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第1章
程序设计的计算机基础
计算机程序设计语言的精彩
“我们的世界就是计算，就是一套简单的规则生成的复杂现
象。……很多时候人们说的‘随机性’，……只是证明你还
没为这个系统建立完整的模型而已。”
——斯蒂芬·沃尔弗拉姆《宇宙的本质是计算》
计算无处不在！计算无时不在！
计算的“自动化”梦想
1804年1937年
约瑟夫·雅卡尔阿兰·图灵
机械的传动下自图灵机
动完成图案编织
1642年
1946年
布莱兹·帕斯卡
巧妙的机械设1822年约翰·莫奇利
约翰埃克特
计实现自动进位查尔斯·巴比奇·
程序控制电子数字积分计
算机
3
计算的“无止境”现实
4
计算的“再塑造”未来
分子信息学计划
通过解决基于分子的信息
编码和处理的一系列数学
和计算问题，分子信息学
程序寻求数据存储、检索
和处理的新范式
分子信息学也将不再依赖
传统计算机的二进制数字
逻辑，而是利用分子的广
泛结构特征和性质来实现
数据编码和操纵数据
5
编程不只是“coding”
“计算机科学专业的教授应当为大学新生开一门名为‘怎么像计算机科
学家一样思维’的课，面向非专业的，而不仅仅是计算机科学专业的学
生”
“机器学习已经改变了统计学。……计算生物学正改变着生物学家的思
考方式。类似地，计算博弈理论正改变着经济学家的思考方式，纳米计
算正改变着化学家的思考方式，量子计算正改变着物理学家的思考方式
”
“计算思维代表着一种普遍的认识和一类普适的技能，每一个人，不仅
仅是计算机科学家，都应热心于它的学习和运用”
——周以真
6
编程不只是“coding”
拟人
人脑思维功能和思维过程模拟
拟机
理解或模拟
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