计算机科学中的逻辑应用

摘 要目前计算机科学的发展日新月异.在成就的背后,逻辑学是推动计算机科学前进的主要动力.我们总结了计算机智能化革命中存在的逻辑问题,对计算机未来的发展做了一个展望.计算机科学是以逻辑学为根基的,所以计算机的发展和智能化革命中瓶颈问题的突破有赖于逻辑学的发展和突破,因此研究逻辑学在计算机科学中的应用有重要的意义,应该引起重视.

关 键 词计算机科学逻辑应用研究

中图分类号：TP331文献标识码：A

1计算机电路设计中的逻辑应用

数理逻辑在计算机硬件设计中的应用很突出,数字逻辑是计算机科学中的重要理论,它在很大程度上起源于数理逻辑的命题与谓词演算.用命题中关联词的运算规律把高低电平表示的信号之间的运算与二进制数之间的运算联系起来,使我们能用数学的方法解决电路设计问题,这样也会让整个设计过程变得更加直观、简洁和系统化.数字部件的设计主要应用的是数字逻辑,数字逻辑以组合逻辑与时序逻辑为原理,以数理逻辑中的命题演算为基础.在指令集的基础上设计诸如寄存器、加法器、移位器和控制器等数字部件的逻辑功能.人们用组合逻辑和时序逻辑完成数字逻辑部件的设计工作后,还需要通过控制逻辑来设计数据通路,利用硬件描述语言实现指令系统的子集和计算机功能部件的对应工作,这样才算完成了计算机硬件功能性的核心部分,并且要保证能在其上面运行简单的汇编程序.

2计算机语言中的逻辑应用

计算机必须是在硬件基础上,和为了让硬件运行编的程序软件结合起来才能实现算法.所以计算机软件和逻辑之间也有着直接或间接的关系.计算机是由逻辑电路组成的,而逻辑电路是以布尔代数为基础的,命题逻辑系统又属于布尔代数的一种,通过转换符号后,命题逻辑运算可以变成布尔代数的演算.所以计算机硬件和逻辑的这种关联也直接导致了计算机软件和逻辑之间密不可分的联系.编程最终形成算法,算法依赖于计算机功能,现实的电脑操作是在基本的逻辑运算的基础上,生成算法,并最终用最基本的运算元代替一般的计算.

计算机语言系统是由符号组成的形式化语言体系,逻辑语言系统也是一种符号化的形式化语言体系,所以它们有一定的相似性.如形式系统中的命题演算和谓词演算就是两个很好的说明.在计算机语言中,如科学计算用的语言,数据管理用的语言,开发和设计系统和应用软件用的C语言,还有可视化编程用的语言等都是一些符号的集合,它们能决定哪些符号序列有意义,有自己的形成规则；有规定了语句间关系的自定义的运算符；有自己的变形规则.计算机语言系统非常关心的问题就是系统的可靠和完全性,结构的相似性说明了计算机语言与逻辑语言是相通的,所以逻辑学研究取得的方法和成果可以用到计算机中,为计算机语言的发展铺平道路.

3计算机程序中的逻辑应用

随着各种不同计算机语言的出现,各种各样的程序也应运而生,于是也就出现了各种各样的软件,从而实现让计算机为我们怎么写作的目的.计算机软件是由计算机语言和程序组成的,计算机程序可以说是计算机的灵魂.在使用计算机时,必须先进行程序设计,将推理和计算的过程全部写入程序,输入计算机,然后机器运行.因此如何编写出正确的程序,较快地减少和纠正程序中的错误就非常重要,而这些内容,从本质上来说就是逻辑学问题.

程序逻辑是CPU设计的前期工作,CPU设计只是编制程序逻辑后的设计工作.在田志忠的“未来中国真正的电脑是啥样?”一文中这样写过：“编写中文数字式发散系统闭环程序逻辑代码.因为,拥有了这个代码,才会有中国的操作系统,也才有真正的中国心―CPU,没有自己程序逻辑的CPU,功能扩展必定缓慢,因为,CPU的设计与制造,就是一个程序逻辑的编写与印刷问题.”第二,发散式系统闭环程序逻辑编写成功后,计算机就会永远告别病毒,因为,这个程序逻辑与现在世界上存在的程序逻辑完全不同,其程序运行的过程,同时也是一个自我验证、自我纠错的过程.第三,现在的操作系统,其程序虽然能够做到同步互动,但是,一般而言却缺少程序逻辑的反向运行能力,而中国将来的程序逻辑代码,一定是既能同步互动,又能同步异动,同时,在同步互动或同步异动过程中,其程序逻辑具有反向运行的能力.这种程序逻辑,我们称为混沌式发散系统闭环程序逻辑.也就是说,人工编写的程序逻辑,具有人类的思维能力,同时可以与人类思维同步互动,比如说对话交流,共同思考一个问题.

4结语

综上,计算机科学中逻辑应用问题的研究有很重要的现实意义和战略意义.第一,未来计算机的智能化革命中,硬件和软件都需要更新,硬件和软件的革新都需要逻辑学做基础.第二,未来计算机智能化革命中有很多的瓶颈问题,都有赖于逻辑学研究的突破来解决.第三,同样,计算机科学的发展也促进了逻辑学的发展,它们是相辅相成的.很多逻辑学的分支都是应计算机科学的需要而产生的,可以说计算机科学间接也直接促进了逻辑学的发展.所以研究逻辑学在计算机科学中的应用问题有重要的现实意义和战略意义,有宝贵的应用价值和广阔的应用前景.