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计算思维与计算机方法论(上)  (2)

时间:2016-02-02 13:41 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:董荣胜,古天龙 点击次数:

  堆找(Stack)是计算学科(Computingdiscipline,计算机科学、计算机工程、软件工程、信息系统、信息技术等相关专业的总称)中常见的一种抽象数据类型,这种数据类型就不可能像数学中的整数那样进行简单的相"加"。再比如,算法也是一种抽象,我们也不能将两个算法放在一起来实现一个并行算法。同样,程序也是一种抽象,这种抽象也不能随意"组合"。不仅如此,计算思维中的抽象还与其在现实世界中的最终实施有关。因此,就不得不考虑问题处理的边界,以及可能产生的错误。在程序的运行中,如果磁盘满、服务没有响应、类型检验错误,甚至出现危及人的生命时,还要知道如何进行处理。

  抽象层次是计算思维中的一个重要概念,它使我们可以根据不同的抽象层次,进而有选择地忽视某些细节,最终控制系统的复杂性;在分析问题时,计算思维要求我们将注意力集中在感兴趣的抽象层次或其上下层;我们还应当了解各抽象层次之间的关系。

  计算思维中的抽象最终是要能够机械地一步步自动执行。为了确保机械的自动化,就需要在抽象的过程中进行精确和严格的符号标记和建模,同时也要求计算机系统或软件系统生产厂家能够向公众提供各种不同抽象层次之间的翻译工具。

  周教授对计算思维的特征进行了总结,给出了计算思维的以下6个特征:

  (1)概念化,不是程序化

  计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维意味着远远不止能为计算机编程,还要求能够在抽象的多个层次上思维。为便于理解周教授的意思,可以更进一步地说,计算机科学不只是关于计算机,就像音乐产业不只是关于麦克风一样。

  (2)根本的,不是刻板的技能

  根本技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。刻板技能意味着机械的重复。具有讽刺意味的是,只有当计算机科学解决了人工智能的大挑战--使计算机像人类一样思考之后,思维可以真的变成机械的了。就时间而言,所有已发生的智力,其过程都是确定的;因此,智力无非也是一种计算,我们应当将精力集中在"好的"计算上,即采用计算思维来造福人类。

  (3)人的,不是计算机的思维

  计算思维是人类求解问题的一条途径,但决非要使人类像计算机那样的思考。计算机枯燥且沉闷,人类聪颖且富有想象力。是人类赋予计算机激情。配置了计算设备,我们就能用自己的智慧去解决那些计算时代之前不敢尝试的问题,实现"只有想不到,没有做不到"的境界。计算机附给人类强大的计算能力,人类应该好好利用这种力量去解决各种需要大量计算的问题。

  (4)数学和工程思维的互补与融合

  计算机科学在本质上源自数学思维,因为像所有的科学一样,它的形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维,因为我们建造的是能够与实际世界互动的系统,基本计算设备的限制迫使计算机科学家必须计算性的思考,而不能只是数学性的思考。构建虚拟世界的自由使我们能够超越物理世界的各种系统。数学和工程思维的互补与融合很好地体现在抽象、理论和设计3个学科形态(或过程)上。


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