《自然计算：DNA、量子比特和智能机器的未来》介绍了16位致力于解决计算领域前沿问题的科学家，他们分别在科学、工程金融等领域从事极富挑战性的工作。《自然计算：DNA、量子比特和智能机器的未来》记录了与这些科学家的对话内容，描绘了新的计算机架构和丰富多彩的新型软件技术。书中每章自成一体，揭示了这些科学家独特的探索之路；同时，还介绍了作者写作过程中产生的一系列奇思妙想，这些思想注定会让这个世界变得更好。
《自然计算：DNA、量子比特和智能机器的未来》适合所有对未来智能机器及未来计算感兴趣的读者阅读。
罗德尼·布鲁克斯
动物法则
自人工智能（AI）于20世纪50年代诞生以来，其在智商测试及下棋中的卓越表现，似乎成了“智能”的代名词，不过这只是学术界的评价。此后，智能又被附加了许多其他的定义，包括情商和霍华德·加德纳所提出的人际智能与运动智能等测量指标。但是，如果把智能定义为在这个世界上的生存能力，我们就需要考察更多的基本技能。我们能走路、识别物体、绕过障碍物，这是怎样做到的呢？你会说：“凡是动物都做得到！”罗德尼·布鲁克斯会同意说：“对极了！” 事实上，如果机器人不必完全效仿人类的行为，那么它们会表现得更出色。举个例子，谁更适应在崎岖的地面上行走，是人类还是昆虫？如果你见过昆虫从难以想象的小洞中爬出，你会把票投给昆虫的。
在1990年发表的一篇影响深远的论文“Elephants Don’t Play Chess”（大象不玩象棋）中，罗德尼·布鲁克斯从进化的角度表达了这样的观点：人类的所谓高智商相对而言其实是微不足道的。生命在地球上的出现距今35亿年，他强调，脊椎动物和昆虫出现在最近的10%的时间里，大约4.5亿年前。类人猿直到最近的0.5%的时间，即1800万年前才出现。而农业仅有19 000年的历史，是地球生命历史的0.000 5%。专业学科的出现只是近几百年的事情。
计算机卓有成效地展现了人类在过去几百年的历史中所掌握的技能，或许是因为我们最在意自身的这些技能，并且为之付出了极其自觉的努力。但是我们的某些本能行为却给计算带来了巨大的挑战。太空旅行不过只有很短暂的历史，但是写一段引导飞船前往火星的程序，远比造一个像山羊一样能跨越崎岖道路的机器人，要来得容易。山羊的技能经历了数十亿年的进化，但人类智能的进化只用了几百万年。这样相差千倍的时间尺度让我们在这些“原始”的智能面前自惭形秽。
在布鲁克斯写他的“大象”论文时，人工智能领域惯于把智能模拟为符号处理。科学的目标是设计出像视觉系统这样的传感器模块。它们将获取的外部世界信息转变成符号，并将符号传递给一个智能核心：一种电子国王。这个国王可以处理这些符号，并指挥执行器（通常是轮子）移动。在很多方面，这个渐进的过程借鉴了大企业或军队中的理想化层级结构：“首脑”在上，眼睛和四肢在下。无论是从哲学的角度考虑，还是出于实用的目的，布鲁克斯都反对这种范式。
布鲁克斯从哲学角度反对这一范式，可能源于他进入科学研究和MIT非同寻常的经历，现在，他已经是MIT计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的教授。布鲁克斯1954年生于澳大利亚的阿德莱德，那里虽然不算偏远的内陆，但距离计算机科学研究的中心却很远。不过偏远却成为布鲁克斯的优势。没有人告诉他通往专业领域的正确道路。8岁时，他就开始独自设计能玩游戏的计算机；12岁时，他利用旧电话的继电器造了一台能玩一字棋游戏的简易计算机。他曾立志要从事游戏设计工作。
1972年，布鲁克斯开始到南澳大利亚的弗林德斯大学学习。周末他获准使用大学里唯一的一台计算机，这台机器只有16 K字节的内存以及1 M字节的磁盘，而1 M字节只相当于现在台式机内存容量的千分之一 。尽管如此，1 M字节要远大于16 K。布鲁克斯设法为计算机编写程序，在必要时可以清除磁盘上的数据，用磁盘空间来扩充内存，这样，他相当于有了1 M字节的内存。他使用了一种叫做“虚拟内存”的新发明，前几年才商用化的一种技术。布鲁克斯没有去查找与这项技术有关的论文，但他自己做出来了。“有人跟我提起过这个想法，”他说，“听起来很不错，于是我在这台电脑上实现了虚拟内存。”
在斯坦福读博士期间，布鲁克斯结识了另一位勤奋进取的机器人专家——汉斯?莫拉韦克，一个比他高几届的研究生。1979年夏天，在校园后山上的一间小实验室里，布鲁克斯帮助莫拉韦克完成了一个称作Cart的机器人。每个深夜，当其他人都回到了家里，只有布鲁克斯和莫拉韦克还在安装Cart。机器人在深夜的6个小时里，可以绕着实验室移动大约20米。这两个年轻的科学家想要给机器人创造立体视觉——通过在两个观察点上提供略有不同的图像，使机器人形成关于深度的知觉。立体视觉通常需要两台摄像机，但在那个年代，摄像机很昂贵，他们只有一台。于是他们只能在两个观察点之间来回切换摄像机。布鲁克斯说：“我就像一个搬运家具的勤杂工一样，把设备拆下来，再连上。”这台计算机先看一眼这个世界，接着计算15分钟，然后移动1米。再睁开眼睛，看一下，合上眼睛算15分钟，然后朝着它认定的目标，闭着眼睛再行走1米。布鲁克斯解释说：“那时，我认为这已经是超大量的计算了。”
布鲁克斯的博士论文是关于机器视觉的，那是一种传统的人工智能方法，摄像机负责向计算机传递图像。布鲁克斯的程序将视觉场景转换为符号，再由一个假想的“智能”——符号处理国王进行处理。他说：“毫无疑问，要先有一台摄像机，然后从摄像机中获得像素，最后把像素转变为现实世界的逻辑描述，这就是基本思路。”
1988年，布鲁克斯到泰国度假，来到他第一任妻子的老家，老屋是一座位于河边的吊脚楼。家里人不会说英语，于是布鲁克斯一个人坐在那里观察昆虫。他边看边琢磨，心中开始怀疑这种符号化的人工智能范式。他就是不能相信，在昆虫那个“仅有5万个神经元的小脑袋里”，能够形成逻辑描述。
1990年，布鲁克斯的“大象”论文解释了他戏称的“新式AI”。他的前提是：对一个智能系统的表述必须构筑于真实的物质世界之上。用他自己的话说，就是“这个世界是它自己最好的模型”。世界是鲜活的，并包含了所有必要的细节。这意味着布鲁克斯的机器人将摒弃“传统”AI的层级结构，放弃对世界的符号化表征。相反，“新式AI”机器人将掌握一系列彼此独立的预设技能。如同一个人使用同样的四肢和同一双眼睛来玩篮球和走路一样，机器人用共同的传感器和执行器来获得多种技能。有些技能是独立的，尤其是那些最高级的技能，因此即使出现失败，也不会导致其他技能停止工作。
……
第一部分 自适应计算
第1章 罗德尼·布鲁克斯
动物法则
第2章 格伦·里夫斯和阿德里安·斯托伊卡
为遥远的行星而设计
第3章 路易斯·奎尔斯
为设计团队注入进化思想
第4章 杰克·洛夫莱斯和阿穆特·巴拉姆比
追赶大潮
第5章 南希·莱韦森
“这是系统，笨蛋”
第二部分 驾驭生命物质
第6章 内德·西曼
生命的边际
第7章 保罗·罗特蒙德
用生命物质模仿艺术
第8章 史蒂夫·斯凯纳
编程漏洞
第9章 杰拉尔德·苏斯曼
建造十亿台生物计算机
第10章 拉蒂卡·纳格帕
从局部到整体
第三部分 物理和速度
第11章 蒙蒂·代诺
速度缔造者
第12章 大卫·肖
安东和巨大的飞秒镜
第13章 乔纳森·米尔斯
自然而然
第14章 斯科特·阿伦森
寻找物理新法则
后记
自然计算时间线
人名索引
参考文献
“这部名人传记可谓‘袖珍’，每人篇幅不过寥寥数页。有关技术细节的东西都被单列了出来，除非读者情愿钻研，否则不会感到一点晦涩。”
——《华盛顿邮报》
“两位作者在这本书里讲解了分析蛋白质折叠必需的计算，这对于生物学研究特别是制药极为重要。为此，时间必须缩短到以飞秒计，1飞秒仅有1秒的一千万亿分之一。每一飞秒，反应涉及的原子交互都要计算清楚，然后是下一飞秒，如此持续。不难想见，模拟自然计算的每时每刻需要多么大的计算量和计算资源。”
——David Foster，芝加哥小子博客（Chicago Boyz）
“这是一本对当前计算机设计和软件趋势的通俗介绍。非专业人士一定会被它吸引，一步一步走近计算的最前沿。”
——《出版人周刊》
“本书讲述了16位科学家在计算机科学领域不断突破创新的故事。他们义无反顾地投身生物与物理的交叉领域，并尝试制造能够模拟有机实体的计算机和先进功能。” ——Jamie Hamilton，《华尔街日报》
“自然计算，也就是受自然启发的计算，它的实现途径有很多种。本书对此进行了全方位的展示。聆听这一领域中部分先行者的故事，听作者对重大技术以及人物故事的生动讲解，即使你是个外行，也能洞悉自然计算领域的重大命题与挑战。值得一提的是，作者举了K和APL等并行编程语言的例子，非常令人信服。它们对下一代计算机架构是不可或缺的。”
——Jan Van Den Bussche，*ACM Computing Reviews*
“作者在这本书里给出了16位自然计算领域中领军人物的访谈。本以为作者想展示被思维机器统治的未来世界，没想到却看到了这些领域共同的愿景——‘未来的计算都将与自然融合’。读罢本书，掩卷沉思，我不由得相信，未来的计算机跟我的孩子的关系，一定会比现在的计算机跟我更加亲密无间。”
——Thomas P.M. Barnett，《世界政治评论》
“本书不仅为读者敞开了计算机科学家办公室的大门，更把这一领域最前沿的成果陈列于读者眼前。特别推荐给想在计算机行业求职谋生的学生，它至少可以让你知道自己的学术论文该选择哪个研究方向。”
——Alexander Haislip， 《风险投资精要》（*Essentials of Venture Capital*）作者