计算机和互联网

计算机发展之路

人类历史上所有新技术的诞生都不是一蹴而就的，它是长期生产实践和总结客观规律的必然结果。第一次工业革命时期，新技术的产生往往靠工匠和手艺人在长期劳动中的实践，而到了第二次工业革命时期，技术的进步就开始与科学结合起来了。自然科学，作为人类思维的结晶，是历史长河中对客观事物规律的观察、总结、研究，并且进行抽象化的概括和描述，形成了系统化的集合。这种研究、概括、总结形成体系的能力，是人类作为智慧生物的独特优势。

计算机的出现，就是人们基于自身对计算的需求，在数学、逻辑等方面长期探索的结果。1822年6月14日，英国数学家查尔斯·巴贝奇发布了名为《论机械在天文及数学用表计算中的应用》的论文，提出了“差分机”的概念。查尔斯·巴贝奇的差分机也并没有成功，但用机械来进行数学计算的思想却对后世产生了深远影响。1843年瑞典发明家佩尔·乔治·舒茨（Per Georg Scheutz）在此基础上，成功制作了一台支持5位数、3次差分的差分机，之后又制成了两台支持15位数、4次差分的机器。之后，多国科学家都成功制作出了差分机。

1936年图灵发布了著名的论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》，提出了著名的“图灵机”设想。图灵机的思想为后世计算机语言和逻辑奠定了基础，因为它模拟人类手写输入的计算过程，厘清了哪些问题能够通过计算机来解决。通过一台图灵机，将另一台图灵机的编码输入的过程，类似于如今的计算机编程语言，因此图灵机是现代计算机的理论原型。

1946年冯·诺依曼发布了《关于计算机逻辑设计的报告》，提出了“冯·诺依曼架构”。他的理论首先提出了二进制的思想，大大提高了计算机的运算速度；其次囊括了计算机的五大组成部分，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，为计算机的制造奠定了明确的框架。另外冯·诺依曼架构提出计算机的运作逻辑：存储器的作用类似于一个仓库，计算机的程序、数据和指令序列存放在里面，当计算机工作时，便从中迅速提取、分析和使用。

冯·诺依曼架构为计算机科学的发展带来深远的影响。首先在计算机设计和开发方面，冯·诺依曼架构提供一种通用的范式；其次为编程语言和编译器的发展提供了思路，将程序和数据储存在同一个内存中，让程序也可以得以处理。后来在冯·诺依曼架构的基础上，其他计算机架构也慢慢出现，比如向量计算机、并行计算机和分布式计算机等。从学科和理论发展的角度看，冯·诺依曼架构也推动了计算机科学和算法的发展。冯·诺依曼的贡献，不仅在于提供了一种新的方法论，更在于对计算机的整体逻辑进行了系统性的思考，让计算机技术之“术”，变成了一种思维方式。

从整体上来看，现代计算机的发展历程可以简单划分为五个阶段：第一阶段是1940年之前的机械计算机时代，以上文我们提到的巴贝奇的差分机为代表，这是一种简短的、原始的数字计算；第二阶段是20世纪40—60年代的电子计算机时代，这一时期出现了以电子管和晶体管为基础的电子计算机，其计算能力得到了一定程度的提升；第三阶段是20世纪70—90年代，集成电路技术带来了新的计算机形式，个人PC诞生并且有了一定的商业化态势；20世纪90年代后，互联网经过了一定探索期，进入了商业化时代，此时计算机进入了第四阶段，即网络计算机时代，以互联网通信功能为核心，计算机的应用快速扩展，并加速了计算机整体的商业化；到21世纪后，由于通信技术的进一步提升和网络的普及，带来了更多元化的需求，计算机不再只是电脑，更多的移动设备开始出现，由此计算机进入了移动时代。

现代计算机的发展历程，代表着人类从工业时代向信息时代迈进，这一过程是颠覆性的，同以往的工业革命完全不同，如果我们从更加宏观的维度去思考，就能够深刻地理解这一点。纵观科学技术发展史，人类一开始使用火种、工具，学会耕种和养殖，是为了适应自然环境。随着生产力的提升，人类的组织形态发生了改变，村落、城镇慢慢出现，新的问题和需求出现，于是更多的适应当时社会经济条件的技术产生。因此，技术实际上是新需求推动的新发展。在计算机发明之前的技术，往往出自于生存型的需求，其应用场景也具备看得见、摸得着的实物，而计算机的诞生代表的是人们更加抽象的需求：让机器参与人的思维过程，处理更加高维度的需求。

实际上，早在1950年，图灵就开始思考“机器能否思考”的问题，并且对“机器”和“思考”分别进行了定义。人工智能也在计算机诞生的早期就已经萌芽，只是受技术水平的限制，当时还无法进行更加深入的研究，因为在人工智能正式进入发展快车道之前，人们对计算机的使用需要解决一个更加明确的问题——通信，也就是将一个个单独的计算机连成网络，让它们彼此之间能够沟通、交流，让信息能够在彼此之间顺利的传递。这就是互联网诞生的基因。

互联网：计算机发展新生命

1969年10月29日阿帕网（arpaNET）的诞生，标志着人类对计算机的认识和使用到了另一个新阶段——互联网时代。阿帕网可以看成是互联网的原型。20世纪60年代，在对计算机科学已经有一定研究的基础上，科学家们提出了分组交换网络的概念，即将数据分成不同的数据包，并通过网络节点进行传输，这成为阿帕网研发的核心思路。1969年，阿帕网的四个节点分别在加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）、加利福尼亚大学圣芭芭拉分校（UCSB）、斯坦福研究所（SRI）和犹他大学（University of Utah）成立，标志着全球首个分布式计算机网络诞生。两年后，计算机工程师雷·汤姆林森以阿帕网为基础开发测试程序时，想到在不同计算机之间发送信息，于是创建了以@符号为格式的地址，并成功将“QWERTYUIOP”发送了出去。世界上第一封电子邮件就此诞生，世界的联系从此更加紧密。

到了20世纪80年代，人们对计算机网络信息传输的认识更加深入，计算机网络传输协议的概念从而诞生。简单来说，在最早的计算机时代，每个公司生产的机器都不同，彼此之间信息不能互通，而当网络传输协议诞生后，不同计算机之间的交流规则和逻辑得到定义，只要支持同一种交流规则的计算机，就能够实现沟通。比如TCP/IP协议，全称为Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/互联协议。该协议分为四层：网络访问层、网际互联层（主机到主机）、传输层和应用层，每一层与下一层互相配合，以完成传输任务。TCP为数据的传输过程提供检测和保障，一旦发现问题就重新传输，而IP是计算机联网时分配的地址，就好像邮递员要将信件送达，需要一个准确无误的地址。

计算机网络传输协议的诞生，在计算机和互联网发展史上留下了浓墨重彩的一笔，因为它不仅实现了不同计算机之间的沟通，同时能够保证数据在传输过程中不会丢失。计算机网络传输协议不仅仅包括TCP/IP协议，还有HTTP协议、SMTP协议、FTP协议、DNS协议等。通过这些协议，互联网实现了更多功能的应用，例如Web浏览器、电子邮件、文件传输、远程登录、实时通信、数据库管理等。

20世纪80年代，互联网虽然已经诞生，但是并没有完全商业化，也没有足够的应用场景。而到了90年代，互联网进入百花齐放时期。1989年3月，科学家蒂姆·伯纳斯·李（Tim Berners-Lee）开发出了世界上第一台Web服务器和第一台Web客户机，后来命名为万维网，也就是我们熟知的WWW，并于1991年正式推出。互联网开始逐步走入商业世界和大众视野。

这一时期，互联网开始商业化，社会大众的需求被激发，更多互联网服务和业态产生，形成了互相促进的良性循环。20世纪90年代诞生了许多全球性的互联网公司，比如美国的亚马逊、谷歌、Yahoo！、Paypal，中国的腾讯、百度、阿里巴巴等。Jerry Yang和David Filo创建的雅虎（Yahoo！）曾经是全球第一门户网站。门户网站在当年是全新的互联网形态，人们可以在一个网址上找到各类综合性信息和功能，包括搜索引擎、邮件、新闻、各类分类信息等。门户网站的出现，展现出了互联网世界信息爆炸的趋势。

而90年代互联网行业中另一标志性事件，则是1995年8月9日网景公司成功IPO，其股价由开盘时的28美元，在一分钟以内上升到了70美元，最终收盘于56美元。当年《华尔街日报》评价说，通用公司以43年时间的发展，使其市值达到了27亿美元，而网景只花了1分钟。1997年，微软以4亿美元收购了Hotmail，彼时这家年轻的公司成立不足2年，规模只有26名员工。互联网让以往不可能发生的事情，全部变成了可能。

互联网的发展历程，是人们对计算机探索和应用的进一步升级，也是计算机发展了30年之后一次明确的转型升级，社会的信息化趋势已经势不可当。21世纪初，互联网泡沫事件发生，盲目的投资和不理性的资本涌入造就了高涨的股价，市场上泡沫被越吹越大。2000年3月10日纳斯达克指数创下了历史新高，此后却开始狂跌，这让爆炸式发展的互联网行业进入了至暗时刻。不过在大浪淘沙后，互联网公司、投资者等都对互联网进行了新的反思：互联网到底给我们带来了什么？

事实上，互联网在经过商业化的浪潮之后，已经不仅是将计算机连接起来、实现沟通的一种工具和方式了，它开始以一种更加深刻的方式渗入社会的各个角落，以新的方式提升生产力和改造生产关系。尤其是2009年之后，智能手机的快速发展将互联网时代推向了移动互联网阶段，在需求端更加便携的网络设备让互联网变得更加日常化、碎片化，而在供给端，更多元的需求造就了各类网络服务应用和全新业态。这个阶段主要呈现出以下几个特点：

第一，社会整体的信息沟通效率提升，成本降低。互联网时代，实时通信技术普及、资费降低、速度变快、通信更加稳定，各个领域的通信能力全面提升。同时，信息的传播模式和信息的内容也发生了根本性的改变。90年代的门户网站起着信息展示和传递的作用，搜索引擎算法的优化让人们从被动接收信息变成主动寻找信息。社交网络和视频平台的诞生，让网民的角色进一步升级为内容的生产者和创造者。

第二，互联网开始与传统行业相结合，并对其进行改造和升级，新的商业模式和业态产生。比如传统的商贸与互联网结合，形成了电子商务，人们只需要在网上选择商品和下订单，物流就会进行配送。商业的本质并没有改变，依旧是货币和商品的价值交换，但互联网平台改造了这个流程，简化了前端选购的部分，提高了整体效率。同时线下的物流和供应链环节，也随着电子商务的发展需求进行了提升和改造。在这个过程中，互联网不仅仅是平台工具，更是生产力改造方式。

第三，人们对互联网依赖程度极大提升，互联网已经开始成为社会的基础设施。在日常生活层面，互联网和人们的衣食住行紧紧结合在一起，部分生活服务几乎都可以通过手机客户端解决。而在更加基础的生产端，工业互联网在深度改造工业生产和管理流程，通过设备、传感器、生产设施等工业设备之间的互联互通，实现了更高效的生产。比如智能制造等，以互联网为底层技术，将硬件联系和协同起来，实现自动化、柔性化和智能化的生产，让生产和销售的对接更加精准。

第四，围绕互联网应用和服务，新需求推动新的细分产业、新的职业诞生。比如网络安全行业，在互联网产业规模扩大之后，网络数据和信息的安全成了刚性需求，包括网络安全的标准、策略，信息保护的手段、机制，网络风险的防范化解和预测以及围绕其产生的法律法规，已经上升到社会治理的一部分。而职业层面，程序员、网络工程师等相关职业需求不断提升，尽管这些职业的诞生可以追溯到计算机和互联网早期，但随着互联网的快速发展，对这些技术性人才的需求与日俱增。相对应地，学校和社会对于这些人才的培养体系也发生了变化，这就是互联网推动社会变革的具体体现。

在互联网时代，信息的传播和社会的变化越来越快，而在这个过程中，互联网本身也在不断变化，这就好像汽车刚刚制造出来时，虽然能够提升出行效率，但昂贵的价格让汽车的受众面非常有限。而当汽车工厂实现流水线作业，极大降低汽车制造成本之后，汽车开始走向普罗大众。它代替了马车成为一种普通交通工具，同时在后续的发展中衍生了汽车修理维护、二手汽车买卖等行业。这就是技术应用和普世化发展的必经之路。

当互联网走入寻常百姓家后，我们开始有了新的思考和期待：互联网和计算机能否变得更加先进？能否帮助我们解决更多问题？在此背景之下，人们思考已久问题的答案开始浮出水面——人工智能。