机器原理

人类自诞生以来就想着要制造工具，以便更容易、更多、更好地获取生存所需。两只空手的力量、速度都太有限，连一条狗都打不过、一条鱼也抓不住，抓只蚂蚁还行。好在脑子好使，会制造工具、进而武器、进而机器。眼下都有机器人了，可以替人类完成各种各样的工作，只有思考还不行。能够学习、自我完善的机器人也快了，它们被称之为人类最后的发明。

怎么让机器听人指挥呢？它得听懂人的语言、汇聚自己的能量、执行指定的动作。机器不过是人用坚硬的材料拼装起来的、可执行输入/输出的、没有生命的物件；关键在于可接收原料、信号（指令）的输入，并产生有用的、人想要的输出。一个没有意识的物体，怎么接收输入、产生输出呢？（1）它对某种特定的东西如酸/碱、电流、热流、光照等有反应，即是会产生某种变化；（2）某种特定的结构（形体），如抛物面的多层次通道、锋利的表面、螺旋状的弹性结构，可以增强、加快某种效应。作为输出，（1）要多快好省；（2）主人可以明白、掌控。

机器分三种。一是来料加工机，把一种物质变成另一种更好的物质。所谓好坏，因人所需而异；把水变成冰好呢，还是把冰变成水好，要看个人需要。变化可以是物理的，简单的分分合合，再加点调料。比如，手机里的照片，把同主题的一些照片串联在一起，配上一段音乐，就成了赏心悦目的视频了。如果能够从一张照片出发，推出那个场景的前生后世，那就是神器，而不是App了。变化也可以是化学的，即是改变物质的结构、组成成分，实现分子、原子层面的重组。主人的能力、知识要足够强大才行：你得能够把分子链打开，重新铸造化学键，还要保持长久的稳定；如果能够把原子核打开、而又自身不受伤害，那就成神了。

二是武器。以很小的能量输入，产生劈山断水、毁形灭迹、致人性命的极速、暴力输出。普通的刀剑，威力有限，必须要改善其结构、配以功法秘籍、灌注精神力，才能威力无穷。普通枪炮，射程有限；核弹还是普通，超音速/极高音速的核弹正是眼下各国上映的大戏。但是，还没有到神器的地步。电磁炮，也只能干扰信号；夸克弹+弦波，才是最终的极限。只恐怕，到那时，人类便不复存在了。

三是电子计算机，即是在电子层面操控一个机器，这是目前人类能够做到的最高境界了。把一切信息变成电信号，用开关电路数字化，存储在一个磁场里。需要的时候，把它读入到中央处理器，再用指定程序对其处理，产生主人想要的效果。计算机程序由一系列主人事先编制好的、存储在中央处理的指令组成，每一条指令执行一个指定的动作，比如计算1+2的结果，在屏幕上显示字母X，判断用户是否敲击了空格键，让屏幕上的某个像素点显示白色，指出一个单字Swod的拼写错误。CPU只懂得机器代码，为了弥补机器和人类认知之间的鸿沟，人类发明了由低级到高级的数百种编程语言，最终都转换成可执行的机器代码。

编程语言的数量成百上千，但主流的只有寥寥几种：C语言，C++ Java C# Php Python JavaScript PL/SQL等。有的是编译语言，经过编译器先行编译为机器代码，之后再运行；有的是直译语言，通过解释器（如JavaScript引擎），动态地将代码逐句直译为机器代码，之后再运行。许多语言都是由C语言发展而来，不同编程语言的特性、内置功能甚至设计思想都大同小异；只要学会一种，其它自然触类旁通。如同人类世界的各国语言，都有共性可寻。

计算机编程的最高境界是代码的自动生成，这可不是把高级语言翻译成机器代码，而是主人说一句话，它就能够把那句话变成数字化的指令、存储并执行。很多人想到了模式识别和机器学习，还称能够自我完善的机器为不可能。这其实只要有一个能够进行逻辑推理、解情达意的程序就行了。我在教授《数理逻辑》时曾经萌生了一些奇妙的想法，现在是实现的时候了。