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为什么我们要走向数字化?
计算机科学教授兼作家Ken Steiglitz一直“着迷于用计算机处理信号这一事实。我们认为这是理所当然的。你看着一个图像，听到一个声音，但这有点像奇迹。这是
图片来源:普林斯顿大学出版社
为什么世界会变得数字化?在他的书中机器的分立魅力，Ken Steiglitz从不同的角度看待这个问题:物理、技术、数学、计算和历史。一路上，他也唤起了模拟机器的美丽和独创性。
施特格利茨获得了工学博士学位。1963年，他从纽约大学毕业，并获得了电气工程学士和硕士学位。同年，他加入普林斯顿大学，现在担任尤金·希金斯计算机科学荣誉教授和高级学者的职位。他是ACM的会员。Steiglitz是1984年获IEEE百年奖章的1984位IEEE fellow之一，2000年获IEEE千年奖章的3000位fellow之一。
以下是对Steiglitz在2020年5月进行的精炼和编辑的采访。
我无意拍你的马屁，但我不得不说你的书真的很棒。你为什么要写这本书?
我在教书48年后于2011年退休。我意识到我的生活和电脑有着同样的弧度。我出生于1939年，粗略地说，计算机诞生的时候。我来到了一个模拟世界，我将离开一个数字世界。
数字与模拟的对比是你书中的一个主要主题。这个主题有什么吸引你的地方?
我是在模拟环境中长大的。当我还是个孩子的时候，最复杂的设备是收音机，模拟收音机。正如我在书中指出的那样，我可以在垃圾堆里免费得到收音机。我把它们打开，里面有管子、放大器、冷凝器和电感器。这就是我对信息处理技术产生兴趣的原因。
幸运的是，我偶然来到了纽约大学的海茨校区，那里有很多非常优秀的研究人员，包括约翰·拉加兹尼和我的博士导师谢尔登·张。我的论文是关于数字世界和模拟世界之间的关系;我证明了它们在某些情况下是同构的。这为我未来的发展轨迹奠定了基调。
我一直着迷于用电脑处理信号这一事实。我们认为这是理所当然的。你看着一个图像，听到一个声音，但这有点像奇迹。只有0和1。
我发现书中讨论模拟设备的部分特别引人注目。你描述过调一台收音机，它的转盘上有一个新月形，你把转盘调到新月形非常小。这是一件发自内心的事情。在我看来，数字设备并不能给人那种发自内心的感觉。还是他们?
你触及了一个我很关心的话题，但这很难谈论:技术的美学。今天的设备工作得很好，但它们不是...."发自肺腑"是个好词。在我年轻的时候，收音机有点像钢琴。这是一个巨大的机器。那个带新月的绿色磷光盘，我想我的车库里还放着一个这样的管子，真是太神奇了。里面有一个荧光粉，我知道电子撞击荧光粉并发光。我知道有一个电场控制着电子。它移动得很快，似乎没有惯性;它只是一个移动电子的电场。这对我来说是一件奇妙的事情。
我有一个朋友是无线电发烧友。他是业余无线电操作员。有一次我深夜爬到一个停车场的屋顶去取车，他在车里，他的女儿睡在后面。我问:“你在做什么?”他说:“嗯，我在等一颗卫星从地平线上出现。”他把信息发送到卫星上，卫星再把信息转发给印度洋上一艘船上的人那艘船很难通过无线电到达。他发出信号，在回声到来之前会有半秒或一秒的延迟。你能感受到光速。
我一生都对模拟设备情有独钟，我也一直对电脑着迷。1957年夏天，我的第一份工作是在曼哈顿为一台真空管计算机编写汇编代码。我想那几乎是IBM的最后一台真空管机器，704。这是一个奇妙的机器，叫做数字计算机，这是一个模拟世界。两者之间的联系是不可抗拒的。
你有没有发现你在普林斯顿的学生对模拟机器缺乏那种发自内心的感觉?还是说，在数字世界长大的他们有一种不同的直觉?
我认为他们对机器有不同的情感依恋。这可能与你成长过程中突触连接的位置有关。如果你是在黑客时代长大的，那么你可能对它有一种发自内心的联系。
阿纳斯塔西奥斯·威吉斯(Anastasios Vergis)是那些对模拟机器有同感的学生之一，他在书中被提到，是普林斯顿大学的研究生。不幸的是，他英年早逝。我的同事布拉德·迪金森和我写了一篇纸与威吉斯讨论模拟计算的复杂性，试图弄清模拟计算机解决问题需要多长时间，以及它们是否能够快速解决被认为难以解决的问题。
威吉斯设计了一种机器，书中提到过，一种让人联想到安提基特拉机械这是另一种使用齿轮解决问题的有趣模拟设备。他真是个聪明的学生。我觉得他有我们说的那种感觉，对模拟机器的感觉。
用模拟计算机所能计算的是我认为仍然没有被完全理解的事情之一。如果你相信扩展Church-Turing论文然后你就可以用图灵机快速模拟任何东西，这是简单的本质。我们将永远无法证明扩展的丘奇-图灵命题，因为它是关于物理世界的陈述，而关于物理世界没有定理，只有理论。所以总有一种诱人的可能性，你可以用一些小玩意做一些图灵机做不到的事情。
你们已经研究过孤子计算了。你看到这种可能性了吗?
不是从克服复杂障碍的角度，而是从构建一种不同类型的计算机的角度。我们通常认为信息存储在计算机的特定位置，并从一个地方到另一个地方。使用孤子进行计算的想法涉及到碰撞粒子所携带的信息;特别是,孤波．
我和一个叫詹姆斯·帕克的本科生鬼混在一起元胞自动机我建议他试试类似数字滤波器的东西。他在细胞自动机上进行了试验，粒子出现了。这是一个一维自动机，也就是说，基于一维的比特数组;它在这方面不同于康威的人生游戏它是二维的，尽管你会看到一些相同的图案，比如滑翔机枪。
我们就是这样认识的比尔·瑟斯顿．当我和朴在黑板前的时候，比尔在我的办公室里探出头来。普林斯顿是一个不同寻常的地方;人们敲你的门，告诉你你想知道的事情。当我回首往事时，我想到的一件事就是我遇到的那些了不起的人。我非常幸运。
Bill是个了不起的人，他是世界上低维拓扑的专家之一。我们在黑板上画了各种自动机的图表，告诉他我们在做什么。比尔看了一眼图表，说:“嗯，没问题，你只要把轴倾斜就行了。”我说:“你说倾斜轴是什么意思?”最后我们写了一个纸一起讨论一维自动机中的孤子。
这导致了一系列的研究问题。下一步是:物理孤子如何，而不是由0和1构成的孤子?一位在我街对面工作的物理学家兼电气工程师，澳国内戈夫他现在在理工学院他有一个实验室，实验室里有一种设备，可以将孤子发送到光纤中。谈论内脏;这是非常酷的设备。
你以不同的速度将一对孤子送入光纤，它们会相互碰撞。会发生什么呢?第一个答案是，什么都没有;它们只是相互穿过。这是典型的行为约翰·斯科特·罗素在19世纪的苏格兰运河中观察到th世纪。
但是在不同种类的纤维中有许多不同种类的孤子。例如，在光纤中有一个与偏振模式有关的双分量孤子。你可以有一个垂直分量和一个水平分量，当它们相互碰撞时，能量在它们之间重新分配，所以它们可以处理信息。这些被称为马纳科夫孤子。我和不同的人一起研究过你能用马纳科夫孤子做什么，以及你是否能用它们造出一台计算机。这说来话长，它涉及到物理和计算、数字和模拟之间的联系。
你曾经用孤子建造过一个真正的计算设备吗?
哦，不，还有很长一段路。我最近做的一件事是达伦·兰德他现在就职于(麻省理工学院的)林肯实验室，曾是一名学生保罗Prucnal普林斯顿大学电气工程系的教授我们从理论上研究了用孤子捕获光子的想法。孤子创造了一种势阱，你可以将光子困在其中，就像一个球可以掉进洞里一样。孤子在光纤中传播，所以如果你解出方程，你就可以拿一个光子用孤子把它从一个地方带到另一个地方。这对量子计算有直接的应用，因为它是一个会飞的量子比特;你可以捕获一个光子并移动一个量子比特。没有人对此进行过实验测试。我想让荷兰的某个人感兴趣做这件事。也许有一天。
现在还没有孤子计算机。如果有应用的话，很可能是量子计算，这是另一个令人难以置信的迷人话题。
在你书的结尾，你注意到几乎没有什么基本的科学定律有待发现。过去的伟人已经发现了其中的许多，所以我们其余的人就错过了。然后你说春天的仪式例如，它只可能是斯特拉文斯基写的，所以他没有阻止其他人写它。这是艺术和科学之间一个有趣的区别。但当我们学习科学定律，阅读科学定律，与熟悉科学定律的人交谈时，我们不也会有发现的感觉吗?
这是真的，就像一种发现的感觉，但听斯特拉文斯基的歌和写斯特拉文斯基写的东西是有区别的。你挑了一些特别让我着迷的东西，这就是我如何结束这本书的:艺术意味着什么这个问题不同于科学的意义。我还在考虑这个问题。但我同意你的观点，当我们学习牛顿定律时，我们有一种发现的感觉。
理查德·费曼以能自己解决问题而闻名。他会发现一些事情，然后离开，自己去弄清楚，有时是用另一种方式。费曼想要自己找到答案的快感。当然，如果你自己弄明白了，你就能更好地理解一些事情。
你以一个奇幻的场景结束了这本书，一些外星人收到了来自地球的信息。他们对信息中的科技内容并不太感兴趣，但信息中也包含了一些莫扎特的音乐，他们从中看到了价值。
在书中，我大胆地说，艺术比科学好。在我骨子里，也许我不知道哪个更好。我爱他们俩，就像我们所有人一样。
阿林杰克逊他是一位专门报道科学和数学的记者，现居德国。
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