小博——13岁的少年,对计算机世界毫无兴趣。
罗嘉宏、王永福——中国科学技术大学学生Linux用户协会(以下简称“协会”)核心会员,从小就喜欢探索计算机世界。
这天,罗嘉宏、王永福接到了一项“任务”:为小博“充能”。
该怎么做呢?“兴趣是最好的老师。”他们商议,从自己最擅长、最喜欢的Linux系统入手。
为了让小博理解什么是Linux系统,罗嘉宏、王永福利用人工智能DeepSeek,生成了一段“推荐文案”——“别被‘命令行’吓到!想象一下,你可以在这个系统里,用一个指令定位到误删的文件,或者让电脑帮你抢演唱会门票,这是属于技术宅的浪漫。”
然而,收到该“广告”的小博反应平平:什么“技术宅的浪漫”?听不懂,不想听,没兴趣。
“浪漫充能”不行,那就试试互动游戏!
在协会招新时,罗嘉宏改编过一款非常受欢迎的小游戏。一开始,计算机会给出5位或8位的算式,如3×4+5=17,9-2+9=16,并给出一个不完整算式,玩家要通过与计算机的“交流”来摸索规律、补全算式,才算通关。
见小博听懂了规则,罗嘉宏就拿出一台商店里常见的小票打印机和一个键盘:“就用这台计算机开始你的挑战吧。”
“这是计算机?”小博很吃惊,他以为计算机都是由显示器、主机、鼠标和键盘组成,没想到还有“超常规物种”。
随后,在罗嘉宏的指导下,小博通过键盘输入心中的答案。紧接着,他看到小票打印机“吐”出一张字条,上面显示哪些答案正确,哪些答案错误……根据这些信息,小博终于补齐了不完整的算式。
“是不是很有趣?这是早期人们和计算机交流互动的方式之一,这台小票打印机其实充当着电脑显示屏的角色。”一旁的王永福笑着说。
小博瞬间变成“十万个为什么”:“为什么它会这样?原理是什么?是不是所有的小票打印机都有这样的‘潜能’?”
罗嘉宏、王永福相视一笑,要回答小博的这些问题,还得从初中化学里找答案。
在元素周期表里,硅是第三周期第14族非金属元素。它是一种黑灰色晶体,我们见到的沙子,主要成分就是二氧化硅。
硅也是元素半导体,最外层有4个电子,可以组成复杂的结构。如果掺入数量可控的杂质,就可以形成P型和N型相邻的半导体。两种半导体之间的过渡区是P-N结,可以构成晶体管,而少数的晶体管就能构成逻辑门——它是集成电路的基本组件,可以实现简单的加减计算或逻辑运算。如果把逻辑门一步步升级,就能组成更复杂的集成电路,最终形成CPU(中央处理器),也就是一块小小的芯片。
不过,要让小票打印机化身显示屏,光有芯片还不行,还需要一个“大管家”:电脑操作系统。
作为常见的电脑操作系统之一,Windows系统用起来虽然便利,却有个特点——爱“大包大揽”,用户只能使用固定的桌面布局、统一的按键操作、统一的电脑模式,无法实现“个性化定制”。为了逃离“被包办的命运”,很多计算机爱好者选择了Linux系统。在这里,他们可以自己编写程序,让操作系统更符合自己的使用习惯。罗嘉宏正是通过Linux系统,让小票打印机按照他的需求进行调度,完成“计算机显示屏”的任务。
“不只是小票打印机,早晨起来,我们通过简单手势就能打开智能电器,诸如让电灯亮起、窗帘打开——这些程序可能都是由Linux系统编写的;我们对着一台室内健身器材跳绳,传感器会自动收集动作数据,这些传感器背后,也可能有Linux系统在统筹安排。”
小博惊奇道:“这么说,Linux系统虽然看不见、摸不着,生活中却处处都有它的身影。”
罗嘉宏和王永福点点头,这就是Linux系统的优势所在——
标准的Linux系统具有开放性、稳定性、可移植性,拥有强大的网络功能和全面的文件系统支持。具体来说,因为Linux系统是开放源代码的操作系统,来自世界各地的计算机爱好者都能对它进行修改和调试。他们组建线上“社区”,开发出各种使用需求,形成了各种程序文件。同时,受益于可移植性,其他用户如果想实现某个功能,就可以先去社区“挖挖宝”,说不定别人早就做出成熟的程序文件,只要移植过来就好了。
听到这里,小博跃跃欲试,提出了一个大胆的想法——在短时间内成为Linux系统玩家。
罗嘉宏和王永福对视一眼,立刻拿出一份高密度的学习计划!
在这个阶段,小博要学习用命令行直接和计算机对话,完成下载、解压、压缩文件之类的操作,学习时间设置、新建用户等系统管理的操作。
命令行是对Linux系统进行管理的命令,使用的是编程语言。小博要创建一个程序文件,输入命令行。之后,计算机语言编译器会进行编译,再在终端回复“照办”或“不对”。
如果出现的是“照办”,皆大欢喜,说明程序运行良好。如果出现的是“不对”——
罗嘉宏拿出了他为中国科学技术大学信息安全大赛设计的一道时间签到题,要求选手必须在60秒内输入各种语言的启动命令行。这是一项基本不可能完成的任务,所以当选手提交了未完成的结果后,计算机会冷冰冰地答复:passed are false,也就是“不对”。有的选手会选择重来,有的选手却发现了破题之道:将false改成true,完成签到。
当然,这只是人为设计的小玩笑,更多时候,我们看到“不对”时,就得仔细检查计算机各个命令行及数据,确认哪里出了差池。目前,Linux系统普遍使用的是C语言。但眼下,一种新兴的编程语言Rust,正被越来越多的人追捧。
王永福告诉小博,Rust语言有一个特点——它会自动检查,一旦发现程序中的漏洞,直接报错,拒绝编译。为此,王永福经常在编程时和编译器“打架”。最后,王永福选择一个“无赖”的方法,他告诉编译器:“我就要这么干。”
到了这个阶段,小博要做的不是一次操作,而是循环操作。他要设置好循环的条件判断,具体的分工需要用上更复杂的函数和脚本。最终,属于小博自己的工具逐渐形成,它可以自动运行,方便日常使用。这就像小博要折很多纸飞机,就设计一个全自动折纸飞机的流水线,并设定了重复的规则、终止的条件和详细的分工说明书。最后,这条纸飞机生产线就自己运转起来了!
到此时,小博已经是一位进阶用户了,他开始了解系统内核,学习系统的安全维护,并在实际运行中发现问题、修复问题。他还可以在社区里调用前辈的各种编程以及系统,大胆尝试自己的“灵光一动”,将它们开发出来,成为社区的一名贡献者。
充实的学习之旅结束后,小博已经对计算机世界非常感兴趣,见此情形,干劲满满。见此情形,罗嘉宏、王永福用键盘敲下一段话,与他道别——
“我们13岁时,没想过世界会发生这样的变化,我们以为DeepSeek、豆包这样的人工智能只存在于科幻小说里,不太可能实现。但如今,人工智能已经在改变我们的生活乃至整个世界。小博,你刚上初中,好好学习是最重要的事!好好学习数学,它是理工科的基础,也是更精确地描述世界的理论基础;学会用符号、算式来表达逻辑,能帮助你更好地探索计算机的世界。未来的神奇世界,正在等着你……”