計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論及其計(jì)算方式

宋艷 黃留鎖

摘要

時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步走在時(shí)代前沿的科技互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛宣布自己的企業(yè)即將步入云和移動(dòng)時(shí)代，這也成了公司吸納計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)人才的優(yōu)勢(shì)。能夠?qū)W習(xí)和實(shí)現(xiàn)更加先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，是社會(huì)之幸，人類之福。但“云計(jì)算”之所以能處于這么高端的前沿地位，不得不說(shuō)是站在 “計(jì)算機(jī)科學(xué)，這位巨人肩膀上的。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，方法論和計(jì)算方式是兩個(gè)獨(dú)立學(xué)科。前者側(cè)重計(jì)算機(jī)科學(xué)的進(jìn)化過(guò)程，后者則側(cè)重于解決問(wèn)題的靈活變通，但兩者又有著不容忽視的關(guān)聯(lián)。認(rèn)識(shí)到以上幾點(diǎn)，將計(jì)算機(jī)科學(xué)的方法論和計(jì)算方式相結(jié)合，這對(duì)學(xué)生和相關(guān)學(xué)者在該領(lǐng)域的研究是具有極大意義的。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)科學(xué) 方法論 計(jì)算方式

1 計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論的論“道”

計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論是董榮勝和古天龍聯(lián)手構(gòu)建的學(xué)科體系，研究計(jì)算機(jī)性質(zhì)特點(diǎn)和計(jì)算方法兩大點(diǎn)。計(jì)算機(jī)方法論是一個(gè)理論體系，是對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域認(rèn)知過(guò)程的研究，是認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一種工具或方法。上面提到的計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論的側(cè)重點(diǎn)，可分為計(jì)算機(jī)科學(xué)的特點(diǎn)、學(xué)科形態(tài)，歷史及發(fā)展趨勢(shì)、學(xué)習(xí)方法、知識(shí)體系的結(jié)構(gòu)、分類等。計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論的學(xué)習(xí)可歸為以下幾點(diǎn)：

（1）加強(qiáng)計(jì)算機(jī)科學(xué)系統(tǒng)化與科學(xué)化的認(rèn)知。

（2）加強(qiáng)計(jì)算機(jī)科學(xué)本質(zhì)統(tǒng)一的尋求認(rèn)知。

（3）加強(qiáng)計(jì)算機(jī)科學(xué)涵蓋內(nèi)容的框架認(rèn)知。

（4）加強(qiáng)計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論和計(jì)算方法交集內(nèi)容的關(guān)注認(rèn)知。

1984年，ACM的“Computing as adiscipline”報(bào)告中提出了計(jì)算機(jī)科學(xué)定義矩陣（二維）的概念，并細(xì)化了二維定義矩陣的內(nèi)容，即計(jì)算科學(xué)本質(zhì)，這在計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展史上有著劃時(shí)代的意義。計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論就是以二維定義矩陣為學(xué)科理論基礎(chǔ)的，了解二維定義矩陣應(yīng)當(dāng)從兩方面入手，一是本質(zhì)了解，內(nèi)容有抽象、理論以及設(shè)計(jì)，二是分支了解，內(nèi)容是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論更像我們傳統(tǒng)理念中的論“道”。

2 計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算方式的論“術(shù)”

計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算方式是在計(jì)算機(jī)科學(xué)的理論基礎(chǔ)上解決問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、進(jìn)而達(dá)到目的，更像是一種思維的運(yùn)用。這種計(jì)算思維涵蓋范圍極廣，本質(zhì)是抽象的、自動(dòng)化的。當(dāng)這種思維應(yīng)用到計(jì)算機(jī)科學(xué)時(shí)，就需要一個(gè)介質(zhì)幫它實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)變，即模型。思維計(jì)算是方法，計(jì)算機(jī)建模是媒介，兩者結(jié)合就是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，計(jì)算方式和計(jì)算思維的相互轉(zhuǎn)換。

計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算方法有以下特點(diǎn)：

（1）計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算方法不僅僅是公式，更是一種計(jì)算思維的應(yīng)用。

（2）計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算方法在解決實(shí)際問(wèn)題中靈活多變，與人類相關(guān)聯(lián)，主觀機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。

（3）計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算思維是等價(jià)的。

在“Computing as a discipline”報(bào)告中，矩陣是將理論轉(zhuǎn)換為實(shí)際的“框架”，這個(gè)“框架”是傳統(tǒng)計(jì)算科學(xué)經(jīng)過(guò)洗禮后形成的新學(xué)科，橫跨了兩個(gè)領(lǐng)域，所以將其命名為二維定義矩陣。“框架”主要研究計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的實(shí)踐設(shè)計(jì)和其與其它分支領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)。計(jì)算機(jī)科學(xué)的計(jì)算方式更像我們傳統(tǒng)理念中的論“術(shù)”。

3 論計(jì)算機(jī)科學(xué)“道”與“術(shù)”的結(jié)合

通過(guò)以上介紹，我們可發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算方法在研究?jī)?nèi)容和科學(xué)愿景上有著驚人的相似。兩者都體現(xiàn)了人類思維運(yùn)用的精妙，以數(shù)學(xué)的形式進(jìn)行公式化、標(biāo)準(zhǔn)化的歸納總結(jié)，演化成科學(xué)技術(shù)構(gòu)造迭代的具體形式，兩者之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。

數(shù)學(xué)計(jì)算是把數(shù)學(xué)當(dāng)做研究工具，表達(dá)事物所處環(huán)境的狀態(tài)、關(guān)系、演變過(guò)程，具有抽象性、精準(zhǔn)性、普遍性。計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論中提到的二維定義矩陣，及計(jì)算方式，只是數(shù)學(xué)計(jì)算的一小部分。計(jì)算機(jī)領(lǐng)域二維定義矩陣和建模都是通過(guò)一些數(shù)學(xué)計(jì)算將抽象問(wèn)題簡(jiǎn)化，從而解決問(wèn)題。建模要求嚴(yán)謹(jǐn)，必須能夠真實(shí)反映出研究對(duì)象的某一局部、側(cè)面，甚至是整體結(jié)構(gòu)的本質(zhì)及演變規(guī)律。這些模型化的手段建立在數(shù)學(xué)方法的理論基礎(chǔ)上，實(shí)施過(guò)程也與計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論的抽象、理論、設(shè)計(jì)三大學(xué)科要點(diǎn)相得益彰。

方法論和計(jì)算方式的第二個(gè)紐帶是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的科學(xué)系統(tǒng)。科學(xué)系統(tǒng)是數(shù)學(xué)計(jì)算的結(jié)果，存在著因果的關(guān)系。數(shù)學(xué)計(jì)算在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的歷程中遵循了靈動(dòng)而不散亂，多變而整體的兩大原則，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)踐運(yùn)算進(jìn)行優(yōu)化塑造出模型。所以，在千萬(wàn)個(gè)模型的創(chuàng)建過(guò)程中，形成了解決各種復(fù)雜問(wèn)題的方案，即系統(tǒng)科學(xué)或科學(xué)系統(tǒng)。其在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的作用共有以下幾點(diǎn)：

（1）調(diào)控系統(tǒng)、改造系統(tǒng)、創(chuàng)造系統(tǒng);

（2）集最佳方案與管理手段為一體;

（3）在數(shù)據(jù)計(jì)算基礎(chǔ)上提供創(chuàng)新思想模型。

作為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域數(shù)學(xué)計(jì)算的成果和系統(tǒng)流程方案的集合體，科學(xué)系統(tǒng)中也細(xì)分了很多分析方案。如常用的數(shù)據(jù)信息，功能模擬，整體優(yōu)化等等。但凡種種，都要從系統(tǒng)的組成、效用、結(jié)構(gòu)等要素入手，進(jìn)行例證考察。巧合的是，上面所說(shuō)的科學(xué)系統(tǒng)中的要素分析也是計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論中注重的一個(gè)大方向。

綜上所述，計(jì)算機(jī)科學(xué)方法論代表的是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的“道”，是對(duì)學(xué)科形成理論進(jìn)行相關(guān)研究，側(cè)重點(diǎn)在于理論的塑造過(guò)程。計(jì)算機(jī)科學(xué)的計(jì)算方式代表的是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的“術(shù)”，意在解決學(xué)科中各種難題。

4 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)科學(xué)的方法論及其計(jì)算方式各具特色，卻又相互關(guān)聯(lián)，是“道”與“術(shù)”的相輔相成、相互補(bǔ)充。它們共同的出發(fā)點(diǎn)都是服務(wù)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，服務(wù)于數(shù)據(jù)信息匯總，服務(wù)于專業(yè)人才的未來(lái)就業(yè)，服務(wù)于科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，服務(wù)于社會(huì)價(jià)值的創(chuàng)造。