。。原作名: Plato and the Nerd:The Creative Partnership of Humans and Technology

。。ISBN: 9787521714241

。。内容简介。。

这是一本打破学科边界，突破工程技术、信息科学等领域，全面融合人类认知体验，从哲学、物理学、社会学等多角度剖析信息技术变革与人类认知的共生关系的书。

在这本书中，作者爱德华·阿什福德·李教授提出了一个大胆的观点：数字技术的创造者具有无限的创造力。技术的进步似乎不再受限于任何物理性因素，而是受制于人类的想象力。作者认为工程学是一项创造性的技术，它是一个高度思辨和创造性的过程。作者认为技术真正的力量源于人类与之合作的方式，并进一步解释了数字技术之所以具有巨大而无限的发展空间的原因。

李教授在书中探究了工程师是如何利用模型和抽象技术创造性地构建了虚拟的世界以及带给人类从未梦想到的事物，比如，人类能够随身携带和阅读迄今为止出版过的所有读物。但是，他也试图反对技术狂热者强调真实世界都是运算的过程——甚至连同人类认知的复杂现象也是能够进行数字化操作的观点。人类的认知能够实现数字化的操作缺乏科学依据，大自然的发展过程是数字化运算过程的可能性是很渺茫的。

人工智能技术在计算机上再现人类认知过程的目标实际上低估了人脑的潜能。作者认为，技术的发展将随着人类的发展而不断地提升。伴随人类对认知系统以及真实世界认识的不断提高、发展和普及，技术的发展也会不断地升级。技术的发展与人类的发展是互补性的而不是竞争性的关系。

。。作者简介。。

爱德华·阿什福德·李，现任伯克利工业CPS研究中心主任，曾任加州大学伯克利分校电子工程与计算机科学系主任，现为该系Robert S.Pepper特聘教授。主要研究方向是嵌入式与实时计算系统的设计、建模和模拟。他是嵌入式系统领域的知名学者，也是CPS研究的倡导者和引领者之一。Lee教授分别于耶鲁大学、MIT及UC Berkeley获得本科、硕士及博士学位。他共有《嵌入式系统：CPS方法》等专著8部。他是IEEE Fellow，获IEEE杰出技术成就与领导奖、美国NSF总统青年科学家称号以及弗雷德里克·特曼工程教育奖。

。。精彩短评。。

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技术工作者必须了解工作的文化背景。特别喜欢作者的观点，如果软件工程师只掌握一种语言，和只学过一本经书的中世纪僧侣差不多。其实我们甚至可以从许多已经淘汰的编程语言中学到知识。 组件库，例如react和vue，体现了人类的创造力，对生产力影响反而更大。他们的机制和约定已经接近于不同的方言。 语言和工具只是偶然复杂性，物理世界的建模、工程化创新才是软件开发的本质复杂性。 软件是人类有史以来最杰出的构造物之一，激发着人类无尽的创造力。编程很像写作，作为抽象工艺，文化美学至少跟创新对工程任务的影响一样大。 分离关注点，好像是信息物理系统的内在要求。计算机程序是一个模型，核心是算法，计算机中真正发生的是硅晶体中电子的流动。 通过不断分层抽象，连接起物理世界的半导体，图灵机和人类的想象力，构建起数字世界

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对于半导体材料来说，物质的能带间隙很小，在合适的环境刺激下其低能级区的电子就能形成跃迁～进入高能的空能带区域从而获得流动空间，导电效果也就良好了。一旦发生这种情况，它们原本的满能带区域会出现很多不饱和轨道，看起来就像是一个个的电子空穴。然后更低能级轨道上的电子会在环境温度的刺激下填满这些空穴，而在更低位轨道让出空穴。在过去的观察角度看来就像是一种正电荷在电流中反向移动。其实它不是正电荷，它只是电子移动中留下的空穴。 这时我们已进入半导体物理学，向前走，就会得到N型半导体和P型半导体，然后得到晶体管。继续沿着既定的基础科学范式朝宏观世界的方向（向上层级）开展研究，研究对象的规模和结构复杂度会成几何倍数增加，科学模型的精确度会下降。这时工程师会接管科学家的工作，忽略微观的科学混沌创造技术范式。

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第二部分有点烧脑 有些观点很新颖

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精彩地论述了改变人类社会的力量以及作者对这一力量的理解。

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本书全名是《柏拉图和技术呆子：人类与科技的创造性伙伴关系》（Plato and the Nerd: The Creative Partnership of Humans and Technology）。

这本书改造了我的世界观和认知水平。

本书的作者是加州大学伯克利分校的电子工程与计算机科学教授爱德华·阿什福德·李（Edward Ashford Lee）。

关键笔记如下: 1、关于计算机芯片的设计分层 一个典型的CPU面积大约有2平方厘米。上面按照规则布置了十几亿个晶体管。晶体管的布置规则就叫模型。芯片就是模型的模型的模型的模型。晶体管的本质是开关。拿场效应晶体管举例，它有三个级，gate栅极、drain漏极、source源极。

上图是场效应晶体管的示意图。如果栅极电压高，源极和漏极就会联通，就会导电。如果栅极电压低，源极和漏极就会断开，就不导电。 下图是与它的性质相反的是互补晶体管示意图。它与前者相反，当它的栅极电压高，源极和漏极就会断开，就不导电；反之亦然。

基于这个特点，信息论的祖师爷香农产生了一个洞见。1940年22岁的香农的一篇硕士论文解释了如何用电路开关实现一切逻辑运算（虽然那时候还没有晶体管，只有电子管和更原始的机械方式）。这个洞见的原理是，将一个开关~或者直说就是晶体管和一个互补晶体管相连，实现一个叫做非门的东西。in输入高电压，它输出低电压；in输入低电压，它输出高电压。

上图是一个非门示意图。一个非门单元与完全相同的部件彼此相连，它的上端接3伏恒压，下端0电压。当输入端in接3伏电压，互补晶体管的源极和漏极会断开，而晶体管的源极和漏极会连接，同时右边输出端out为0电压。而如果输入端in接入0电压那么互补晶体管的源极和漏极会连接，而晶体管的源极和漏极会断开，这时输出端out为3伏电压。我们对电压的高低进行数字编号，低电压为0，高电压为1，则输入0或1可在这个非门逻辑中得到输出1或0。 非门单元是一种逻辑门，另外还有几个基本逻辑门，比如与门、或门、与非门、异或门等等。专业外的读者根本不需要记住它们。我们只需要搞清楚两件事：1）所有的逻辑门都可以用晶体管搭建；2）组合使用这些逻辑门，可以实现各种复杂运算。 香农在他的那篇硕士论文中设计了一个运算器（ALU），用数十个逻辑门组成，制作这些逻辑门总共需要用大约几百个“原始晶体管”。这个运算器允许你输入A和B，可以计算A和B的加减法，并判断A与B是否相等。下图是一个类似的运算器。

运算器是计算机CPU的组成部分。CPU还有数字同步逻辑之类的组件，它也是由逻辑门构成的。整个CPU就是一个开关网络。 整个以导电为载体的计算原理包含4层模型，即： 1）最底层是半导体物理学； 2）晶体管开关单元； 3）基础逻辑门组件； 4）大规模逻辑门阵列套件，也就是CPU； 在这个世界里每一层都有一套庞大理论支撑这个世界，定义它的规律。它只受知识和想象力的限制。每一个上层模型只对紧挨着它的那个下一层产生影响。你在每一层上搞设计，只需要考虑下一层，不需要考虑奠基它的上一层。只有最底层的半导体物理学的世界属于科学家，其它层模型世界均属于工程师的想象领域。 在这个世界里还有一个特性，就是通用性。比如2001年，加州大学伯克利分校的华人教授胡正明和人合作发明了一种叫“鳍式场效应晶体管（FinFET）”的新的晶体管，它已经被用在了英特尔的 Haswell 系列CPU上。这种晶体管跟以前的旧产品非常不同，但英特尔并没有专门为它设计CPU。因为其他层的做法并没有变。底层的硬件可以随时变，但每层的逻辑范式是长期不变的。所以想在芯片领域搞颠覆式创新非常困难。 作者Lee做个估算，要在云端服务器上运行一个软件，大约需要调动10^24个晶体管。 2、关于计算机软件的设计分层 控制以上所讲到的晶体管硬件的软件的最底层是“指令集”，比如英特尔公司常用的X86指令集。这是计算机能够直接读取的东西。是全部由0和1组成的机器代码，比如0011010111010100。指令集的下一层是汇编语言，它把数字代码编辑成英文指令，比如cmp eax,ebx。汇编语言的下一层才是给人使用的高级编程语言，比如C语言、Fortran语言、Python、Java等等。用高级语言编写程序后会被转译成汇编语言，然后经解码成01数字电压编号从而操纵硬件。在这里你面对的是纯逻辑模型。 再往上一层是“云”。在云端整个硬件都被虚拟化了。软件在哪台计算机上运行其实没什么关系。比如Google存储了几十亿网页的检索系统，这些数据存在于无数台服务器上。当你搜索的时你并不是跟一台计算机互动，而是在和整个云互动。 那么计算机技术至少可以分成九层： 1）半导体物理学 2）晶体管开关单元； 3）基础逻辑门组件； 4）大规模逻辑门阵列套件~CPU； 5）对高低电压的二进制数字编码； 6）汇编语言和指令集； 7）高级编程语言 8）各种可供调用的公共库函数 9）云计算（互联网通信协议，包括TCP/IP和SMTP等等，则是用另一套分层方法构建了系统的复杂性。） 所有的分层自下而上建立，每一层都依靠前一层作为奠基规则。但每一层都不提供上一层的功能。而每一层的程序员完全不用考虑前面一层的事儿，因为毫不想干。

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一旦大脑消失或者被损坏,精神状态也就随即消失了。所以说,就连精神形态本身也具有物理性。一些哲学家称这种观点为“物理主义”。该观点认为,世界上的一切现象,包括精神状态在内,都是由物理过程产生的。然而,我需要提醒读者,不要认为这就意味着我们可以解释所有的物理现象,实际上我们无法做到。但是即使无法解释一切物理现象,它们也是物理的,根本不存在身心对立的二元论。

对一位科学家来说,无法解释物理世界将令他们深感不安,因为这会破坏实证主义的常规做法。按照实证主义的科学哲学,要“解释”一种物理现象,就要为这种现象构建一个(最好是形式化的或数学的)模型,即一种“理论”由波普尔的观点,这一理论必须通过实验的证伪。但是哥德尔已经证明,任何能够自我参照的形式系统要么是不完备的，要么是不相容的。霍金指出,任何对物理现象的解释,都采用了存在于它们所解释物理世界中的精神状态的形式。任何解释所有物理现象的理论都必须能够自我参照,因此这些理论要么是不完备的,要么是不相容的。正如霍金指出的那样,现在我们拥有的物理世界的所有模型都是不完备且不相容的。

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