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摘 要 科学研究纲领理论是当今研究科学与技术发展史的热门理论，是著名科学哲学家拉卡托斯在研究科学发展史的基础上提出来的。许多哲学家都将这一理论推广到其他学科研究领域，比如说对经济学理论研究，并且已经取得了一定的成果。本文通过研究微型计算机技术发展历史，理清计算机技术发展趋势，并试图引入科学研究纲领，以获得一些规律性的认识。
关键词 科学研究纲领 科学哲学 微型计算机
中图分类号：TP3文献标识码：A
Scientific Research on Programmes of Microcomputer
TAO Li[1], YANG Wei[1], FENG Zhidong[2]
（[1]China University of Mining and Technology（Beijing），School of Humanity and Law, Beijing 100083；
[2]Party School of the Central Committee of C.P.C.，Graduate School,Beijing 100091）
Abstract The scientific research programmes is a popular theory in the philosophy of science or the philosophy of technology, which was put forward by Lakatos and based on the history of scientific development. Many philosophers applied this theory to their academic research, such as economics field, and already achieved some results. This paper will try to make out the computer technology trends by studying the history of the micro-computer technology.
Key words scientific research programmes；the philosophy of science；micro-computer
1 拉卡托斯及其科学研究纲领
伊姆雷·拉卡托斯（Imre Lakatos）是英籍匈牙利著名数学哲学家和科学哲学家。在1970年，他出版了《否证与科学研究纲领方法论》，并较为完整地提出了科学研究纲领理论。拉卡托斯指出，任何一个著名的科学理论，不是孤立的，都是成体系的；是由一个理论系列组成的研究纲领，并且是一个具有严密内在结构的完整理论系统。
拉卡托斯认为，一个科学研究纲领存在四个有机部分：硬核、保护带以及反面启示规则和正面启示规则。所谓硬核是指每个科学研究纲领的基础理论部分或核心部分。它是“不容反驳的”，如果硬核遭到反驳，整个研究纲领就受到反驳。保护带是由许多辅助性假设构成，其任务是保卫硬核，不让硬核遭受经验事实的反驳。当理论受到经验事实反驳，即“反常”时，就可以通过更改辅助性假设来适应反驳，并使理论同时能解释新旧事实。反面启示规则和正面启示规则就是应对“反常”的手段。
拉卡托斯还认为，权衡一种科学理论是否进步的客观标准在于理论的经验内容。一种科学研究纲领，如果经过调整辅助性假设以后，它的经验内容增加了或者它能对经验事实作出更多的预言和解释，那么它就是一个进步的研究纲领。
由此我们得出这三个结论：（1）如果某个科学领域中存在某一种科学研究，那么就说明这其中存在着一个理论硬核。此硬核不可改变，一旦改变，就表明出现了新的理论体系。（2）虽然硬核不可改变，但可通过各种修改理论保护带的办法去完善硬核。（3）一个科学研究纲领是否进步在于它的预见性，换句话说，一个科学研究纲领是否进步在于它的实用性。
众所周知，现代技术越来越离不开科学发展，特别是科学思想的进步，即技术越来越科学化。计算机技术发展更是证明了这点。这为我们将科学研究纲领理论引入计算机技术研究确立了一种可能性。
2 微型计算机发展中的科学研究纲领
正如大多数近现代技术的进步是在一系列科学思想（理论）指引下，不断发展与完善那样，现代数字计算机也源于一系列理论突破。英国数学家布尔创立逻辑代数（称布尔代数），为开关电路设计奠定了数学基础。1938年，美国数学家香农，第一次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了桥梁。1945年6月，冯·诺依曼等人联名发表了计算机史上著名的“101页报告”。报告明确规定了计算机的五大部件，并用二进制替代十进制运算，使用“存储程序”以便电脑自动依次执行指令。后来人们把这种“存储程序”体系结构的机器统称为“冯·诺依曼机”。
从1945年ENIAC问世以来，经过半个多世纪的发展演变，微型计算机制造技术已经发生了翻天覆地的变化，但其设计工作原理仍是“冯·诺依曼机”原理。其核心内容是：（1）计算机硬件包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5部分。（2）计算机的指令和数据都用二进制数表示。（3）程序存放在存储器中，计算机自动执行程序中的指令。
由此，我们可以认为，微型计算机技术的硬核就是冯·诺依曼的“存储程序”原理。“拉卡托斯把基本原理称之为一个研究纲领的硬核。硬核最重要的特点是，它界定了一个纲领的特征。硬核表现为一些非常一般性的假说，这些假说形成了纲领发展的基础”。①
从二十世纪七十年代到现在，微型计算机经历了多代演进。一般按微处理器的标准划分，人们把微型计算机从开始到目前的状态分为五代。从第一代的4位微处理器一直到第五代（2001年至今）微型计算机采用的64位微处理器，这一系列的微型计算机发展史，我们可以看出，无论是微型计算机外在的接口标准技术、显示技术、输入输出设备技术还是微型计算机内部的电子电路技术与芯片制造技术都在不断更新换代，有些甚至是带有颠覆性的变化。但是，这些不断改变的技术都只能算作是“冯·诺依曼微型计算机科学纲领”中的保护带，而这些改变也只是这一微型计算机科学纲领的反面启示规则和正面启示规则。“我们必须运用我们的独创性来阐明，甚至发明辅助假说，这些辅助假说围绕该核形成了一个保护带，而我们必须把否定后件式转向这些辅助假说”。②
微型计算机技术在经过快速的发展后，逐渐遇到了一些制造工艺上的瓶颈，比如说，中央处理器(CPU)制造工艺已快到极限了。现在CPU的精密程度已达到20多纳米，不幸的是，从现代科学技术来看，纳米级程度似乎是元器件制造的终点，现在尚未找到再向下更精密地进行规模制造的技术。由此问题就是，是否继续沿着现代计算机制造模式去寻找新的制造材料？抑或是改变现代计算机制造模式即改变现有计算机科学纲领去创造新的计算机设计思路（思想）？这一切答案都只有靠计算机专家去回答。不过，按拉卡托斯的说法，一种科学纲领一旦正式确立，是不会轻易地被改变或者被取代的。
3 结语
微型计算机发展迅速关键在微处理器的不断换代。有人说，控制了CPU（中央处理器或者微处理器）发展就控制了微型计算机的发展。今天我们见到的大部分CPU都是由英特尔公司制造的。英特尔创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出了一个著名的“摩尔定律”，即：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍；当价格不变时，或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。此后的微型计算机发展事实也应验了这一定律。同时，该定律从侧面也揭示了CPU发展速度的惊人。以CPU为代表的一次次计算机革命，使人类计算机性能得到了一次次突破，而一次次突破的背后是不断的技术创新。我们不能推断出下一代下下一代计算机的能力是多么大，但我们可以肯定下一代下下一代计算机里一定包含着无数个创新。微型计算机技术的核心就是不断创新，或许从这个角度看，微型计算机科学纲领也就是不断创新。
注释
① 艾伦·查尔默斯.科学究竟是什么.商务印书馆,2007:159.
② 拉卡托斯.科学研究纲领方法论.上海译文出版社,2005:56.
参考文献
[1] 葛建梅,张玲玲.计算机科学技术导论（第2版）[M].北京:中国水利水电出版社,2008.6.
[2] 郭平,朱郑州,王艳霞.计算机科学与技术概论（第2版）[M].北京:清华大学出版社,2008.10.
[3] 拉卡托斯著.科学研究纲领方法论（第1版）[M].兰征,译.上海:上海译文出版社,2005.3.
[4] 艾伦·查尔默斯著.科学究竟是什么（第2版）[M].邱仁宗,译.石家庄:河北科学技术出版社,2002.
关键词 科学研究纲领 科学哲学 微型计算机
中图分类号：TP3文献标识码：A
Scientific Research on Programmes of Microcomputer
TAO Li[1], YANG Wei[1], FENG Zhidong[2]
（[1]China University of Mining and Technology（Beijing），School of Humanity and Law, Beijing 100083；
[2]Party School of the Central Committee of C.P.C.，Graduate School,Beijing 100091）
Abstract The scientific research programmes is a popular theory in the philosophy of science or the philosophy of technology, which was put forward by Lakatos and based on the history of scientific development. Many philosophers applied this theory to their academic research, such as economics field, and already achieved some results. This paper will try to make out the computer technology trends by studying the history of the micro-computer technology.
Key words scientific research programmes；the philosophy of science；micro-computer
1 拉卡托斯及其科学研究纲领
伊姆雷·拉卡托斯（Imre Lakatos）是英籍匈牙利著名数学哲学家和科学哲学家。在1970年，他出版了《否证与科学研究纲领方法论》，并较为完整地提出了科学研究纲领理论。拉卡托斯指出，任何一个著名的科学理论，不是孤立的，都是成体系的；是由一个理论系列组成的研究纲领，并且是一个具有严密内在结构的完整理论系统。
拉卡托斯认为，一个科学研究纲领存在四个有机部分：硬核、保护带以及反面启示规则和正面启示规则。所谓硬核是指每个科学研究纲领的基础理论部分或核心部分。它是“不容反驳的”，如果硬核遭到反驳，整个研究纲领就受到反驳。保护带是由许多辅助性假设构成，其任务是保卫硬核，不让硬核遭受经验事实的反驳。当理论受到经验事实反驳，即“反常”时，就可以通过更改辅助性假设来适应反驳，并使理论同时能解释新旧事实。反面启示规则和正面启示规则就是应对“反常”的手段。
拉卡托斯还认为，权衡一种科学理论是否进步的客观标准在于理论的经验内容。一种科学研究纲领，如果经过调整辅助性假设以后，它的经验内容增加了或者它能对经验事实作出更多的预言和解释，那么它就是一个进步的研究纲领。
由此我们得出这三个结论：（1）如果某个科学领域中存在某一种科学研究，那么就说明这其中存在着一个理论硬核。此硬核不可改变，一旦改变，就表明出现了新的理论体系。（2）虽然硬核不可改变，但可通过各种修改理论保护带的办法去完善硬核。（3）一个科学研究纲领是否进步在于它的预见性，换句话说，一个科学研究纲领是否进步在于它的实用性。
众所周知，现代技术越来越离不开科学发展，特别是科学思想的进步，即技术越来越科学化。计算机技术发展更是证明了这点。这为我们将科学研究纲领理论引入计算机技术研究确立了一种可能性。
2 微型计算机发展中的科学研究纲领
正如大多数近现代技术的进步是在一系列科学思想（理论）指引下，不断发展与完善那样，现代数字计算机也源于一系列理论突破。英国数学家布尔创立逻辑代数（称布尔代数），为开关电路设计奠定了数学基础。1938年，美国数学家香农，第一次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了桥梁。1945年6月，冯·诺依曼等人联名发表了计算机史上著名的“101页报告”。报告明确规定了计算机的五大部件，并用二进制替代十进制运算，使用“存储程序”以便电脑自动依次执行指令。后来人们把这种“存储程序”体系结构的机器统称为“冯·诺依曼机”。
从1945年ENIAC问世以来，经过半个多世纪的发展演变，微型计算机制造技术已经发生了翻天覆地的变化，但其设计工作原理仍是“冯·诺依曼机”原理。其核心内容是：（1）计算机硬件包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5部分。（2）计算机的指令和数据都用二进制数表示。（3）程序存放在存储器中，计算机自动执行程序中的指令。
由此，我们可以认为，微型计算机技术的硬核就是冯·诺依曼的“存储程序”原理。“拉卡托斯把基本原理称之为一个研究纲领的硬核。硬核最重要的特点是，它界定了一个纲领的特征。硬核表现为一些非常一般性的假说，这些假说形成了纲领发展的基础”。①
从二十世纪七十年代到现在，微型计算机经历了多代演进。一般按微处理器的标准划分，人们把微型计算机从开始到目前的状态分为五代。从第一代的4位微处理器一直到第五代（2001年至今）微型计算机采用的64位微处理器，这一系列的微型计算机发展史，我们可以看出，无论是微型计算机外在的接口标准技术、显示技术、输入输出设备技术还是微型计算机内部的电子电路技术与芯片制造技术都在不断更新换代，有些甚至是带有颠覆性的变化。但是，这些不断改变的技术都只能算作是“冯·诺依曼微型计算机科学纲领”中的保护带，而这些改变也只是这一微型计算机科学纲领的反面启示规则和正面启示规则。“我们必须运用我们的独创性来阐明，甚至发明辅助假说，这些辅助假说围绕该核形成了一个保护带，而我们必须把否定后件式转向这些辅助假说”。②
微型计算机技术在经过快速的发展后，逐渐遇到了一些制造工艺上的瓶颈，比如说，中央处理器(CPU)制造工艺已快到极限了。现在CPU的精密程度已达到20多纳米，不幸的是，从现代科学技术来看，纳米级程度似乎是元器件制造的终点，现在尚未找到再向下更精密地进行规模制造的技术。由此问题就是，是否继续沿着现代计算机制造模式去寻找新的制造材料？抑或是改变现代计算机制造模式即改变现有计算机科学纲领去创造新的计算机设计思路（思想）？这一切答案都只有靠计算机专家去回答。不过，按拉卡托斯的说法，一种科学纲领一旦正式确立，是不会轻易地被改变或者被取代的。
3 结语
微型计算机发展迅速关键在微处理器的不断换代。有人说，控制了CPU（中央处理器或者微处理器）发展就控制了微型计算机的发展。今天我们见到的大部分CPU都是由英特尔公司制造的。英特尔创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出了一个著名的“摩尔定律”，即：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍；当价格不变时，或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。此后的微型计算机发展事实也应验了这一定律。同时，该定律从侧面也揭示了CPU发展速度的惊人。以CPU为代表的一次次计算机革命，使人类计算机性能得到了一次次突破，而一次次突破的背后是不断的技术创新。我们不能推断出下一代下下一代计算机的能力是多么大，但我们可以肯定下一代下下一代计算机里一定包含着无数个创新。微型计算机技术的核心就是不断创新，或许从这个角度看，微型计算机科学纲领也就是不断创新。
注释
① 艾伦·查尔默斯.科学究竟是什么.商务印书馆,2007:159.
② 拉卡托斯.科学研究纲领方法论.上海译文出版社,2005:56.
参考文献
[1] 葛建梅,张玲玲.计算机科学技术导论（第2版）[M].北京:中国水利水电出版社,2008.6.
[2] 郭平,朱郑州,王艳霞.计算机科学与技术概论（第2版）[M].北京:清华大学出版社,2008.10.
[3] 拉卡托斯著.科学研究纲领方法论（第1版）[M].兰征,译.上海:上海译文出版社,2005.3.
[4] 艾伦·查尔默斯著.科学究竟是什么（第2版）[M].邱仁宗,译.石家庄:河北科学技术出版社,2002.