論計算學(xué)科中的哲學(xué)問題及其基本框架

范　輝　郭玉剛　劉延武

摘要本文分析了計算教育的現(xiàn)狀，提出了計算學(xué)科中的哲學(xué)問題及其基本框架，探討了構(gòu)建計算學(xué)科中的哲學(xué)問題的客觀依據(jù)和現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞計算構(gòu)建哲學(xué)

1 引言

計算學(xué)科的飛速發(fā)展，改變著人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和交流方式。計算意味著什么？計算學(xué)科意味著什么？這些都成為哲學(xué)工作者和從事計算機研究、開發(fā)的人員必須面對的重大的元問題。建構(gòu)計算學(xué)科根本問題的理論框架，形成計算學(xué)科的元理論——計算學(xué)科中的哲學(xué)問題就成為當務(wù)之急?！坝嬎銓W(xué)科中的哲學(xué)問題”的提出是在計算機日益成為人們生活重要組成部分時，從哲學(xué)的層面對計算機文化現(xiàn)象與計算學(xué)科的重新定位和反思。

2 計算學(xué)科中的哲學(xué)問題提出的客觀依據(jù)

2.1 計算學(xué)科的發(fā)展要求從哲學(xué)高度對計算學(xué)科進行理論闡釋

計算學(xué)科包括算法理論、分析、設(shè)計、效率、實現(xiàn)和應(yīng)用的系統(tǒng)的研究。全部計算學(xué)科的基本問題是，什么能（有效地）自動進行，什么不能（有效地）自動進行，它來源于對數(shù)理邏輯、計算模型、算法理論、自動計算機器的研究，形成于20世紀30年代后期。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，計算學(xué)科業(yè)已形成了一個龐大的知識體系。主要體現(xiàn)在三大層面：

（1）計算學(xué)科的應(yīng)用層。它包括人工智能應(yīng)用與系統(tǒng)，信息、管理與決策系統(tǒng)，移動計算、計算可視化、科學(xué)計算等計算機應(yīng)用的各個方向。

（2）計算學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)層。它是為應(yīng)用層提供技術(shù)和環(huán)境的一個層面，包括軟件開發(fā)方法學(xué)、計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、程序設(shè)計科學(xué)、計算機體系結(jié)構(gòu)和電子計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)。

（3）計算學(xué)科的基礎(chǔ)層。它包括計算的數(shù)學(xué)理論、高等邏輯等內(nèi)容。

還有支撐這三個層面的理工科基礎(chǔ)科目，包括物理學(xué)（主要是電子技術(shù)科學(xué)）和基礎(chǔ)數(shù)學(xué)（含離散數(shù)學(xué)）等。

從計算學(xué)科這一龐大知識體系中不難發(fā)現(xiàn)，它欠缺計算學(xué)科中的哲學(xué)問題支撐。計算學(xué)科的進一步發(fā)展需要從哲學(xué)層面對計算學(xué)科中的根本問題、重大問題進行理論闡述、分析和評價。因而提出計算學(xué)科中的哲學(xué)問題就成為計算學(xué)科發(fā)展的必然趨勢。

2.2 計算教育的現(xiàn)狀催化計算學(xué)科中的哲學(xué)問題

ACM和IEEE/CS是美國在計算教育研究領(lǐng)域最有影響的組織。在1989年ACM提交的《Computing as a Discipline》報告中，它不僅第一次規(guī)定了計算學(xué)科的定義，回答了計算學(xué)科中長期以來一直爭論的一些問題，更重要的在于它為計算教育創(chuàng)建了一個“新的思想方法”（a new way of thinking），這種“新的思想方法”是對計算教育科學(xué)幾十年來的概括和總結(jié)，也是美國ACM和IEEE/CS聯(lián)合發(fā)表的《Computing Curricula 1991》報告（簡稱CC91）以及《Computing Curricula 2001》報告（簡稱CC2001）的基本指導(dǎo)思想，其實這種“新的思想方法”的實質(zhì)就是計算學(xué)科中的哲學(xué)問題的內(nèi)容。

在國內(nèi)是結(jié)合我國的實際情況進行研究，以ACM和IEEE/CS的報告為依據(jù)進行分析研究的。中國計算機學(xué)會教育委員會和全國高等學(xué)校計算機教育研究會組織了“Computing as a Discipline”以及“CC91”的系列研討活動，對CC2001進行跟蹤研究，并分別推出中國“計算機學(xué)科教學(xué)計劃1993”和《中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002》，提出和完善了具有哲學(xué)性質(zhì)的核心概念的思想。

然而，所有這一切關(guān)于計算學(xué)科的研究還停留在計算學(xué)科方法論層面，沒有進一步站在哲學(xué)的高度，從新的視角，實現(xiàn)計算機和哲學(xué)的有機結(jié)合。

3 構(gòu)建計算學(xué)科中哲學(xué)問題的現(xiàn)實意義

3.1 計算學(xué)科中的哲學(xué)問題有助于計算學(xué)科的發(fā)展

（1）計算學(xué)科中的哲學(xué)問題有助于確立正確的思想原則，把握正確的研究方向

計算學(xué)科中的哲學(xué)問題及其方法論是在科學(xué)哲學(xué)和一般科學(xué)技術(shù)方法論的指導(dǎo)下建立的，它直接面對和服務(wù)于計算學(xué)科的認識過程，使人們對計算學(xué)科的認識邏輯化、程序化、理性化和具體化，它有助于我們在計算學(xué)科的研究中確立正確的思想原則，把握正確的研究方向。

（2）計算學(xué)科中的哲學(xué)問題有助于計算學(xué)科的建設(shè)和人才培養(yǎng)

學(xué)科建設(shè)和培養(yǎng)高素質(zhì)人才，是一個永恒的話題。計算學(xué)科中的哲學(xué)問題有助于解決這個問題。計算學(xué)科中的哲學(xué)問題從學(xué)科的核心概念、學(xué)科的形態(tài)、學(xué)科的根本問題、學(xué)科的方法等方面出發(fā)，深刻地揭示了計算學(xué)科的本質(zhì)，提升對計算學(xué)科的認識，從而有助于計算學(xué)科的建設(shè)。計算學(xué)科中的哲學(xué)問題對培養(yǎng)計算專業(yè)人才也有重要作用。它可以提高抽象思維能力和邏輯思維能力，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的素質(zhì)，掌握正確的思維方法，加速其成才。

3.2 計算學(xué)科中的哲學(xué)問題提供一種獨特的研究領(lǐng)域和創(chuàng)新方法

（1）計算學(xué)科中的哲學(xué)問題代表一個獨立的研究領(lǐng)域

計算方法、概念、工具和技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出來了，而且在許多哲學(xué)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，這才是它的迷人之所在。再就是以模型為基礎(chǔ)的科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)哲學(xué)的計算方法論等以闡釋科學(xué)知識的方法論為目的的領(lǐng)域；最后還有成為當今社會的“顯學(xué)”的計算倫理學(xué)、人工倫理學(xué)等哲學(xué)問題。

（2）計算學(xué)科中的哲學(xué)問題能為哲學(xué)話題提供一種創(chuàng)新的方法

計算正在改變著哲學(xué)家理解那些哲學(xué)基礎(chǔ)和概念的方式，計算學(xué)科中的哲學(xué)問題也為哲學(xué)提供了令人難以置信的豐富觀念，為哲學(xué)探究準備新穎的主題、方法和模式提供新的哲學(xué)范式，為傳統(tǒng)的哲學(xué)活動帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。

4 構(gòu)建計算學(xué)科中哲學(xué)問題的基本框架

4.1 計算學(xué)科中哲學(xué)問題的定義

計算學(xué)科中的哲學(xué)問題，是個很古老的話題，但在思想史上，成為獨立的研究領(lǐng)域卻是非常晚的事。計算學(xué)科中的哲學(xué)問題是從哲學(xué)高度對計算學(xué)科的重要問題、根本問題進行理論分析、闡釋和評價的。它像數(shù)學(xué)哲學(xué)一樣，是一種元理論方法。它具有哲學(xué)方法論的批判功能。因而計算學(xué)科中的哲學(xué)問題可以定義為批判性研究的哲學(xué)領(lǐng)域，它涉及到計算的概念、本質(zhì)和基本原理以及對計算學(xué)科方法論的提煉和應(yīng)用，目的是為計算學(xué)科的概念基礎(chǔ)提供系統(tǒng)論證，從而建立新的理論框架。

4.2 計算學(xué)科中哲學(xué)問題的基本框架

它包括四個層次和七大方面。

（1）四個層次

①尋求統(tǒng)一計算理論，是計算學(xué)科中哲學(xué)問題研究綱領(lǐng)的“硬核”。其基本問題就是對計算本質(zhì)進行反思；同時對計算學(xué)科的發(fā)展和應(yīng)用進行分析、解釋和評價，重點關(guān)注計算學(xué)科發(fā)展的未來走向。

②創(chuàng)新。其主要目的是為各種計算理論提供哲學(xué)方法。創(chuàng)新是計算學(xué)科中的哲學(xué)最具特色的，也是使計算學(xué)科中的哲學(xué)問題得以在哲學(xué)殿堂確立地位的關(guān)鍵所在。

③體系。利用計算的概念、方法、工具和技術(shù)來對傳統(tǒng)和新的問題進行建模、闡釋和提供解決方案，為上述創(chuàng)新目標的各個分支提煉理論分析框架。

④方法論。這一目標屬于傳統(tǒng)的科學(xué)哲學(xué)，它以創(chuàng)新為基礎(chǔ)，對計算學(xué)科及其相關(guān)學(xué)科中的概念、方法和理論進行系統(tǒng)梳理，為其提供元理論分析框架。

（2）七大方面

計算學(xué)科中的哲學(xué)問題除四大層次外，還應(yīng)包括以下七大方面。

①計算學(xué)科的本質(zhì)探討。包括：計算是不是一門學(xué)科？學(xué)科的本質(zhì)是什么，學(xué)科的根本問題是什么？核心是什么？等等。

②計算學(xué)科的思維方式。使用計算機解決問題的過程基本上是模擬人類大腦解題的過程，因此有必要分析人類是如何解決問題的，以及在解決問題的過程中人類是如何進行思維活動的。

③計算學(xué)科的基本問題、重大問題和未來走向?；締栴}是反映計算學(xué)科本質(zhì)的，能對計算學(xué)科各分支領(lǐng)域中的核心問題所具有的共性進行高度概括。重大問題是計算學(xué)科中的重要的理論模型的瓶頸問題及其未來走向。

④計算學(xué)科的創(chuàng)新及其素質(zhì)要求。計算學(xué)科的創(chuàng)新，就是要圍繞計算學(xué)科的基本問題、重大問題、走向問題、熱點問題以及阻障問題進行理性分析、深入探討和哲學(xué)評價，以期推動計算學(xué)科的可持續(xù)發(fā)展。由此就提出對從事計算職業(yè)人員的素質(zhì)要求的研究。

⑤計算學(xué)科的方法論分析。計算學(xué)科方法論是關(guān)于計算領(lǐng)域認識和實踐過程中的一般方法的含義、性質(zhì)、特點、內(nèi)在聯(lián)系和變化發(fā)展的系統(tǒng)研究。

⑥計算學(xué)科的價值原則、倫理原則。價值原則和倫理原則是指對從事計算職業(yè)的人員的價值觀要求以及道德規(guī)范的研究。

⑦計算學(xué)科重大成果的哲學(xué)分析。如人工智能的哲學(xué)問題，現(xiàn)實世界與虛擬空間的哲學(xué)問題，語言與知識、信息與內(nèi)容、形式語言和超文本理論的哲學(xué)問題等。

5 小結(jié)

計算學(xué)科中哲學(xué)問題的重點是計算學(xué)科的本質(zhì)探討，如尋求統(tǒng)一的計算理論，對計算本質(zhì)的理論反思等。計算學(xué)科中的哲學(xué)問題的難點是創(chuàng)新，是利用計算的概念、方法、工具和技術(shù)來對傳統(tǒng)和新的問題進行建模、闡釋和提供解決方案，為上述創(chuàng)新目標的各個分支提煉理論分析框架以及計算學(xué)科發(fā)展中的重大問題的哲學(xué)分析等。（本文獲“2005年全國青年教師計算機教育優(yōu)秀論文評比”三等獎）

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