1.1.2 通用計算機

今天，計算機幾乎存在于所有的電子設備當中，通常只是因為它比其他選項都要便宜。例如普通的烤面包機本來并不需要計算機，但比起采用一堆組件，只用一個簡單的成分就可以實現所有功能還是比較劃算的。

這類專用的計算機運行速度不同、體積大小不一，但從根本上講，它們的功能都是一樣的。事實上，這類計算機大部分只能在工廠進行一次編程，這樣做是為了對運行的程序進行加密，同時降低可能因改編程序引起的售后服務成本。機器人其實就是配有諸如手臂和輪子這樣的特殊外圍設備的電子設備，以幫助其與外部環境進行交互。機器人內部的計算機能夠運行程序，例如，它的攝像頭拍攝物體影像后，相關程序通過數據中心里的照片就可以對影像進行區分，以此來幫助機器人在現實環境中辨認物體。

人們玩計算機游戲，或用計算機寫文章、在線購物、聽音樂或通過社交媒體與朋友聯系時。計算機被用于預測天氣、設計飛機、制作電影、經營企業、完成金融交易和控制工廠等。作為一種通用的信息處理機器，電子計算機俗稱電腦，它能夠執行被詳細描述的任何過程，其中用于描述解決特定問題的步驟序列稱為算法。算法可以變成軟件（程序），確定硬件（物理機）能做什么和做了什么。創建軟件的過程稱為編程。

中國的第一臺電子計算機誕生于1958年。在2021年6月29日公布的全球超算500強榜單中，中國共有186臺超級計算機上榜，第8次蟬聯全球擁有超算數量最多的國家。中國的超級計算機“天河二號”如圖1-9所示。

圖1-9 中國的超級計算機“天河二號”

但是，計算機到底是什么機器？一個計算設備怎么能執行這么多不同的任務？現代計算機可以被定義為“在可改變的程序的控制下，存儲和操縱信息的機器”。該定義有兩個關鍵要素：

第一，計算機是用于操縱信息的設備。這意味著可以將信息存入計算機，計算機將信息轉換為新的、有用的形式，然后顯示或以其他方式輸出信息。

第二，計算機在可改變的程序的控制下運行，計算機不是唯一能操縱信息的機器。當你用簡單的計算器來運算一組數字時，就是在輸入信息（數字），處理信息（如計算連續數字的總和），然后輸出信息（如顯示）。另一個簡單的例子是油泵，給油箱加油時，油泵利用當前每升汽油的價格和來自傳感器的信號，讀取汽油流入油箱的速率，并將這些數據轉換為加了多少汽油和應付多少錢的信息。但是，計算器或油泵并不是完整的計算機，它們只是被構建來執行特定的任務。

在計算機的幫助下，人們可以設計出更有表現力、更加優雅的語言，并通過機器將其翻譯為讀取—執行周期能夠理解的模式。計算機科學家常常會談及建立某個過程或物體的模型，這并不是說要拿卡紙和軟木來制作一個真正的復制品。“模型”是一個數學術語，意思是寫出事件運作的所有方程式并進行計算，這樣就可以在沒有真實模型的情況下完成實驗測試。由于計算機運行十分迅速，因此，與真正的實驗操作相比，計算機建模能夠更快得出答案。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）最根本也最宏偉的目標之一就是建立人腦般的計算機模型。完美模型固然最好，但精確性稍遜的模型也同樣十分有效。