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內(nèi)容簡介

　　極少數(shù)“聰明人”研制出五花入門的“自動(dòng)”、“遙控”、“智能”設(shè)備，供大多數(shù)普通人在勞動(dòng)中使用，在休息時(shí)“享受”。億萬“傻瓜”們正在不自不覺、舒舒服服地成為計(jì)算機(jī)的奴仆。從結(jié)繩記事到卡片計(jì)算機(jī)，可以不消耗能量進(jìn)行計(jì)算嗎？一問便知是天才的馮·諾伊曼，巨機(jī)不巨，微機(jī)不微……電子計(jì)算機(jī)是人類學(xué)會用火以來最偉大的發(fā)明。步行和乘坐空中客車，速度提高不超過200倍。從1945到2005年60年中，電子計(jì)算機(jī)的速度提高了1000億倍。1958年一只半導(dǎo)體三極管的價(jià)值，在2000年可以購買一枚含1億只管子的功能強(qiáng)大的芯片。性能價(jià)格比的大幅度提高并不來自生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)核算，而是源于物理學(xué)家從自然規(guī)律中發(fā)掘出的可能性和工程師們把科學(xué)可能性變成技術(shù)現(xiàn)實(shí)性的努力。正是物理學(xué)的發(fā)展把人類推入了數(shù)字文明的時(shí)代。電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展使人類進(jìn)入了數(shù)字文明時(shí)代。計(jì)算機(jī)原來應(yīng)物理學(xué)的需求而出現(xiàn)，也由物理學(xué)準(zhǔn)備了它誕生的物質(zhì)條件。在20世紀(jì)，物理學(xué)首先成為立足于實(shí)驗(yàn)、理論和計(jì)算三大支柱之上的成熟的科學(xué)。在21世紀(jì)，包括生命科學(xué)在內(nèi)的整個(gè)自然科學(xué)正在沿相似的道路前進(jìn)。電子計(jì)算機(jī)正在全面進(jìn)入生產(chǎn)技術(shù)、科學(xué)研究和社會生活的各個(gè)領(lǐng)域，徹底改變著整個(gè)人類文明的進(jìn)程。本書從數(shù)字文明的高度回顧了物理學(xué)與計(jì)算機(jī)相輔相成的歷史，討論了計(jì)算機(jī)和計(jì)算中的物理，分析了計(jì)算機(jī)發(fā)展所面臨的物理限制和物理學(xué)為未來計(jì)算技術(shù)所提供的可能前景。本書內(nèi)容豐富、取材多面新穎，可幫助理工科大學(xué)生、研究生以及物理和計(jì)算機(jī)專業(yè)的科學(xué)技術(shù)工作者開闊眼界、了解全局，為進(jìn)一步深入鉆研準(zhǔn)備背景知識。

作者簡介

　　郝柏林，1934年6月生于北京市。1959年畢業(yè)于烏克蘭國立哈爾科夫大學(xué)物理數(shù)學(xué)系。后在中國科學(xué)院物理研究所工作。1978年晉升為研究員、副所長。1980年11月當(dāng)選為中國科學(xué)院院士?，F(xiàn)任物理學(xué)系研究員、博士生導(dǎo)師。兼任中國博士后基金會副理事長、陳嘉庚國際學(xué)會常務(wù)董事。曾任中國科學(xué)院理論物理研究所副所長、所長。主要從事理論物理、計(jì)算物理、非線性科學(xué)和理論生命科學(xué)的研究。涉及固體電子能譜和聲子譜、金屬紅外性質(zhì)、高分子半導(dǎo)體理論、統(tǒng)計(jì)物理模型、相變和臨界現(xiàn)象、臨界動(dòng)力學(xué)、閉路格林函數(shù)方法、動(dòng)力電網(wǎng)計(jì)算、天線計(jì)算、地震活動(dòng)性統(tǒng)計(jì)分析、群論知識工程系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、混沌動(dòng)力學(xué)和符號動(dòng)力學(xué)、DNA序列分析等領(lǐng)域。1997年夏，在把英文專著《實(shí)用符號動(dòng)力學(xué)與混沌》書稿送出之后，郝柏林著重轉(zhuǎn)向理論生命科學(xué)領(lǐng)域研究。早在1985年，他就著手補(bǔ)充生物學(xué)知識。之后，又訪問國際生物學(xué)數(shù)據(jù)庫并下載軟件。1995年與生物學(xué)部鄒承魯院士，共同組織香山會議，并主編出版《理論物理與生命科學(xué)》一書。1999年郝柏林在一份《院士建議》中提出，盡快建立國家級的生物醫(yī)學(xué)信息中心，引起政府有關(guān)部門的重視。第二年，他與合作者共同撰寫《生物信息學(xué)手冊》。之后又在聯(lián)合舉辦的研究生班系統(tǒng)講課，批量培養(yǎng)年青一代生物信息學(xué)人才。發(fā)表論文130余篇，出版中英文著作11種?！疤状沤橘|(zhì)天線的研究”，獲1978年中國科學(xué)院重大成果獎(jiǎng)；“三維晶格統(tǒng)計(jì)模型的封閉近似解”，獲1987年中國科學(xué)院重大成果獎(jiǎng)；《漫談物理學(xué)和計(jì)算機(jī)》一書，獲1990年中國物理學(xué)會第一屆優(yōu)秀科普書刊編著獎(jiǎng)；“實(shí)用符號動(dòng)力學(xué)的研究”，獲1992年中國科學(xué)院自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和1993年國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)；《實(shí)用符號動(dòng)力學(xué)》一書，獲1995年國家新聞出版署第7屆全國優(yōu)秀科技圖書獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，1997年獲國防科工委科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)；“統(tǒng)一描述平衡和非平衡系統(tǒng)的格林函數(shù)理論研究”，獲1999年中國科學(xué)院自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和2000年國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，相關(guān)論文獲美國ISI頒發(fā)的1981-1998年度“經(jīng)典引文獎(jiǎng)”。2001年獲“何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)”。相關(guān)圖書

圖書目錄

序言
再版前言
初版前言
第一章從“結(jié)繩記事”到卡片計(jì)算機(jī)1
  人類有史以來進(jìn)行過多少次算術(shù)運(yùn)算?2
  曼哈頓計(jì)劃4
  卡片計(jì)算機(jī)6
  什么因素限制了計(jì)算速度8
  數(shù)的進(jìn)制和存儲10
  大數(shù)和小數(shù)15
第二章用真空管和延遲線制造的電子計(jì)算機(jī)
  “邏輯控制”：一問便知是天才18
  “蛤蟆”繼電器和邏輯電路21
  真空管“開關(guān)”28
  記憶屏幕和延遲線存儲器31
  內(nèi)部程序控制的馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)32
  一張假想的“機(jī)器指令”表35
  磁性存儲元件43
  我國的第一臺電子計(jì)算機(jī)46
第三章 “于無聲處聽驚雷”——半導(dǎo)體的崛起48
  沒有用武之地的半導(dǎo)體49
  電子能帶、p型和n型半導(dǎo)體51
  半導(dǎo)體器件的崛起58
  MOS和硅“平面工藝”63
  半導(dǎo)體邏輯電路68
  半導(dǎo)體存儲器72
  SSI、MSI、LSI、UISI、VLSI和GSI76
  半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)83
  磁盤和光盤86
第四章計(jì)算機(jī)世界91
  計(jì)算機(jī)和“算計(jì)”機(jī)93
  軟、硬、虛、實(shí)的關(guān)系95
  計(jì)算機(jī)語言100
  從POP到OOP106
  操作系統(tǒng)110
  知識產(chǎn)權(quán)和軟件共享115
  巨機(jī)不巨、微機(jī)不微119
  從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)127
  并行計(jì)算的興起133
  從網(wǎng)絡(luò)到超級計(jì)算機(jī)139
第五章物理學(xué)家的好助手146
  實(shí)驗(yàn)控制和數(shù)據(jù)采集147
  模擬信號和數(shù)字信號147
  中斷處理149
  并行接口和串行接口150
  USB 通用串行總線152
  PCI 外部設(shè)備連接總線153
  核電子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的興衰155
  高能物理實(shí)驗(yàn)159
  從頭算起161
  計(jì)算機(jī)“代數(shù)”164
  物理學(xué)中的人工智能167
第六章計(jì)算機(jī)帶來的物理學(xué)171
  費(fèi)米-巴斯塔-烏勒姆“實(shí)驗(yàn)”171
  “孤子”和“孤波175
  遍歷問題和“反KAM”定理178
  非線性系統(tǒng)中的混沌現(xiàn)象181
  分子動(dòng)力學(xué)和“長尾巴”行為185
  “夸克禁閉”和“漸近自由”189
  計(jì)算物理和實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)的誕生193
  生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)195
第七章計(jì)算方法中的物理學(xué)202
  人工黏滯性202
  列昂多維奇邊界條件204
  采樣定理和測不準(zhǔn)關(guān)系式205
  由演化過程計(jì)算定態(tài)分布208
  差分格式里的物理211
  元胞自動(dòng)機(jī)和格子流體力學(xué)213
  重要性抽樣法216
  遺傳算法221
  NP 完備問題和“自旋玻璃”223
  可算性、有限性和遞歸226
  語言和計(jì)算機(jī)的復(fù)雜性228
第八章計(jì)算機(jī)受到的物理限制236
  最快能多快?237
  最小能多小?239
  可以不消耗能量進(jìn)行計(jì)算嗎?241
  發(fā)熱和冷卻244
  聯(lián)線問題248
  有沒有量子限制?250
第九章物理學(xué)和未來的計(jì)算機(jī)254
  量子阱、量子線和量子點(diǎn)255
  光計(jì)算機(jī)261
  自旋微電子學(xué)265
  超導(dǎo)計(jì)算機(jī)268
  分子電子學(xué)272
  DNA計(jì)算273
  量子信息和量子計(jì)算
第十章沒有結(jié)束的話
英漢對照兼索引
后記