4、计算机科学中的交互与观察：零知识证明、因果推理与双模拟的启示

计算机科学中的交互与观察：零知识证明、因果推理与双模拟的启示

在计算机科学的广阔领域中，有三个关键概念——零知识证明、因果推理和双模拟，它们揭示了一个重要的观点：交互比观察更强大。

交互与观察的本质区别

观察是指利用输入数据，可能结合一些易于处理的计算，且观察者不会对数据来源产生影响。而交互则是在观察的基础上，增加了对数据来源产生影响的行动，形成一个闭环反馈。

许多研究者都认为交互比观察更具力量。交互的概念与反馈紧密相连，反馈在工程系统中有着悠久的历史。早在20世纪20年代，贝尔实验室的哈罗德·布莱克就发现负反馈可以弥补当时放大器的不足。二战期间，维纳将反馈用于防空炮的自动瞄准和射击，并创造了“控制论”的术语。如今，反馈在众多工程系统中广泛应用，交互式系统超越了图灵 - 丘奇计算单独所能达到的范畴。

从心理学的具身认知理论来看，心灵并非与身体和所处环境分离，而是大脑与环境相互作用的结果。认知个体不是环境的旁观者，而是包含身体和环境的反馈回路集合，是一个交互式系统。

零知识证明：交互的巧妙应用

零知识证明由戈德瓦塞尔和米凯利首次提出，它是交互式证明的一个实例，将随机性和交互性结合在一起。可以把它想象成一个有两个参与者的游戏：证明者（梅林）和验证者（亚瑟）。验证者亚瑟的计算能力有限，只能进行在现代顺序计算机上能在合理时间内完成的计算。

用一个洞穴的故事可以很好地理解零知识证明。假设梅林知道一个重要的密码，他想向亚瑟证明自己知道这个密码，但又不想让亚瑟能向其他人证明梅林知道密码。在这个故事中，有一个奇特形状的洞穴，入口隧道分叉为A和B两条隧道，两条隧道都是死路，但中间有一扇只有梅林知道密码才能打开的门。