1.1.2 通用计算机

今天，计算机几乎存在于所有的电子设备当中，通常只是因为它比其他选项都要便宜。例如普通的烤面包机本来并不需要计算机，但比起采用一堆组件，只用一个简单的成分就可以实现所有功能还是比较划算的。

这类专用的计算机运行速度不同、体积大小不一，但从根本上讲，它们的功能都是一样的。事实上，这类计算机大部分只能在工厂进行一次编程，这样做是为了对运行的程序进行加密，同时降低可能因改编程序引起的售后服务成本。机器人其实就是配有诸如手臂和轮子这样的特殊外围设备的电子设备，以帮助其与外部环境进行交互。机器人内部的计算机能够运行程序，例如，它的摄像头拍摄物体影像后，相关程序通过数据中心里的照片就可以对影像进行区分，以此来帮助机器人在现实环境中辨认物体。

人们玩计算机游戏，或用计算机写文章、在线购物、听音乐或通过社交媒体与朋友联系时。计算机被用于预测天气、设计飞机、制作电影、经营企业、完成金融交易和控制工厂等。作为一种通用的信息处理机器，电子计算机俗称电脑，它能够执行被详细描述的任何过程，其中用于描述解决特定问题的步骤序列称为算法。算法可以变成软件（程序），确定硬件（物理机）能做什么和做了什么。创建软件的过程称为编程。

中国的第一台电子计算机诞生于1958年。在2021年6月29日公布的全球超算500强榜单中，中国共有186台超级计算机上榜，第8次蝉联全球拥有超算数量最多的国家。中国的超级计算机“天河二号”如图1-9所示。

图1-9 中国的超级计算机“天河二号”

但是，计算机到底是什么机器？一个计算设备怎么能执行这么多不同的任务？现代计算机可以被定义为“在可改变的程序的控制下，存储和操纵信息的机器”。该定义有两个关键要素：

第一，计算机是用于操纵信息的设备。这意味着可以将信息存入计算机，计算机将信息转换为新的、有用的形式，然后显示或以其他方式输出信息。

第二，计算机在可改变的程序的控制下运行，计算机不是唯一能操纵信息的机器。当你用简单的计算器来运算一组数字时，就是在输入信息（数字），处理信息（如计算连续数字的总和），然后输出信息（如显示）。另一个简单的例子是油泵，给油箱加油时，油泵利用当前每升汽油的价格和来自传感器的信号，读取汽油流入油箱的速率，并将这些数据转换为加了多少汽油和应付多少钱的信息。但是，计算器或油泵并不是完整的计算机，它们只是被构建来执行特定的任务。

在计算机的帮助下，人们可以设计出更有表现力、更加优雅的语言，并通过机器将其翻译为读取—执行周期能够理解的模式。计算机科学家常常会谈及建立某个过程或物体的模型，这并不是说要拿卡纸和软木来制作一个真正的复制品。“模型”是一个数学术语，意思是写出事件运作的所有方程式并进行计算，这样就可以在没有真实模型的情况下完成实验测试。由于计算机运行十分迅速，因此，与真正的实验操作相比，计算机建模能够更快得出答案。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）最根本也最宏伟的目标之一就是建立人脑般的计算机模型。完美模型固然最好，但精确性稍逊的模型也同样十分有效。