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唐納德·克努特

尤達(dá)大師是著名科幻影片《星球大戰(zhàn)》里的角色。他身材矮小，壽命極長(zhǎng)，喜歡用飽含哲理的倒裝句給人忠告。更重要的是，他是絕地武士里“元老中的元老”，更是地位崇高的導(dǎo)師型人物。

半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，斯坦福大學(xué)中與尤達(dá)略相似的計(jì)算機(jī)科學(xué)家唐納德·克努特，已經(jīng)成為了算法領(lǐng)域的精神向?qū)?，盡管他身高6英尺4英寸，且戴著眼鏡。

“年輕”的極客

克努特是長(zhǎng)達(dá)四卷的《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》一書的作者，這也是他畢生的心血。第一卷于1968年首次出版，而合集（盒裝價(jià)格約250美元）則于2013年被美國(guó)科學(xué)家列入“塑造20世紀(jì)科學(xué)”的書籍清單中—與特別版的《查爾斯·達(dá)爾文自傳》、蕾切爾·卡森的《寂靜的春天》以及阿爾伯特·愛(ài)因斯坦、約翰·馮諾伊曼和理查德·費(fèi)曼的著作放在一起。

該書印刷超過(guò)100萬(wàn)冊(cè)，是算法領(lǐng)域的《圣經(jīng)》。“就像一本真實(shí)的《圣經(jīng)》一樣，它是漫長(zhǎng)而全面的;沒(méi)有其他書能如此面面俱到?！惫雀柩芯恐鞴鼙说谩ぶZ維格說(shuō)。652頁(yè)之后，第一卷以封底上的比爾·蓋茨寫的一句話作為結(jié)尾：“如果你能閱讀消化完整本書，你一定要給我發(fā)一份簡(jiǎn)歷?！?/p>

書中的內(nèi)容是算法—滿足數(shù)字時(shí)代的需求的食譜，盡管克努特喜歡指出，算法其實(shí)在3800年前的巴比倫泥板上就能找到。他是一位受人尊敬的算法大師;他的名字附在該領(lǐng)域最重要的一些成果上，例如克努特-莫里斯-普拉特字符串搜索算法。這項(xiàng)1970年完成的發(fā)明，用于在文本中找到所有出現(xiàn)的給定單詞或字母組合—例如，現(xiàn)在你就可以一起按下Command和F兩個(gè)按鍵，來(lái)搜索文檔中的關(guān)鍵字。

現(xiàn)年80歲的克努特，通常穿著還是像個(gè)年輕極客：至少每年的這個(gè)時(shí)候，他都用短袖T恤套在長(zhǎng)袖T恤外面，搭配牛仔褲。早年間，他的工作與機(jī)器息息相關(guān)，寫著“原生代碼”，用0和1到處修修補(bǔ)補(bǔ)。

克努特與字體設(shè)計(jì)師H e r ma n nZapf討論字體。許多人認(rèn)為克努特在TeX計(jì)算機(jī)排版系統(tǒng)上的工作是自古騰堡以來(lái)對(duì)排版的最大貢獻(xiàn)

算法的黎明

19歲時(shí)，克努特在《Mad》雜志上發(fā)表了他的第一篇技術(shù)論文——《Potrzebie度量衡系統(tǒng)》。在計(jì)算機(jī)科學(xué)這一學(xué)科存在之前，他就已經(jīng)成為了一名計(jì)算機(jī)科學(xué)家，并且在現(xiàn)在的克利夫蘭凱斯西儲(chǔ)大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。

他查看了學(xué)校的十進(jìn)制IBM650大型計(jì)算機(jī)上面的示例程序，并注意到了一些不足之處，于是就重寫了這些軟件，以及課堂上所使用的教科書。同時(shí)，他還把為籃球隊(duì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為業(yè)余項(xiàng)目，編寫了一個(gè)幫助他們贏得聯(lián)賽的計(jì)算機(jī)程序——沃爾特·科隆凱特將其稱為“電子教練”。

暑假期間，克努特通過(guò)撰寫編譯器賺取的錢，比教授們一年的收入都多。編譯器就像一個(gè)翻譯器，將高級(jí)編程語(yǔ)言（類似代數(shù)）轉(zhuǎn)換為低級(jí)編程語(yǔ)言（有時(shí)是神秘的二進(jìn)制），理想情況下，還能在此過(guò)程中對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，“優(yōu)化”確實(shí)是一門藝術(shù)。這在一句克努特的口頭禪中有所闡述：“不成熟的優(yōu)化是萬(wàn)惡之源?！?/p>

最終，克努特自己也變成了編譯器，他在不經(jīng)意間創(chuàng)造了一個(gè)“算法分析”的全新領(lǐng)域。一位出版商聘請(qǐng)他寫一本關(guān)于編譯器的書，但這本書演變成了一本集合了他所知道的關(guān)于如何為計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)的書——一本算法書。

“在文藝復(fù)興時(shí)期，對(duì)算法（algorithm）這個(gè)詞的起源是有疑問(wèn)的。早期的語(yǔ)言學(xué)家試圖通過(guò)做出像algiros（痛苦）+arithmos（算術(shù)）這樣的組合，來(lái)推測(cè)它是如何被推導(dǎo)出來(lái)的。”事實(shí)上，克努特繼續(xù)說(shuō)，“這個(gè)命名起源于9世紀(jì)的波斯教科書作者，其姓名拉丁語(yǔ)化為Algorithmi。”絕不半途而廢的克努特，于1979年前往烏茲別克斯坦，特地去Algorithmi的家鄉(xiāng)進(jìn)行了“朝圣”。

鴻篇巨制

克努特開始寫作時(shí)，他只打算寫一篇文章。不久之后，計(jì)算機(jī)科學(xué)經(jīng)歷了大爆炸式發(fā)展，因此，他重新進(jìn)行了構(gòu)想，并將書的長(zhǎng)度定為七卷。

為了提高寫完這套鴻篇巨制的概率，克努特一直十分珍惜時(shí)間。他在55歲時(shí)退休，盡可能不參加公開活動(dòng)，并停止使用電子郵件（至少官方宣稱是這樣）。安德烈·布羅德回憶說(shuō)，即使在20世紀(jì)80年代早期，時(shí)間管理也是這位教授最具代表性的特征。

克努特通常在周五早上與預(yù)約過(guò)的學(xué)生會(huì)面，這會(huì)持續(xù)到他開始在人工智能創(chuàng)始人約翰·麥卡錫的實(shí)驗(yàn)室度過(guò)漫漫長(zhǎng)夜，以便使用閑下來(lái)的計(jì)算機(jī)。隨著數(shù)字出版業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，克努特開始考慮他所鐘愛(ài)的書籍看起來(lái)會(huì)變成什么樣的問(wèn)題。

于是，他又開始創(chuàng)建TeX計(jì)算機(jī)排版系統(tǒng)。該系統(tǒng)為所有形式的科學(xué)傳播和出版物，提供了一個(gè)極高的標(biāo)準(zhǔn)。有人認(rèn)為，這是克努特對(duì)世界的最大貢獻(xiàn)，也是自古登堡以來(lái)，人類對(duì)排版方面的最大貢獻(xiàn)。

而且，那還是計(jì)算機(jī)在大多數(shù)人進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)后的夜晚跑得更快的年代。所以克努特晝夜顛倒，將他的日程安排調(diào)整了12個(gè)小時(shí)，把學(xué)生預(yù)約挪到周五晚上8點(diǎn)開始，直到午夜。

布羅德博士回憶說(shuō)：“當(dāng)我告訴女朋友，咱們星期五晚上不能約會(huì)，因?yàn)槲冶仨氃谕砩?0點(diǎn)去見導(dǎo)師時(shí)，她說(shuō)‘這太蠢了?！?/p>

當(dāng)克努特選擇在場(chǎng)時(shí)，他一定是百分之百投入的。微軟研究院董事總經(jīng)理詹妮弗·夏雷斯說(shuō)：“你在他身邊時(shí)會(huì)感到很榮幸。他是專業(yè)領(lǐng)域中的佼佼者?！?/p>

算法學(xué)家的星期天

克努特住在斯坦福，并允許自己有一名周日訪客。能讓他花掉整整一天是非常特別的—通常他有空的時(shí)候是在“模數(shù)午睡時(shí)間”，這是從下午1點(diǎn)開始，到下午4點(diǎn)結(jié)束的神圣日常儀式。

他起得很早，然后會(huì)在帕洛阿爾托的第一路德教會(huì)，為一屋子人提供一堂星期日學(xué)校課程。之后他開車回家，路上他會(huì)從哲學(xué)角度思考數(shù)學(xué)。

“我永遠(yuǎn)不會(huì)知道一切，”他說(shuō)，“如果沒(méi)有什么我知道的答案，也沒(méi)有什么我不知道的答案，我的生活肯定會(huì)糟糕得多。”然后，他展示了他和他的妻子吉爾于1970年建造的“加州現(xiàn)代”房子。而這一天也會(huì)在啤酒與謎題派對(duì)中結(jié)束。

他的書中，有一個(gè)模塊的標(biāo)題為“謎題與真實(shí)世界”。他通過(guò)電子郵件，將摘錄發(fā)送給了麻省理工學(xué)院的藝術(shù)家馬丁·迪馬內(nèi)和計(jì)算機(jī)科學(xué)家埃里克·迪馬內(nèi)這一父子團(tuán)隊(duì)，因?yàn)榭伺厥褂昧怂麄兊摹八惴ㄆ磮D字體”。

所有的算法都會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。人類所編寫的算法—用來(lái)嘗試解決越來(lái)越復(fù)雜的問(wèn)題，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生嵌入錯(cuò)誤和偏差的代碼?；蛟S更令人擔(dān)憂的，不是人類編寫的算法，而是機(jī)器開始學(xué)習(xí)，并編寫“自己”的算法。

克努特工作臺(tái)上的筆記

機(jī)器學(xué)習(xí)

程序員仍然在訓(xùn)練機(jī)器，至關(guān)重要的是，為機(jī)器提供數(shù)據(jù)。然而，正如MIT媒體實(shí)驗(yàn)室研究附屬機(jī)構(gòu)的凱文·斯拉文所說(shuō)：“我們現(xiàn)在正在編寫我們無(wú)法閱讀的算法。這成為了歷史上的一個(gè)獨(dú)特時(shí)刻，因?yàn)槲覀兪艿揭幌盗形锢韺W(xué)思想、行動(dòng)和努力的影響，這些都源于人類但沒(méi)有被人類理解?！?/p>

“現(xiàn)在，程序員都在使用克努特和其他人所做的成果，作為他們自己算法的組件，然后將它們與所需的其他東西結(jié)合起來(lái)。”谷歌的諾維格博士說(shuō)。

“對(duì)于人工智能，我們做了同樣的事情。只是組合在一起，這一部分會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)自動(dòng)完成，而不需要程序員的工作。你想讓人工智能基于數(shù)據(jù)來(lái)組合組件以獲得良好的結(jié)果，但是你必須決定需要哪些組件?？赡苊總€(gè)組件都來(lái)源于克努特所寫的書中某一頁(yè)或某一章節(jié)，因?yàn)檫@是完成某項(xiàng)任務(wù)的最佳方式?！?/p>

幸運(yùn)的是，克努特一直在堅(jiān)持不懈地鉆研算法。他認(rèn)為完成《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》還需要25年，盡管自1980年以來(lái)，這個(gè)時(shí)間框架就沒(méi)再變化過(guò)。

“我擔(dān)心算法突然變得太重要了，”他補(bǔ)充說(shuō)，“最初計(jì)算機(jī)科學(xué)家擔(dān)心沒(méi)有人聽我們說(shuō)話。現(xiàn)在我擔(dān)心的是，聽的人太多了。”