第五波计算（190107）

闵应骅

    新的一年来到了。这算本人2019年的第一篇博文。科普博文比较难写。上一篇“原子时钟激励新的量子位（181205）”，费了好大劲，读者寥寥。原想量子计算大家都关心，应该有读者。但是，过于专业，什么原子时钟、量子位，恐怕只有很少数人牵涉这一领域，所以点击数就少。可另一方面，完全夸夸其谈、空洞无物也不受人欢迎。我写科普博文，总有一个依据。大多是根据当月的IEEE Spectrum介绍一点东西，发表一点自己的议论。今年1月，它发表“The Trillion-Device World”一文，是讲第五波计算。

六十年前，许多大学都成立了计算机科学系，其实，计算机就是一个机器，我们没有汽车科学，飞机科学，何来计算机科学？后来有人提出一个叫计算科学，这就把外延扩大了许多。科学实验和计算被认为是认识世界的两大途径。1+1=2是计算，但是，各种自然现象的模拟也是计算。飞行路线、航天飞行、微观世界都需要计算。近年来，由于网络的发展，微信、脸书（facebook）、推特（Twitter）等等社交软件牵涉10+亿人，社会问题大量反映出来，再加上大数据分析，20几年前在一次讨论会上一位美国科学家提议应该把计算科学归入社会科学。我一直不赞成这个提法。因为社会科学如此之大，计算科学进去等于没了。但是现在的事实是计算的确大量牵涉到社会科学。可见，大家一直在思考给计算科学定位。

最早，图灵定义的计算机是基于逻辑，所有计算问题都归结为0和1的逻辑，那怕是微分方程也可以用近似方法得到近似解。当然，用离散去逼近连续统，只能是近似。也许我们可以把它称为逻辑计算。但是，后来发现，许多已知数是以一定概率出现的，方程也有成立的概率，结果也只能以一定概率是正确的，计算的正确性也有一定概率。亨.诺依曼老早就指出了这一点。大数据来了以后就更是如此。也许我们可以把它称为概率计算。但是，这些都不是严格的定义。

IEEE Spectrum 2019/01 发表一篇文章，介绍“万亿设备的世界”，ARM CEO Simon Segars说：“即将到来的第五波计算远远超过物联网。”现在人们关注的是5G、物联网，但是，5G只是一种通讯手段。人们注意到通讯、计算、控制这三大领域，通讯当然是基础，自动控制是不可或缺的手段，但是，核心还在计算。计算绝不限于人工智能，包括人类几千年对自然和社会的认识。

现在还不是很清楚，什么新兴技术的下一次主要进展将震撼世界。去年秋天在加州举行的Arm TechCon有4000嵌入式系统专家参加。TechCon是Arm的年度首要行业盛会，吸引了众多的开发者、分析师和新闻界人士，来深入了解半导体巨头公司在过去一年所取得的成就。ARM CEO Simon Segars从考虑计算的历史开始。他说，“第一波是主机计算的世代；第二波是个人计算机和软件；第三波是因特网；第四波是移动计算和云计算；第五波现在还很难说，但会让计算机卷入到任何事情中，物联网还太窄，第五波是数据驱动的计算时代。传统的算法计算只是给出了数据通过机器流动，并决定什么数据应该告诉我们的一种方法。我们在想，这系统该怎么完成端到端的工作；那是第五波计算需要具有组合的计算能力。当然，第五波计算同样要保持传统测量计算能力的方法。”Segar说：“我们不能再用兆赫、亿次浮点运算或者万亿次来衡量计算，而是将系统的设备、网络、云结合在一起。”“这一波在未来的几十年里将在技术部门和各种设备之间创建全新的变化。”“我不知道生意在哪里？问题是谁会发明这个？”

他预言到2035年，万亿的智能设备将通过5G网络联系起来。

的确，计算机开创期间一直靠主机，上世纪80年代进入个人计算机时代，是一个大跨越。当时许多人还接受不了，觉得摆到桌上的计算机能干什么？后来几千万人用上了个人计算机。有了网络以后，把大家都联在一起了。当时想，物联网把所有对象都联上网，岂不强大无比。但是，联上了干什么？要计算。现在人们常说“算法”，那早已超出Knuth定义的50种算法了，因为输入输出都大大地多元化了。第四波计算要服务几十亿人，而第五波计算要服务几万亿的设备，那是多么大的宏图。

SoftBank和Sprint的运营经理Marcelo Claure回应道：“预言和计算表明小玩意创造的经济价值将转化为11万亿美元。”他说：“大有钱可赚。”今年将是这一乐观注解的开始。现在我们要期待的是：一位伟大的科学家能从根本上说清楚第五波计算，那将是计算科学最严格的定义；同时，企业界能够把第五波计算发展成为一个多少万亿美元的产业，那将是一个伟大的发明。

第五波计算是一个值得探讨的新问题，本人看法，非常局限。欢迎大家各抒己见，批评指正，参与讨论！