〔编者注〕以下是英国《自然》杂志1981年3月19日的一组综述性文章,介绍计算机在科学上的一些新应用。除数据处理、模拟、操纵仪器之外,计算机代数更值得注意。
电子计算机已经扎下了根了,它并没有局限于草创之初一些众所周知的用途:解决大量的算术运算问题。下面的几篇文章打算对计算机如何解决某些不光是计算的科研问题,指出某些更其引人注目的方向。因此,这几篇文章就不属于对当前这一广阔领域的概括评述,而主要是强调指出过去几年中才出现的某些倾向。每一次展望未来,总觉得电子计算机的应用将有其更大的发展。哪里是它全面告成之处呢?科学研究实践的结果又是什么呢?
过去几年中电子计算机最引人注目的发展该是在数据处理方面的应用了。但是时间的推移和研究的深入,适足以强调有待完成的工作还是如此之多呀!在好多情况下,除计算机处理别无它法。譬如说,由爱因斯坦X射线卫星收集到的数据,用其他任何方法来处理能行吗?那简直是不可思议的事!对于高能物理学中由探测装置收集到的大量数据来说,也同样是如此。这些装置在不到1微秒的时间间隔中由1,000个以上的平行信道中得到信息。在这些方面,电子计算机已经丝毫不假地使某些实验成为可能。而且数据处理技术同时也使数据本身价值提高:爱因斯坦卫星在能够完成什么等方面(见45页)再次成为一个引人注目的佐证,如果探测器记录到X射线光子到达它那里的时间或其能量,那么为什么不能设计一种数据处理系统来开发这些进一步的信息呢?在这个方面,电子计算机从一个实验或是一系列观察中比更为传统的数据处理技术能索取更多的信息。所以各方面的天文学家对他们面前正在出现的可能性就理应很自然地深为敏感了。其他方面的研究工作者也将毫无疑问地跟着办。
过去几年中另一个重要倾向(很难说以后发生什么)是电子计算机在模拟方面的应用,这方面最雄心勃勃的尝试是遍布全球六七个气象中心所发展的气象模型。它的对象是对实际发生于大气中的物理过程的描述,气象模型对电子计算机硬件的要求是众所周知的。不仅由于问题的复杂,而且由于对某些方面或者至少对基本进程的某些方面的不确知或甚至无知,阻碍了为气象编制顺序的发展。即便如此,气象模型已经为气候变化问题的某些重要方面提供了有价值的了解;但在指出某些对能够设计可靠模型之前必须有更好了解的物理界问题,出人意料之外的效果不好。
在神经系统的研究方面,模拟已经有了某些引人注目的成就。在其他领域中,计算机模型的模拟在论证某一理论的正确与否或者认识它的不足之处以及为现实世界将发生什么而提供便捷的说明方法等方面,已经完全实现了它的目的。这是另一个长远趋向。
操纵实验装置的电子计算机也在前进中。由火箭、人造卫星携带的仪器能够不这样操作也是难以想象的。然而,目前应用中的技术的深邃复杂,毋庸置疑地说明了过去20年中的成就,部分是出于军事对计算机技术的兴趣。同样可以理解的是例如高能物理学的实验应该用同样方法控制,因为没有其他选择余地的。随着相对廉价引进微处理设备,诸如此类的应用也已经渐露端倪。某些小型实验室已经证明,使用这样一台小机器控制一系列观察所需的标准设备是合算的。好处是确实性的,是快速以及节省了研究助手的时间,而且代价也是低廉的。
可是,在未来岁月中,最扣人心弦的当然是目前无法预言的一些方向。对好多人说来,使用电子计算机做日常的代数计算(参阅第49页)将感到惊奇。当然,根据事后认识到的来看,这种发展看来是很自然的,但是十年前,当计算机代数尚在幼年时期,有多少人愿意把金钱与名誉押在这一发展的可行性与成功上,而又有谁目前能够猜测到计算机实验室的研究计划中哪些其他进展(也许是更具激进性的进展)在母胎之中便已夭折呢?
在70年代中,计算机的很多应用已经使某些否则将不可能的尝试工作成了可能。大多数同样的应用是被利害关系最为密切的研究者本身而不是硬件的制造者构想出来的。可能革新的责任将继续落在主要受益人身上。这样来展望未来,那么对各个领域的研究者来说,不仅仅物理科学的研究者,都迫切需要通过教育进行培训,以懂得应用计算机可能有的好处。虽则,七十年代的经验表明,看来最不可能的一些学科吸聚了一群自己的计算机狂热者。
他们依靠这样的偶然过程,看来是不明智的。对于研究生的教育的意义是清楚的,如何使电子计算机发挥良好作用的某些实践经验是主要的,但是更重要的是应该指导研究生了解计算机的局限性,是懂得过分依赖计算机的潜在危险。
如同所有的好事一样,新的计算机技术也得一分为二。使计算机做好工作,在计算机实验室之外,很难说是个目的,如果太多的科学家用太多的时间为机器编写程序,那么发现的进度将会受到限制。如果电子计算机的诱惑,对简单的计算机程序要求过多,会导致实验室舍本逐末,过多消耗其人力,财力于仅为达到目的的手段上,那也是有害的。