计算智能论文

的漫长过程中，人类对计算的追求从来就没有停止过。从最原始的扳手 指计算到借助算盘计算，从机械计算机到电子计算机等。回顾计算机的 发展史可以从中得到许多有益的启示。（一）中国的算筹、算盘 人类最初用手指计算。人有两只手，10个手指头，所以人们自然而 然地习惯于运用十进制记数法。用手指计算固然方便，但不能存储计算 结果，于是人们用石头、刻痕或结绳来延长自己的记忆能力。中国人计 算圆周率值在3.14159243.1415927之间，这一结果比西方早了近一千 年。最早的人造计算工具是算筹，它是我国古代人民最先创造和使用的 一种计算工具。“筹”是一种竹制、木制或骨制的小棍，它们可以按照一 定的规则灵活地布于盘中或地面，一边计算一边不断地重新布棍，如图 1-1 所示。不要轻看这些小棍，它当时是一种方便的计算工具，创造了 杰出的数学成果。例如，祖冲之就是用算筹计算出圆周率。算盘是从算 筹发展来的，它的产生时间大概在元代。到元末明初，算盘已经非常普 及，珠算方法也逐渐发展并最后定型。算盘是用珠子的位置来表示数位 的，如图 1-2所示。在进行计算时，用纸和笔来记录题目和数据，由人 通过手指来控制整个计算过程，最后将结果写在纸上。算盘作为一种计 算工具，至今仍然被使用。（二）西方的对数计算尺1621年，英国数学家威廉奥特雷德（William Oughtred）根据对数 原理发明了圆形计算尺，也称对数计算尺。对数计算尺在两个圆盘的边 缘标注对数刻度，然后让它们相对转动，就可以基于对数原理用加减运 算来实现乘除运算。17世纪中期，对数计算尺改进为尺座和在尺座内部 移动的滑尺。18世纪末，发明蒸汽机的瓦特独具匠心，在尺座上添置了 一个滑标，用来存储计算的中间结果。对数计算尺不仅能进行加、减、 乘、除、乘方、开方运算，甚至可以计算三角函数、指数函数和对数函 数，它一直使用到袖珍电子计算器面世。即使在20 世纪 60 年代，对数 计算尺仍然是理工科大学生必须掌握的基本功，是工程师身份的一种象 征。图1-3所示是1968年由上海计算尺厂生产的对数计算尺。（三）机械式计算机17 世纪，欧洲出现了利用齿轮技术的计算工具。1642 年，法国数 学家帕斯卡（Blaise Pascal）发明了帕斯卡加法器，这是人类历史上第一 台机械式计算机，其原理对后来的计算工具产生了持久的影响。如图1-4 所示，帕斯卡加法器是由齿轮组成、以发条为动力、通过转动齿轮来实 现加减运算、用连杆实现进位的计算装置。帕斯卡从加法器的成功中得 出结论：人的某些思维过程与机械过程没有差别，因此可以设想用机械 来模拟人的思维活动。德国数学家莱布尼茨(G .W .Leibnitz )发现了帕斯卡一篇关于“帕 斯卡加法器”的论文，激发了他强烈的发明欲望，决心把这种机器的功 能扩大为乘除运算。1673年，莱布尼茨研制了一台能进行四则运算的机 械式计算器，称为莱布尼兹四则运算器，如图1-5所示。这台机器在进 行乘法运算时采用进位-加(shift-add)的方法，后来演化为二进制，被 现代计算机采用。1804年，法国机械师约瑟夫杰卡德(Joseph Jacquard)发明了可编 程织布机，通过读取穿孔卡片上的编码信息来自动控制织布机编织图 案，引起法国纺织工业革命。杰卡德织布机虽然不是计算工具，但是它 第一次使用了穿孔卡片这种输入方式。如果找不到输入信息和控制操作 的机械方法，那么真正意义上的机械式计算工具是不可能出现的。直到 20世纪 70年代，穿孔卡片这种输入方式还在普遍使用。19世纪初，英国数学家查尔斯巴贝奇(Charles Babbage)取得了突破 性进展。巴贝奇在剑桥大学求学期间，正是英国工业革命兴起之时，为 了解决航海、工业生产和科学研究中的复杂计算，许多数学表(如对数 表、函数表)应运而生。这些数学表虽然带来了一定的方便，但由于采 用人工计算，其中的错误很多。巴贝奇决心研制新的计算工具，用机器 取代人工来计算这些实用价值很高的数学表。1822年，巴贝奇开始研制差分机，专门用于航海和天文计算，在英 国政府的支持下，差分机历时10年研制成功，这是最早采用寄存器来 存储数据的计算工具，体现了早期程序设计思想的萌芽，使计算工具从 手动机械跃入自动机械的新时代。(四) 机电式计算机1886年，美国统计学家赫尔曼霍勒瑞斯(Herman Hollerith)借鉴了杰 卡德织布机的穿孔卡原理，用穿孔卡片存储数据，采用机电技术取代了 纯机械装置，制造了第一台可以自动进行加减四则运算、累计存档、制 作报表的制表机，这台制表机参与了美国1890年的人口普查工作，使 预计10年的统计工作仅用1年零7个月就完成了，是人类历史上第一 次利用计算机进行大规模的数据处理。霍勒瑞斯于1896年创建了制表 机公司TMC公司，1911年，TMC与另外两家公司合并，成立了CTR 公司。1924年,CTR公司改名为国际商业机器公司(International Business Machines Corporation)，这就是赫赫有名的IBM公司。1937年11月，美国AT&T贝尔实验室研究人员斯蒂比兹做成了世 界上第一台电磁式的数字计算机。因为机器在厨房里装配而成，斯蒂比 兹的妻子将它命名为，Model-K”（K是英语“厨房”的首字母）。二战期间，斯蒂比兹被借调到美国科学研究和发展署担任顾问。从 60 年代初起，他担任了达特默斯大学医学院生理系教授和名誉教授，一 生共获得了 34 项发明专利。斯蒂比兹被人称为“数字计算机之父”。1997 年，美国计算机博物馆 以他的名字设立了一个奖项“斯蒂比兹先驱奖”，颁发给那些仍活在 世上的计算机信息的时代先驱。1946年，霍波博士在发生故障的Markll计算机里找到了一只飞蛾， 这只小虫被夹扁在继电器的触点里，影响了机器运作。于是，霍波把它 小心地保存在工作笔记里，并恢谐地把程序故障统称为臭虫”（bug）。 这一奇怪的称呼，后来成为计算机领域的专业术语。 艾肯与霍波等人研制出了电磁式计算机，他们曾联名发表文章说， MarkI计算机能自动实现人们预先选定的系列运学院：外语学院 班级：英语0906班 姓名：王宏秀 学号：200948180604