一、引见:会算数的“人工脑”
在未来世界,战争由“程序模型”催生的最高级计算机自我指挥。一级程序员约翰·瑟曼把一个名叫阿波的低等技师带到参议员勃兰特和军事家维特面前,称他是自己的“人工脑”。阿波本是多次试验都失败的残次品,被安排去干无需技术的体力活,却在业余消遣中练出一门早已被遗忘的本领——笔算。瑟曼随口考他:“七个九是多少?”阿波灰白的眼睛里微光一闪:“六十三。”勃兰特掏出袖珍计算机验算,分毫不差。
二、演示:纸上复活的“写字法”
阿波的本领不是魔术,而是一套完整的纸笔算法。维特出17,勃兰特出23,阿波在小本子上列竖式:先写17,正对下方写23;3乘7得21,写下21;1乘3得3,写在21的“2”下面——数位对齐,3加2得5,21变成51;再算7乘2得14、1乘2得2,2加14的十位得34,把34移到51下方、十位对十位,相加得391。勃兰特用计算机复核:完全正确。维特不服,随手在计算机上揿出7239,令其自乘。阿波“花费一些时间”后报出52,403,121——计算机验证,一点不错。一个被判定为废品的技师,用纸和笔跑平了这个时代最权威的机器。
三、僵局:有限数字控制的死胡同
此时的“台纳滨”战役已陷入僵局:双方都造出了反导防护物,计算机支配导弹的范围太小,导弹在自然界中极易被拦截,“用导弹打仗总是走向失败——对于敌人是这样,对于我们也这样”。继续提高计算机的功效,五年后只会出现一种“不稳定的无益的均衡”。已成为军事拨款委员会负责人的勃兰特向总督兜售出路,定名“数字方案”:制造兼有人脑功能与计算机功能的机器,成万架地生产。理论依据来自瑟曼——“计算机能干的是有限的数字控制过程,这是人工脑完全可以重复的过程”;而人工脑能推理、思考、解决问题,还可把联邦花在计算机生产和修理上的人力解放出来,转投和平时期的建设。
四、说服:循环小数与平方根
最大的阻力是控制西欧计算机集团的保守派芬沙。他质疑:变幻无穷的人工脑,怎能像计算机那样“在同一时间对同样类型的问题作出同样的回答”?瑟曼用历史作答:山洞人有战船和石斧而没有计算机,照样营建;欧洲古语“gropho”意为“写”,“写字法”正是这门古老技艺的新生;正如发明“水栽法”之前人类就会种水稻——见过种子撒进土壤能够生长,就该相信亲眼所见。芬沙仍不为乘法所动:“乘法全是整算,掌握窍门便可心算,但是小数点——”瑟曼当场应考:27除以13,保留6位小数,五分钟后报出2.076923,芬沙掏出计算机核实,无言以对。瑟曼接着抛出杀手锏:“我们已经突破了求平方根这一关。”芬沙反复咀嚼这三个字,终于伸出手紧紧握住瑟曼:“好,把我算进去。”
五、变质:一个人的价值远不如一架计算机
“数字计划”全面推进。阿波被免除技师职责,获赐漂亮的名称和优厚的待遇,却始终不被科学界承认为编制内的一员。计划总负责人维特对全体领导人发表演讲,道出计划的真正目的:让宇宙飞机不用计算机照样在太空飞翔;更关键的是给导弹装上一两个“人工脑”,用“写字法”控制飞行,靠一大串数字控制发射——“它一定更轻巧灵活,更具有人脑那样变化莫测的聪明才智,它将指引我们踏上胜利的道路”;而且“一个人的价值远不如一架计算机,这样一来,我们可以大大地节省开支了”。维特还在往下说,但阿波再也听不下去了。

六、结局:六十三
阿波在笔记本上留下遗书:他研究“写字法”本只是一种锻炼脑子的娱乐,把方法传授给大家,是想帮人类提高生产力;如今却看到它“仅仅被用于导致死亡的加速毁灭的用途”——他拒绝承担发明“写字法”的责任,拒绝合作。写完,他不慌不忙地扭动身上的“蛋白质去极化剂”开关,一刹那间毫无痛苦地死去。瑟曼对在场的人得意地点头:写字法不会随阿波一同死去,人工脑导弹的试验已势不可挡。故事的最后,瑟曼满意地想起:“7与9相乘等于……对了,等于63。现在不需要计算机告诉我了,计算机就在我的脑子里。”他为“写字法”带给他的智能感到无比欣慰——但他一点也不怀念阿波,因为他现在有了金钱和地位,什么也不缺了。(改编自 阿西莫夫的科幻小说《奇特的人工脑》)
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科幻细节(原文) |
学科逻辑 |
对应学科 |
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“程序模型”催生自我指挥战争的最高级计算机 |
自动控制与算法决策:战争指挥权整体移交机器 |
信息科技 |
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大人物用袖珍计算机复核阿波的答案 |
结果可验证性:机器充当“裁判”,算法与工具互为校验 |
数学·信息科技 |
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17×23竖式:数位对齐、部分积错位相加得391 |
位值制与乘法分配律:391 = 3×17 + 20×17 |
小学数学 |
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7239² = 52,403,121 |
幂运算与大数读写(千万位分级) |
初中数学 |
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27÷13 = 2.076923(076923循环) |
有理数除法必得有限小数或循环小数 |
初中数学 |
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“已经突破了求平方根这一关” |
开方算法:手算开平方的逐位逼进 |
初中数学 |
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“计算机能干的是有限的数字控制过程” |
数字控制的局限:程序只能应对预设情形,开放环境需要泛化能力 |
信息科技 |
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弹载“人工脑”+写字法控制飞行+一大串数字控制发射 |
制导控制:以人脑充当弹载控制器(生物控制论设想) |
信息科技·科学 |
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古语gropho(写)、水栽法之前人种水稻 |
技术史观:技艺失传与再发现;用类比与亲眼所见作归纳论证 |
历史·语文 |
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“蛋白质去极化剂”开关 |
神经电生理的科幻化:膜电位去极化中止生命活动 |
生物 |