EVERYTHING IS COMPUTATION 万物皆计算

近期，出现了很多重要的科学新闻，令人很难断定哪一条最重要。

气候模型显示，我们刚刚经历了气候变化的关键节点，进入了对人类文明而言更困难的新时期。

马克·范·拉姆斯东克扩展了布赖恩·斯温格尔和胡安·马尔达塞纳（Juan Maldacena）的研究成果，提出我们应该放弃时空的理念，接受离散张量网络的理念，进而打开统一物理学理论的大门。

遗传学家布鲁斯·康克林、乔治·丘奇和其他科学家一起发明了CRISPR/Cas9技术，这种技术可以实现简单而普遍的基因编辑。

“深度学习”让我们开始了解相互连接的特征探测器（feature detector）的层次结构如何自动形成世界模型、学习解决问题，以及识别语音、图像和视频。

不过，认识到我们在哪些方面缺少进步同样重要。社会学无法准确地告诉我们社会是如何运作的；哲学的进展很缓慢；经济学难以改良我们的经济和财政政策；心理学无法解释人类心智的逻辑；神经科学虽然告诉了我们事情在大脑中发生的区域，但无法告诉我们发生了什么。

我认为在20世纪，理解世界最有效的方法不是实证主义科学、计算机技术、宇宙探索、物理学基础理论，而是计算的概念。简单来说，计算的核心十分简单：任何观察都将带来可区分的差别集合，我们称为信息。

如果观测结果对应于可改变状态的系统，那我们就可以描述这些状态的变化。

如果这些状态变化的规律能被识别出来，那我们讨论的就是一个计算系统。

如果规律可以被完整地描述，我们就称为算法。如果某个系统可以进行有条件的状态转换，以及重新回到之前的状态，那我们几乎不可能阻止它执行任意计算。

如果我们允许该系统进行无限次的状态转换，并使用无限的存储设备存储这些状态，那么这种系统就变成了图灵机、lambda演算、波斯特机（Post machine），或者其他捕捉通用计算的相互等价的形式。

“计算”这个术语重新阐述了“因果关系”，哲学家在这个概念上纠结了几百年。

在计算系统中，因果关系是指从一个状态转变为另一个状态。“计算”这个术语还取代了机械哲学和自然主义哲学中“原理”（mechanism）的概念。

计算主义（computationalism）就是一种新的原理。与之前类似的原理不同的是，计算主义并不受运动部件充满误导性移动部分直觉的影响。

计算不同于数学。实际上，数学是关于正式语言的，通常是不可判定的，也就是“不可计算”（做出决策和证明也是计算的同义词）。不过，我们对数学的所有探索都是计算性的。计算意味着完成所有的步骤，从一个状态转变为另一个状态。

计算改变了我们对知识的理解。

知识描述的不是合理的真实信仰，而是捕捉观测物体之间的可见规律的局部最小值。知识从来都不是静态的，而是随着不同世界观的状态空间不断变化。

我们将不再教自己的孩子什么是真相，因为他们和我们一样，也不会停止改变自己的想法。我们将会教他们如何有效地改变想法，如何充满好奇心地探索永无止境的世界。

越来越多的物理学家开始意识到，“宇宙不是数学的，而是计算的”，以及“物理学主要是为了寻找可以重现观测结果的算法”。不可计算的数学概念（比如连续的空间）的转变为我们带来了新的进展。

气候科学、分子遗传学和人工智能都是计算科学，而社会学、心理学和神经科学不属于此类，后者似乎仍然困惑于原理和研究对象之间的矛盾，并且正在致力于寻找社会、行为、化学和神经上的规律，但这些学科真正应该寻找的是计算规律。

万物皆计算。