计算机与人脑

出版时间：2011-4  出版社：江苏人民出版社  作者：约翰·冯·诺依曼  页数：229  译者：陈莉  
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内容概要

本书从数学的角度解析了计算机与人脑神经系统的关系。第一部分探讨计算机系统的原理与应用，将计算机分为两大类：“模拟”计算机与“数字”计算机。该分类基于计算机进行计算时表示数目的方法而定。第二部分是对计算机与人类神经系统的比较分析，主要阐述计算机和人类神经系统这两类“自动机”之间的相似点与不同点。它们之间的相似因素将我们引入熟知的领域；不过还存在一些相异的因素。这些相异因素不但在大小及速度等较为明显的方面存在着，而且在某些更为深入、更为本质方面也一直存在着，这包括：功能与控制的原理、总体的组织原理等。
《计算机与人脑》无疑是自动机理论研究中的重要文献，革命性地诠释了计算机数学运算与人脑思维的关系，具有高度的前瞻性，为计算机的创新与发展以及机器人的研究指明了方向。

作者简介

约翰·冯·诺依曼（1903－1957），美籍匈牙利人，生于匈牙利布达佩斯，杰出的数学家，20世纪最伟大的全才之一，1954年担任美国原子能委员会委员，1951至1953年任美国数学会主席。
冯·诺依曼积极参与了推广应用计算机的工作，对如何编制程序及数值计算都作出了卓越的贡献。1945年底，冯?诺依曼与艾克特、莫齐利等在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院发明建造出世界上第一台全新存储程序通用电子计算机“埃尼阿克”，这是计算机史上的重要里程碑，冯?诺依曼本人因此也赢得了“计算机之父”的桂冠。

书籍目录

第一章 计算机
 第一节 关于计算机的模拟方法
 第二节 关于计算机的数学方法
 第三节 逻辑控制的种类
 第四节 混合数字方法
 第五节 准确度问题
 第六节 现代模拟计算机的特点
 第七节 现代数字计算机的特点
第二章 人脑
 第八节 神经元的功能
 第九节 神经脉冲的实质
 第十节 刺激的相关判断根据
 第十一节 神经系统的记忆
 第十二节 神经系统的数字部分与模拟部分
 第十三节 代码及其相关作用
 第十四节 神经系统的逻辑构造
 第十五节 记数系统的本质：统计
 第十六节 数学语言不同于人脑语言
附 录
 附录一 计算机与人脑知识集锦
 附录二 冯?诺依曼传
 附录三 冯?诺依曼的伯乐
 附录四 计算机发展史
计算机发展大事年表
中国计算机发展大事年表

章节摘录

　　现代数字计算机的特点　　大型数字计算机的结构与模拟计算机的结构相比，更为庞杂繁琐。作用元件与具有记忆功能的元件构成了数字计算机。关于记忆元件，它的“输入”和“输出”元件我都包含进来，尽管这在实践中并没有普及。　　何为作用元件？第一，这些元件实施基础的逻辑操作：读出叠合，并把各个脉冲相结合，并也有可能要读出反叠合（另外就不需具备更多的功能。尽管偶尔还有更为复杂的逻辑运算元件）。第二，这类元件可再产生脉冲：复原渐渐损耗的能量；或者仅把机器的这部分脉冲，简单地提高到另一部分较高的能量水平上来（这两种功能都称为放大）。某些元件还能够将脉冲所需要的波形和同步进行恢复（使其控制在一定的允许及标准内）。注意一点，算术运算的基本因素，正是我刚才提到的第一种逻辑运算（参考上文）。　　作用元件需要的数量　　大型现代计算机所需的作用元件的数量，因计算机类型的不同而有所差异，这个数量在3000至3 0000个左右之间。其中基础算术运算一般由一种组件来完成（进一步而言，是由一种组装的组件来完成）。我们称其为“算术元件”。在一个大型的现代计算机中，它的算术元件大约包含300到2000个作用元件，而数量的多少取决于它的形式。　　另外可以使用由一些作用元件形成的一定组合来完成某些记忆的功能。通常而言，所需的作用元件为200到2000个左右。　　关于“记忆”集合，它需要由作用元件组合而成的辅助的子组件，这些子组件服务于记忆集合并管理它们。而对于那些不包括作用元件的　  记忆集合（这会在后面的内容中作详细说明。用术语来说，这叫做记忆分级的第二级水平），这个功能可能需要300到2000个作用元件。就整个记忆的各个部分而言，相应所需的辅助性作用元件，可能大约为整个计算机作用元件的50%。　　……

编辑推荐

　　美国《发现》杂志推选的25部最佳科学名著；法国《读书》杂志评定的最具影响力当代作品。　　20世纪最杰出的天才之作，冯?诺依曼献予人类的伟大馈赠！科学思想与科学方法的结晶，具有永恒的科学价值和意义。　　1、“计算机之父”的经典名作；　　2、理解IT业创新思路的必备经典读物；　　3、《决定经典012：计算机与人脑》是阐述计算机与人脑关系的第一部权威论著。

用户评论 (总计41条)

•   这本新版《计算机与人脑》确实比老版内容丰富多了，增加了不少有趣的内容，还有大概200多张的图片。《计算机与人脑》是“计算机之父”冯•诺依曼从一个数学家的角度去理解神经系统而所作的探讨。虽然计算机的发展日新月异，过去的很多经验成果都失去了最初的意义，但是，对于现在的计算机发展而言，冯•诺依曼所得的结论仍然具有很高的参考价值。
•   诺依曼，大数学家，计算机之父，经典之作。
•   思维很好，，计算机和人脑在当时能提出这个理论，给力
•   计算机与人脑和其他几本，买来收藏的，非常不错
•   约翰，冯，诺依曼的经典著作，值得阅读。
•   可以好好了解计算机
•   学计算机必需要读的好书。适合初中孩子读。
•   诺依曼是我的偶像，这本书对他的著作阐述较多，我很喜欢。。。。
•   对于电脑想了解它和人脑的工作原理是很好的一本书
•   不朽的经典，永恒的记忆！
•   纸质很差，物非所值！！当当能不能把价格订合适点，再这样我就要退出当当了
•   确实对开拓思路有帮助
•   很好啊！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
•   很新，非常便宜。
•   看完了之后，感觉说的很有道理。。。
•   很好。纸张很不错，内容很详尽。。
•   纸张挺好的，这个折扣不错了
•   计算机结构思想的鼻祖，学计算机的人和对计算机感兴趣的人应该读一读。
•   比较深奥，需要细细的研读
•   不过可惜这个不是彩页的。有点额可惜。。。
•   配图都是瞎扯的 文不对题 凑字数
  正文只有64页 附录质量很差 拼凑字数 作者不懂计算机
•   摆着慢慢看吧，没有想象的好
•   蛮厚一本书，只有四分之一是真正有意义的，其他四分之三都是出版社自己加上去的所谓的附录，搞不懂出版社到底是要出这本书呢还是出版附录，另外翻译的水平很一般。一句话有时候要颠来倒四的看好几遍，看翻译还不如看原文来的顺畅。不值这个价。
•   以原作者的名义，68页到227页都是附录和年表。网上购书的弊端就是无法看到内容，还是到书店看好，再在当当网上订书，比较好。
•   　　大名鼎鼎的冯·诺伊曼。
  　　
  　　他对计算机的了解和贡献是一个巨人，但是无疑他对人脑的了解并不比一个高中毕业生从生物课本中了解的更多，至少从这本书里面看起来。书中的前一半，他很厉害的把计算机的原理不厌其烦的解释了。书中的后一半，他列标签为“人脑”，但是只是讲了一下“神经元”，然后用他最熟悉也最专业的计算机术语尝试去解释神经元的作用。
  　　
  　　比起前半部分的扎实，后半部分触及到“人脑”，冯·诺伊曼讲得很飘，实际上是在不停的讲他的计算机。
  　　
  　　当然，这不是冯的问题。人的精力和时间毕竟是有限的，几十年的学习和实践太短暂了。问木工活怎么做，要问木匠；问田怎么耕，要问农民。没有谁会是全才。
  　　
  　　
•   　　计算机与人脑之间比较，差异大于相似之处；相对而言，全球脑和人脑之间的相似之处更多一些。当然，这是题外话了。
  　　
  　　冯·诺伊曼不愧为著名的科学家。在这本尚未完成的书稿中，他探讨了许多与计算机和人脑有关的重要机制，例如在计算方面的并行、串行以及统计学问题，还有数字与模拟、数学与逻辑，等等。
  　　
  　　“如果一个神经元，和两个其他神经元的轴突接触（通过它的突触），而且它的最低刺激需求（即引起一个反应脉冲的最小要求）就是两个同时进来的脉冲，则这个神经元实际上就是一个“与”器官，它进行合取的逻辑运算（文字上就是“与”），因为它只在两个刺激同时作用时才能发生反应。另一方面，如果上述神经元的最低刺激需求是仅仅有一个脉冲到达就够了，那么，这个神经元就是一个“或”器官，就是说，它进行析取的逻辑运算（文字上就是“或”），因为在两个刺激之中只要有一个发生作用，就能产生反应。……如此看来，神经元可以当做是基本的逻辑器官，因而它也是基本的数字器官。”
  　　第51~52页
  　　
  　　“如果神经细胞被细胞体上各突触的一定组合的刺激所作用（而不是被别的形式的刺激所作用），那么，基本作用器官的数目，必须推定为突触数目，而不是神经细胞的数目。”
  　　第56页
  　　
  　　 “神经系统，当被看做是一个自动系统时，肯定具有算术的部分和逻辑的部分，而且算术的需要，和逻辑的需要同样重要。这意味着说，在研究神经系统时，从一定意义上来说，我们是和计算机打交道，同时，用计算机理论中熟悉的概念来讨论神经系统，也是需要的。”
  　　第72页
  　　
  　　“神经系统中所使用的信息系统，其本质是统计性质的。换句话说，它不是规定的符号、数字的精确位置的问题，而是信息出现的统计性质问题，即周期性或近似周期性的脉冲序列的频率问题等等。”
  　　第75页
  　　
•   　　 原作者的理论我完全不懂，不做评论。对北京大学出版社有一点小失望。
  　　 我说一下看完这本书的感受：
  　　 1、价钱不合理，薄薄的一个小册子，一共138页，定价34元。
  　　 2、编辑有凑页数的嫌疑，书到了78页以后就变成了原作者的评传，评传中东一头、西一头、有一搭、没一搭的，没有诚意。
  　　 建议：
  　　 就刊印前面78页的内容，相应的把定价改一改。
  　　
•   　　这是数学家冯•诺伊曼晚年关于计算机的一部著名著作，写于上世纪五十年代，虽然年代久远，但是，要真正了解计算机，请认真阅读这本篇幅很小的名著。
  　　
  　　哪怕只说在这本书第一部分：计算机
  　　冯诺依曼在这部分系统讲解了冯诺依曼体系结构
  　　包括逻辑控制、存储层次结构、指令集特性
  　　几乎囊括了计算机体系结构和汇编程序的核心设计理念
  　　时过半个世纪，现在看来，仍然闪闪发光，犹如当年
  　　
  　　在第二部分：人脑
  　　系统描述了神经系统的结构和功能原理
  　　除同样具有逻辑和算术的功能支持外
  　　指明了神经系统和计算机本质上的差异：
  　　神经系统内的信息传递是具有统计特性的，和纯粹的逻辑和算术操作不完全相同
  　　因此导致了低速高并行度的神经网络在健壮性上远优于计算机
  　　不可谓不深刻
  　　
  　　学习大家的思维和优秀的作品，所启发的思想和写作风格也会不同
•   　　1.全书很薄，实为诺依曼先生的一片演讲稿，但却凝聚着作者的智慧和思考，让吾等后辈读起来备受感动与鼓舞
  　　2.计算机方向的必读物，不管是搞表层应用，搞深层研发，甚至对当代我国分工明细又自上而下的教育思维都有值得借鉴之处
  　　3.翻译本身无可厚非，但是本书添加了译者本人的感情色彩和些许政治色彩，着实让人不够爽快
  　　推荐阅读时间3小时。
•   　　　　von Neumann的最后一部著作，由于是未完成的讲演稿，所以几乎不存在引经据典的倾向（作者自己在正文中也补充解释了这一点），而是比较直接平实地从记忆储存体、运算方式、运算能力及时间、运算误差等方面谈论并比较了计算机与人脑的异同。
  　　　　全书最引起我兴趣的一个比较：人脑较低的运算能力及更低的误差率在作品中也作为压轴的一个焦点问题进行了推测性的解答：作者认为用全书最开始提出的计算机的串行方式与人脑的并行方式便可以大致解释（串行运算需要以前一个计算结果作为依据，而人脑则可以同时处理若干问题，不需要以前一个结果作为依据，因此有效降低了误差率），另外作者也认为较低的数字处理能力实际上为人脑换来了更多的逻辑空间。作者在最后一章中提出的猜想可以认为是本书中最具创新意义的一个猜想（至今也仍然只能看作是猜想）：语言和数学的表达形式都是由于历史原因而偶然形成的，因此即使人脑的运算方式与现代数学的计算方式不同，也是很正常的。事实上人脑的计算方式应该是更有效也更原始的运行方式或统计方式；现代数学若由于历史的不同发展，也极有可能以另一种完全不同于现在的表现和计算形式出现。
•   　　在看过后印象写下
  　　
  　　《1》第一部分说明了以自己名字命名的冯诺依曼体系结构的思路，我把自己的写下：（1）每个基本元器件只需要一个就够，而这需要记忆。（2）从控制序列点到存储程序，把程序存到记忆里，然后控制器解释执行程序。（3）再加上输入输出，5个部件构成了现在计算机的逻辑体系结构。
  　　《2》记忆可能是本质性的要求
  　　《3》一般数学运算的算术深度都是比较大的。得考虑误差累计问题。
  　　《4》和人脑比较，数字计算机需要用串行来模拟并行，这对记忆的精确度要求比较高
  　　
  　　《5》人脑神经元疲乏时间似乎是0.01秒这样的级别，速度是很慢的，人脑记忆容量似乎是巨大的，人脑更多是个统计性质的，不精确的计算最后却能导致比较精确的逻辑判断。这其中的机制是怎么样的还不清楚。
  　　
•   　　重温《计算机与人脑》(1965年的中文版)，觉得那个年代的译者实在是不容易：在叙述完冯·诺伊曼的生平后，还得加一句“他是一贯地为美国战后的扩军备战反动政策服务的科学家之一”；在列举了冯·诺伊曼在博弈论上的贡献后，还得评价一下“但在应用于经济活动的观点上面，以资产阶级经济学的边际效用理论为基础，则是完全谬误的”(见附录)。序言里得表态“资产阶级的思想家们，歪曲和利用这方面（指自动化技术）的成就，把人脑和自动机等同起来，鼓吹机器能够思维、...、人类将被机器统治等等谬误……。我们应该以马克思列宁主义为武器，和这些反动思潮作斗争，……” 嗯，现在无产阶级的思想家们终于可以正常讨论这些“谬误”了，不容易啊！
  　　回到书本身，冯·诺伊曼关于计算机的讨论现在看来已经很简单了，毕竟那是1950s年代，但他关于人脑的洞见依然深刻，比如讨论记忆：“神经系统中所使用的信息系统，其本质是统计性质的。……它是一种另外的记数系统，消息的意义由消息的统计性质来传送。我们已经看到，这种办法怎样带来了较低的算术准确度水平；但却得到较高的逻辑可靠度水平。……(p.57-58)” 现在看到蓬勃发展的"Probabilistic Models of Cognition"、"Bayesian models of reasoning"，就想起了伟大的冯·诺伊曼.
  　　还有最后一章《人脑的语言不是数学的语言》，我多么想再读下去啊，可惜只有一页半（这本书是1958年出的未完的讲稿，冯·诺伊曼于1957年病逝），为什么天才总是早逝呢？！
•   　　冯·诺伊曼以数学家的角度表达他自己的观点——一个关于数字与“器官”的观点。
  　　描述数字器官的作用和功能，很显然都被特征化了，支持了人们的原先断定——“最初看见的”。
•   von Neumann的书啊，不知道有没有关于von Neumann的生平？
  《The theory of Self-reproducing Automata》很经典的，
  也是von Neumann的书，有没有兴趣搞个翻译之类的？
  http://www.douban.com/review/1314955/
•   天 最后一章没有写完呢 囧 这么可惜啊。。
•   天妒英才啊。
  图灵活的更短，不然世界又是一番景象了。
•   看《加尔布雷斯文集》，我也是同样喟叹阿。
  加尔布雷斯在美就已经是不拘一格的大师了，可以想见放到咱们的环境，该是多么出格。所以看上海财经大学出版社版的开篇译者序，也很有意思，特色，特色
•   哈哈,看到了
•   我们已经看到，这种办法怎样带来了较低的算术准确度水平；但却得到较高的逻辑可靠度水平。……(p.57-58)
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  可有高手详解这句话的内涵？
•   就好像同为动漫爱好者却很少有人爱看和看明白押井守的《无罪》一样，探讨人类和机器的书，也不是一般二般的人能理解吧？冯无疑是伟大的，美国真是个伟大的国度啊。看过一个关于诺贝尔强人们趣闻轶事的帖子，里面那些人的存在近乎于神啊！脑袋瓜儿太太太聪明了！
•   Miner很注意的看到了译者序啊。不过我手头拿的是1999年的译本，上面的话还是一样的，不知道是译者本身的思想就已经停在那个年代了呢？还是认为需要保留那要的时代印迹，不可得而知。
  回到书本身，冯·诺伊曼结构从结果来看，确实已经是很简单了，不过如果把时间轴回溯到当时的时光来再认真思考这个问题，例如我们是否能够有其它的结构(不同于诺伊曼结构和哈佛结构)来实现一个通用的计算机，那样的结构能够带来什么，那么这本书还是非常有指导意义的，就是太薄了，对于我这样笨蛋来说，要思考的还太多。