和商業模式也在發生巨大的改變。
可以說,“雲計算”是資訊時代的一個大飛躍,未來的時代可能是“雲計算”的時代。
而隱藏在這些發明背後解決問題的思維就是——計算思維。正是這種思維,不斷推動著歷史的進步。我們做父母的,不單單要想著為孩子創造財富,良好的生活,更重要的可以從小培養孩子的計算思維,啟發他們科學精神和科技素養方面的智力,讓他們長大以後更加輕鬆地去解決生活中的難題。
本書的最後還有一個很大的驚喜,它將“聰明人時間線”將古今中外的發明家放進了同一條時間河流,清晰展現了計算思維在歷史中發揮的巨大作用。
每一個偉大的發明都是人類聰明頭腦演化的見證,是人類智慧的結晶。從商周時代算籌、到UNIX作業系統,iPhone智慧手機,再到大資料、人工智慧等。《聰明簡史:歷史中的計算思維》幫助孩子構建跨越時空的全域性認知,讓孩子在計算思維的歷史長河中徜徉。