作者：刘青

图书名称：《计算机科学技术知识面面观---小白和老鸟的计算机科学对谈》

图书类别：科普图书

出版社：花山文艺出版社

出版时间：2019年2月

ISBN编号：ISBN 978-7-551-2674-8

作者简介：刘青，1982出生，河北石家庄人，信息学硕士、工程师。赴德国留学工作多年，参与了法国、澳大利亚、德国等国多项工业软件研发工作，对信息学理论及计算机技术有较深造诣，现在大学任教，讲授《计算机技术和信息学基础》、《电子政务和云计算》、《ERP系统原理与技术》等多门纯英语或双语计算机及信息管理专业课程。

2012年起参与科普工作，先后承担及作为主要成员实施了多项省市级科普项目，与河北科普网、河北少儿科学画报合作开发研制的科普网站、科学展教品、动漫作品等取得了很好的社会反响。

内容简介：本书通过中学生许小白的视角，讲述了他和来自未来世界的机器人贝塔猫相遇相识并一起探索计算世界，从一个沉溺手机和游戏的学生成长为一个有志少年的故事。在紧张刺激的探险故事里循序渐进的向读者揭示计算机的前世今生，潜移默化地把计算机科学知识融在一个个故事里，让青少年读者能够轻松愉快地学习到一些知识的同时，激发他们探索计算机科学的兴趣。

图书插图配图：

图2-7 差分机

图3-4 受电弓式打孔器

图3-7做为《科学美国人》封面的打孔系统

图5-4 安装CPU2

图6-8印刷电路上的三极管

图6-11 0和1组成的HELLO

图7-5 硬盘的扇区

图10-3 栈的PUSH

创新点：本书探索性使用科幻手法、对话体形式进行科普图书创作。不拘泥于知识的简单陈述，通过身临其境的故事和实践环节，构建趣味性的学习过程，激发读者的学习兴趣。创造性的建立了大纵深的计算历史观，让读者潜移默化的获得计算机发展的全景式概念，填补了国内此类图书的空白。

图书获奖情况：此书为2015年河北省科学技术厅科普原创资助专项项目。

图书序言及第一章内容：

前言

1992年夏，在一间精心布置的教室里，一群四、五年级的将代表所在学校参加竞赛的孩子们围着一台像两个冰箱大小的、嗡嗡作响的神秘机器，好奇地边看着它那笨重的显像管式屏幕上的绿色画面和闪烁着的黑色光标，边入神地听着老师讲解它的非凡能力，这就是作者对“计算机”形成的第一印象。直到今天，作者还清楚记得老师在讲解过程中的那种敬畏之情，这种态度在相当长的时间内深深地影响了作者对计算机的观感。

第二个对“计算机”形成的深刻印象发生在作者去国外读书时。那是在大学上的第一节计算机课，老师对我们所有人问了一个问题：“计算机聪明吗？”作者被这个问题问住了，下意识地想说“聪明”，但是又有所怀疑，这才发现自己从小学起参加计算机竞赛，学习了这么久的计算机，居然说不出一个让自己信服的答案。而老师的答案到现在还记忆犹新：“计算机是愚蠢的，聪明的是人。”

从求学到工作，算起来跟计算机打交道有将近三十年了，计算机是聪明还是愚蠢，两种态度不断地冲突和反复，两者都有足够多的例证，经历了否定之否定的过程，开始有一些新的认识，这些认识汇聚到一起成为这本书的构想。

这个把认识变为书的过程很漫长，中间也经历过很多次自我怀疑。非常感谢河北省科学技术厅科普专项的支持以及项目负责人冯会洲老师的信任，没有这个项目平台，这本书也许永远停留在构想上。感谢李宗民老师、边存国老师和张焕景老师从百忙之中抽出时间对该项目进行指导和帮助。还要感谢为此项目默默付出的许丽、俞翔、姜斌、盛浩江、罗嘉锐，谢谢大家为本书的出版做出的贡献。最后要感谢我的家人，没有你们的陪伴、支持和牺牲，这本书很难成功面世。

这本书是面向广大青少年读者的一本科普读物，以讲故事的形式呈现，故事的主人公许小白是一个普通的初中生，他对学习并没有特别的兴趣，大量的时间都花在了玩手机和游戏上，成绩也很一般。一次偶然的机会，小白认识了一个好朋友老鸟贝塔猫，随后跟着他一起展开了一场对计算世界的探险，在经历了很多事情后，小白成长为一名对计算机科学和技术充满兴趣的有志少年。

全书共分为十六个部分，除去《引子》外的每一章都是相对独立的，专门讲解计算机的某一方面知识。读者既可以从第一章开始依次阅读，也可以按照自己的兴趣从某一章开始阅读，遇到感兴趣的问题再转到相关的章节。

希望本书可以让读者减少对计算机科学与技术的畏难情绪，超越层出不穷的技术名词、炫目的动画效果、纷繁的软件程序，透过现象看一看计算机科学与技术的一般规律和知识，了解一下人类在计算机科学与技术领域经历的壮丽征程，缅怀计算机发展过程中的伟大先驱，增加自己的感性和理性认识。如能达此目的之万一，作者幸甚！

作者才疏学浅，对计算机科学与技术的了解也只是一鳞半爪，错误疏漏在所难免。真诚地希望各位读者不吝赐教。

最后衷心希望本书能够得到广大青少年朋友的喜欢，对他们的成长提供一些营养。

刘 青

2018年12月于石家庄

贝塔猫和计算世界

2017年5月24日，这天是许小白13岁的生日，本该开心度过的一天却因为他这次糟糕的数学考试成绩抹上了浓浓的阴影。心仪已久的生日礼物---那台高配版新手机是肯定泡汤了，吃晚饭时还得听妈妈不住口的唠叨，小白回到了自己的房间，闷闷地打开电脑，戴上耳机，又打开了最近常玩的那款网游。

“我的世界，我来了。”

进入熟悉的界面，发现有一个玩家在朝他打招呼，让他一起组队打副本。看到这个玩家的等级，小白心动了，那个副本一直没通关，每次都惨遭BOSS狂虐，就恨没有合适的搭档，不怕神一样的对手就怕猪一样的队友嘛。这次这个看上去还行，就是网名有点讨厌——老鸟师父。小白就讨厌自称老师啊师父的人，在学校已经受的够够的了，这个家伙居然敢称师父。小白嘿嘿一声，兴奋起来了，“狂妄的家伙，来就来，让你看看我的厉害！”

很多年以后想起这个时刻还让小白觉得神奇， 当时他无论如何也想象不到自己即将要经历的一切是怎么神奇地改变了自己一生的轨迹。

第一节 贝塔猫师父

小白傻了！

他从没见到操作这样神奇的人，所有的控制都恰到好处，每一个技能的释放时机秒入峰巅，光是看就是一种享受了，这个超难副本居然以一种行云流水的方式完成了。

小白就这样和老鸟玩到了一起，越混越熟。后来，小白还发现，这人不但会玩好多的东西，还有特别惊人的记忆力，用洪荒之力来形容都有点儿不够。小白心里还真有一点佩服他。

认识了老鸟后的一天，老师布置了数学作业，还说明天上课会找人上黑板前作答，接着有意无意地瞟了小白一眼。小白顿时感觉不好了，回到家里看着讨厌的数学作业抓耳挠腮，丢人丢不起啊！何况还是在全班同学面前！再说，老爸已经答应只要下次数学考试考得好，新手机还有的商量。不容有失，不容有失! 这时他灵机一动的忽然想到，为什么不问问老鸟呢，也许他也懂点数学呢，于是到了这天晚上，小白装作漫不经心的问老鸟可不可以帮个小忙，结果他非常爽快地答应了，还清楚地给小白讲解了题目。第二天小白在课堂上做的很好，看到同学们的惊讶目光，他感到很得意。

就这样，小白遇到不会做的就向老鸟请教。一天下午，小白又被一道难题卡住了，照老规矩，在QQ上联系到了老鸟，很快问题就轻松解决了。

于是小白夸起了老鸟。

“老鸟，你怎么这么厉害，游戏玩的好，还懂的那么多，最重要的是数学还那样好！”

“小白，你想不想成为我这样的人呢？”

“前两项还行……”小白道：“数学我可来不了，我最讨厌数学、计算和数字这些东西了。”

“真的吗，可我看你倒是和这些东西挺有缘的，你不是一天到晚都和计算机器泡在一起吗？”老鸟发了个笑脸说道。

“我哪儿有，不就是用电脑和手机上上网，玩玩游戏吗？”小白耸耸肩。

“我说的不是你的电脑和手机，我说的是我。”老鸟很快回复了过来。

“啊？！老鸟你别逗了！”小白差点一口水喷出来：“难道你想说你是机器人，从22世纪过来特意来找我的？哈哈哈！”说完他就笑了。

老鸟沉默了好一阵，才发话：“小白其实你还真说对了，我确实是类人智慧机器人，只是我不是从22世纪，而是从另一个维度来到这里的，我的使命是找人和我一起来完成一项秘密任务。”

小白瞪大了眼睛：“你还来劲了，我不相信，除非你证明给我看！”

老鸟发出一个笑脸：“小白，看来你是不会怕我的了，那我就露面让你看一下吧。”刚说完，忽然，计算机的屏幕闪烁了一下，接着屋子里金光闪烁，感觉整个屋子都像是失去了质量，变得飘飘忽忽的，小白觉得胃有点儿难受，头也晕了起来，他抓住椅子的把手，心里想，什么情况？

过了一会儿，金光收敛，屋子的中间站着一个人……不对！站着一只大怪鸟，身子好像一只胖猫，跟鹦鹉一样的头，眼睛上还戴着一副墨镜，这只怪鸟说：

“你好! 小白！”

小白一向胆子大，这回也吓得不轻，他一屁股坐到了地上。

“有妖怪！”小白大叫起来。

“喵呜！”大怪鸟也大叫起来，“哪里有妖怪？”

看到这只大怪鸟惊慌失措的样子，小白扑哧笑出了声。

“找谁呢，我说的就是你！”

大怪鸟摘下墨镜瞪圆了眼睛：“我怎么会是妖怪，哦，对了，我整理一下你再看啊。”说着，大怪鸟一伸手把“头”摘了下来，又吓了小白一大跳，摘完鸟头后下面一张猫脸露了出来，也戴着一副墨镜。

“这回好多了吧。”大怪鸟得意地说道。

小白晃晃头：“看起来还是个妖怪！你真是老鸟？”

“是我，而且我才不是妖怪！我是智慧类人猫形计算机器人。”

小白目瞪口呆，掐了自己大腿一把，感觉到很疼：“这是真的？”

老鸟捋捋胡子讲道：“当然是真的！就像刚才说的，我来你们这个时空是为了完成一项秘密任务的。”

现在小白已经不再害怕了，反而开始有一点点兴奋,他跳了起来开始发问：“你真的是机器人吗？你住在哪儿啊，你平时爱吃什么，你明明是猫为什么管自己叫老鸟？”

老鸟说：“小白，那些问题可以稍后慢慢告诉你，让我们先回到今天的主题吧。”

它忽然变得严肃了起来：“小白，你愿不愿意帮我完成我的任务呢？”

小白大大咧咧的笑笑，坐回椅子上说：“帮忙当然可以，看在你帮我的情分上，这点儿面子我还是要给你的。但是我现在必须先弄清楚你是谁，要不然我没法相信你。”

老鸟捋捋胡子：“这个问题很简单，我的编号是JSJX21582916ß，我的真名叫做贝塔猫，我的身份是计算世界的一名教官。你愿意叫我贝塔猫还是像以前一样叫我老鸟，随你高兴。”

“这些太复杂了，我也不知道你是啥，我看我以后就叫你师父吧。”小白歪着头接着问道：“你刚才说你是从另一个维度来的，那是哪里？”

“这个可以告诉你，不过你想不想直接用自己的眼睛去看看啊？保证有意思。”

“这不可能啊，我妈看着我，现在根本出不了门。”

“不用出门，你只需要闭上眼睛就行。”

小白犹豫了一下，闭上了眼睛。

耳边传来了老鸟的大喊声：

“贝塔贝塔，抽象穿梭！”

随着一道金光，两个人消失的无影无踪。

第二节 计算世界

“妈呀！”

小白睁开眼的一瞬间就吓得赶快低头猫腰，一把大算盘擦着头皮飞掠而过。等眼睛适应了以后，小白好奇地打量着四周。

这是一个很独特的地方，天空是浅白色的，空气的味道很清新，稍微有点儿凉。头顶有很多奇奇怪怪的飞行物，那些东西有的小白认识，有的不认识。向下一看，发现原来自己悬停在半空中，离脚下的地面还有几百米，地面呈现淡黑色，能看到一些房子。地面上还有道路和河流从脚下延伸到远方。在道路的尽头有一座高山，高山上生长着一颗巨大的乔木，树冠铺天盖地，树身上还发着光，非常壮观。

贝塔猫捋捋胡子，看着四处张望的小白说道

“这里是另一个维度，存储着人类世界所有与计算的相关信息，它的名字叫做计算世界。”

听说这个奇怪的世界是什么计算世界，小白收敛笑容皱起眉头。

“小白，你不喜欢这里吗？”

“那倒谈不上，只是一听到计算好烦人，又跟数学扯上关系了，我最讨厌数学那些繁琐的步骤和公式，真不知道学这个干什么？”

贝塔猫扶了扶墨镜，它完全没有责怪小白的意思，反而笑了起来:

“小白你知道吗,在不远的将来，人们已经不再需要记忆你所烦恼的步骤和公式了，不仅如此，计算机会把很多原来对人来说复杂繁琐的工作都替代了，人们可以把精力用在更有创造性的工作上。”

小白似懂非懂地点点头：

“哦哦，这听起来倒是不错，我欢迎这样的发展。”

贝塔猫接着说：“小白，我觉得你会是计算世界的有缘人的，来，在开始我们的任务前，我要给你介绍一个小朋友。说着它伸出右爪比放在嘴边打了一声呼哨，天上掠过一道白光，小白眼前一花，一块奇怪的平板电脑出现在面前，它有手和脚，在板面上显示出一张笑脸。

“这是小白板，它是计算世界的向导。”

小白板围着小白跑了两圈，好像是在辨认着什么。然后白板出现了一行字：“你好！小白！欢迎来到计算世界，请跟我一起念……Hello World！”

“哦哦，好神奇，它怎么知道我叫小白？”小白摸摸小白板。

“它知道的事儿还多着呢。好了，咱们办正事要紧，拜拜，小白板，下次再找你。”

小白板很不满意的显示出一个哭脸，接着显示：“拜拜，小白！”然后一道白光闪过不见了。

贝塔猫转过脸来说：

“好了，今天你第一次来，我先带你转转，参观一下。”

“好呀好呀！”小白高兴起来：“可以开始玩了！”他心想，只要不提计算啥都好商量。

贝塔猫忽然起飞了，嗖的一下飞出去几十米远，小白傻了眼，大喊道：“别走，我咋办啊？”

贝塔猫拍了拍脑袋,飞了回来：“抱歉抱歉，小白，忘了给你这件法宝了。”说着贝塔猫把左爪一伸，不知从哪儿抓出来一根小木杖递给了小白：

“它叫做计算之杖，好好收好它，你接下来的任务是离不开这根木杖的。

小白认真打量这根木杖，木杖顶端是一个淡红色的圆珠，杖身上有一排浅白色的节点，杖的下面是一个把手，他试了试，还挺趁手的。

接着贝塔猫教了小白几个手势来控制自己在空中的姿态，小白很快学会了窍门，挥挥小木杖，兴高采烈地飞了起来。由贝塔猫领路，两人一起向上直接飞进了那一大片飞行物之中。

飞行物们让开了一条通道，两人又飞了一会儿，上方出现一座巨大的空中岛屿，岛屿上面全是整齐平整的草皮，四周环绕着七彩的光带，看起来好像都是由数字0和1组成的。在贝塔猫带领下，两人落到了草皮上。这时那些飞行物们围拢了过来，在岛边保持着一定距离，缓缓地漂浮着。

“小白，这里叫做历史平台。围绕着这座平台漂浮着的，就是人类计算机科学和技术发展历史上出现过的所有的计算工具，每当有新的工具在人类世界的维度出现，在这里也会同时被加入进来，现在总数已经超过十万种了。”

“哦哦！看起来还真壮观！为什么有这么多种类的工具啊？”

“因为讨厌繁琐的步骤和公式的可不只你一个哦，从古至今的伟大数学家和工程师们都跟你有一样的烦恼。”

“啊？我还以为学霸们根本没有这个问题呢。”

“恰恰相反，有很多伟大的科学家和工程师用心研究怎么来帮助自己和别人避免这些繁琐工作，怎样才能又快又好又方便地对数据进行处理，所以才会有各种计算工具陆续被发明出来！这就像我们计算世界的一句名言说的那样：计算工具是为了帮助人更轻松地解决问题而存在的！”

小白总是嫌计算麻烦，而这一点也被他当做自己学不好数学的理由，但是从没想过原来有那么多天天和计算打交道的人也和自己一样啊，他生平第一次开始对计算这件事觉得好奇了，

“那么怎么才能把那么烦人的事情变得轻松呢？”

贝塔猫捋了捋胡子，仰天大喊了一声：“贝塔贝塔，定！”听得轰隆一声巨响，所有飞舞的东西都悬停了下来。

贝塔猫回过头来说：“小白，你问了一个很大的问题，我暂时还没法让你简单的获得答案。你自己去在这些工具中挑选几样你觉得好玩的吧，等你挑完我拿它们来给你解释。”

小白点点头，操作着木杖飞了起来，他好奇地打量着这些工具，穿行在其中， 摸摸这个， 捅捅那个， 一会儿功夫， 小白抱着几件东西回来了，他兴奋地说道：

“师父，我收集了三件工具。”

“不是三件，是四件。还加上你的手。”

“你说手？”

“当然了，手正是人类第一件计算工具,你忘了计算的时候可以用手指帮忙吗？”

“哦，这么说也对。”小白点点头

贝塔猫补充道：“手指头可并不简单呐，历史上最发达的用手指计算的系统就是我们中国人发明的，单手可以轻松完成1到10所有数字的表达，双手累加可以一直数到10亿。不过用手指头计算就意味着手被占用了，这很不方便，所以今天的手只是辅助我们做一些简单计算，我们还要解放手让它做更重要的事。”

说完，贝塔猫扫了一眼小白选的工具，点了点头：“你选的三件都很重要，除了它们还有三件也很重要的，我来帮你选！”

贝塔猫挥了挥手，又有三件工具飞了出来，和之前的三件排成了一排。

小白仔细看了看这六件工具，左边顶头是一个丝织的布袋子，上面绣着龙飞凤舞的两个金字，里面好像插着一些筷子状的东西，随着布袋子的飞舞发出哗啦哗啦的声音。挨着布袋的是一块大理石板，这块板子很大，感觉上有两张课桌那么长，板子上划着线，线的两侧写着歪七扭八的字母，环绕板子飞舞着一堆圆圆的石头。然后是一把算盘，就是刚才差点削到小白的那把，红色的算盘框里有一排一排黑色的珠子。第四件工具是一把构造很复杂的尺子，上面密密麻麻刻满了刻度。最后两件工具一件比一件大，一个是由很多很多铜柱子和铜齿轮构成的大机器，一看就让人眼晕。另一个是一条若隐若现的带子，带子上面悬浮着一个方形的金属块，金属块顶上还有很多牌子整齐的码在一个筐里，奇特的是这条带子看不到头也看不到尾。

正看得兴趣盎然的时候，忽然听到遥远的天空传来妈妈的声音：“小白，小白！你跑哪儿去了？吃饭了！” 小白吓了一跳，赶紧告诉贝塔猫：“今天不能再玩了，得赶快回去了。”

贝塔猫耸耸肩，念道：“贝塔贝塔，现实世界！”小白眼前一花，感觉双脚落到了地面上，仔细看看正是自己的房间。这时耳边响起了贝塔猫的声音：“小白，今天先到这里，咱们后会有期！还有好多好玩的等着你呢！”