學(xué)習(xí)電腦信息計(jì)算性思維

Page3計(jì)算性思維微軟亞洲探討院：您能簡潔介紹一下什么是計(jì)算性思維嗎？

JeannetteWing：在我看來，計(jì)算性思維事實(shí)上是一個(gè)思維的過程。計(jì)算性思維能夠?qū)⒁粋€(gè)問題清晰、抽象地描述出來，并將問題的解決方案表示為一個(gè)信息處理的流程。它是一種解決問題切入的角度?，F(xiàn)實(shí)中針對某一問題你會發(fā)覺有很多解決方案的切入角度，而我所提倡的角度就是計(jì)算性思維角度。計(jì)算思維我認(rèn)為它包含了數(shù)學(xué)性思維和工程性思維，而其最重要的思維模式就是抽象話語模式。

2006年，我就在《美國計(jì)算機(jī)學(xué)會通訊》上發(fā)表了《計(jì)算思維》（ComputationalThinking，也稱計(jì)算性思維）一文，將計(jì)算思維作為一種基本技能和普適思維方法提出。它的運(yùn)用將引導(dǎo)計(jì)算機(jī)教化工作者、探討者和實(shí)踐者去推動社會變革不僅僅限于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，例如當(dāng)前各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中面臨的大數(shù)據(jù)問題，都須要依靠于計(jì)算算法，來挖掘有效內(nèi)容，這意味著計(jì)算機(jī)科學(xué)將從前沿變得更加基礎(chǔ)和普及。

微軟亞洲探討院：您是基于什么狀況構(gòu)思出這篇文章呢？

JeannetteWing：03、04年時(shí)我發(fā)覺在美國選修計(jì)算機(jī)科學(xué)本科生越來越少。當(dāng)大家看到這種狀況時(shí)都很懊喪、很郁悶也很擔(dān)憂。我覺得計(jì)算機(jī)科學(xué)并不僅僅供應(yīng)一些技術(shù)、一些硬軟件、還有系統(tǒng)，我們還供應(yīng)一種思維的模式。2006年我就寫了這篇文章（指《計(jì)算思維》），主要是說我們計(jì)算科學(xué)這個(gè)領(lǐng)域供應(yīng)的思維模式，它對全部的領(lǐng)域、職業(yè)都是適用的，都是能夠從中受益的。

此外，我寫這篇文章還有兩個(gè)緣由，一個(gè)是告知學(xué)生選修計(jì)算機(jī)科學(xué)不是簡簡潔單只學(xué)怎么編程。另外也希望通過這篇文章，吸引更多的學(xué)生來選修計(jì)算機(jī)科學(xué)的課。對于學(xué)生而言，學(xué)一點(diǎn)算法、計(jì)算機(jī)編程，抽象化的這種技巧，對于今后從商、搞法律、學(xué)醫(yī)或者是自己創(chuàng)業(yè)，都會比那些沒有學(xué)過計(jì)算機(jī)科學(xué)的人要更強(qiáng)，要更加有優(yōu)勢。這是因?yàn)閷W(xué)習(xí)抽象的語言和算法，你就會有一種新的解決問題的技能。另外有了計(jì)算性思維的人，就會知道計(jì)算實(shí)力的強(qiáng)大性，就知道比如說大規(guī)模的、或者很困難的問題，其實(shí)可以發(fā)揮一些計(jì)算的實(shí)力去解決?，F(xiàn)在大數(shù)據(jù)在任何領(lǐng)域都很火，我們只有通過計(jì)算技術(shù)這種實(shí)力，運(yùn)用超算的基礎(chǔ)設(shè)施，才能夠去解決每一個(gè)行業(yè)大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)。像生物、醫(yī)藥、金融、社科、人文、還有基礎(chǔ)科學(xué)方面，他們每個(gè)領(lǐng)域都有很多的大數(shù)據(jù)，可以從中去挖掘一些內(nèi)容，靠計(jì)算算法，還有基礎(chǔ)設(shè)計(jì)就能把這些內(nèi)容挖掘出來。

微軟亞洲探討院：怎樣推斷一個(gè)人是否具有計(jì)算性思維?

JeannetteWing：計(jì)算機(jī)性思維最重要的就是可以幫助人們在真實(shí)的狀況下解決問題。一個(gè)真正問題的實(shí)現(xiàn)，由于種種的限制，你不行能達(dá)到一種完備的抽象，抽象的過程當(dāng)中，肯定會有各種各樣的性質(zhì)。假如當(dāng)一個(gè)人遇到問題時(shí)，他會先對這個(gè)問題進(jìn)行抽象，抽象之后去對它進(jìn)行一種重新的計(jì)算性表達(dá)，然后發(fā)揮自己工程性的思維，會考慮這個(gè)問題的解決效率是不是高，表達(dá)是不是精確，那么就說明這個(gè)人的確是一個(gè)有計(jì)算性思維的人。

微軟亞洲探討院：您能否舉個(gè)例子說明計(jì)算性思維在生活中的運(yùn)用？

JeannetteWing：我就拿做飯來做例子吧。你有4個(gè)灶頭，鍋碗瓢盆的數(shù)量是一樣的。你又要做肉菜、又要做一個(gè)素菜，還要做一個(gè)甜點(diǎn)很多人都會做飯，但并不是全部人都是好的廚師因?yàn)楹芏嗳硕际菓{自己的直覺去做飯的。對于一個(gè)有計(jì)算性思維的人，他既要考慮到效果、又要考慮到正確性。在保證做出好吃的飯的同時(shí)，還考慮到諸如做葷菜的時(shí)候不要涼了，同時(shí)要做搭配的素菜。其實(shí)從計(jì)算性思維角度來說，這就是給定有限的資源，我如何去設(shè)定幾個(gè)并行的流程的問題，事實(shí)上說白了就是一個(gè)任務(wù)統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。

微軟亞洲探討院：您認(rèn)為怎樣才能讓更多的人來獲得計(jì)算性思維的實(shí)力并駕馭其方法？

JeannetteWing：我曾經(jīng)在美國國家科學(xué)基金會工作過三年，主管全部關(guān)于計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的事務(wù)，所以我有一個(gè)在全國推廣計(jì)算性思維的一個(gè)國家級的平臺。我們主要想讓大家知道，針對這些科研的群體，計(jì)算性思維對全部的工程師和科學(xué)家都是有好處的。后來我們還特地成立了一個(gè)資助的項(xiàng)目，就是對全部的工程師和科學(xué)家，假如你是在推動自己的科學(xué)探討、工程探討方面，并采納了計(jì)算性思維，我們就會給你資助。

剛才講了都是科研團(tuán)體的，教化方面挑戰(zhàn)比較多。我也是利用當(dāng)時(shí)這樣一個(gè)很好的平臺，與很多美國國內(nèi)的各種組織合作，包括我們中小學(xué)的教化組織，還有我們高校的本科組織，還有一些中學(xué)，另外還有一些專業(yè)的計(jì)算機(jī)科學(xué)的組織一起來推廣計(jì)算性思維。美國中學(xué)有一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)科學(xué)的高級資質(zhì)考試，假如你考過了這個(gè)之后，拿到這個(gè)成果進(jìn)了高校里面是算學(xué)分的。這個(gè)考試現(xiàn)在基本形式就是考你的編程，我介入之后就是和負(fù)責(zé)這門考試的組織修改了考試的內(nèi)容，現(xiàn)在不止考你編程，也包括計(jì)算性思維的一些基本原則。

其他國家像英國、愛爾蘭、新加坡，他們都是自主向他們中小學(xué)、本科生去推廣計(jì)算性思維，假如將來中國也會做這個(gè)推廣工作，我會覺得我這個(gè)幻想真是成真了。

微軟亞洲探討院：您覺得應(yīng)當(dāng)怎樣在中國推廣計(jì)算性思維？

張益肇：計(jì)算性思維一方面來說就是要考慮到你的行為就像是電腦程序一樣，可以變更的。對于北京的交通而言，其實(shí)經(jīng)常在變更。你每天在不同的時(shí)間從家里動身可以得到不同的到公司的時(shí)間。假如你有足夠多的數(shù)據(jù)，你可能會得到這樣的結(jié)論：假如我每天提早半個(gè)小時(shí)動身，我可能會提前一個(gè)小時(shí)就到公司。這樣等于把自己的行為，變成計(jì)算機(jī)里的程序，你調(diào)整不同的參數(shù)，就會得到不同的效果。這對于組織而言也是這樣，組織就像是一個(gè)企業(yè)，在企業(yè)中員工始終重復(fù)某些規(guī)則或者是做事的方法。這其實(shí)是可以優(yōu)化的，但你要想方法怎樣復(fù)制，這些操作的行為，就似乎說一個(gè)程序一樣，你可以確定我把這部分換掉，我換成另外一個(gè)行為這個(gè)效率可能就提高了。比如說像我們在公司，你要去出差，可能就不須要再填表，讓老板簽名，而是在網(wǎng)站上完成，這樣的話大家都省事，任何時(shí)候老板都可以批。

JeannetteWing：任何一個(gè)公司都有工作流程，有接待訪客，或者是差旅報(bào)銷都有相應(yīng)的工作流程，假如我們兼容計(jì)算性思維，可以實(shí)行一些技術(shù)方面，把這些流程進(jìn)行一些分析。比如說分析這些人和資源是不是最有效的利用，然后我們再簡化這些流程，避開重復(fù)，避開奢侈。對于一個(gè)一般人，比如說一個(gè)中國人，你日常生活中遇到很多困難的問題，要千頭萬緒都要去想清晰，你可能無所適從，你可以利用計(jì)算性的思維，把工作分一個(gè)主次，然后著重去關(guān)注那些主要的問題。

微軟亞洲探討院：目前您的計(jì)算性思維探討與培育上有怎樣的心得體會？

JeannetteWing：“計(jì)算性思維”算不上一個(gè)探討的主題，其實(shí)計(jì)算科學(xué)探討最終得出來的是一些工具、語言、方法還有技巧，他們其實(shí)是計(jì)算性思維的顯性的再現(xiàn)。我們可以從這個(gè)哲學(xué)的角度，或者從理念的角度，就把計(jì)算性思維當(dāng)做一個(gè)探討課題來探討。

我們可以問一些問題，比如說在什么年齡階段去學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)當(dāng)中的哪些概念是最好的。就像是數(shù)學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)，我們也是通過幾百年的學(xué)習(xí)總結(jié)出不同階段應(yīng)當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)學(xué)學(xué)問。人的接受程度肯定是先學(xué)簡潔的，大腦