學(xué)科交叉融合下的計(jì)算思維及其對(duì)新文科建設(shè)的啟示

文/王國(guó)成 陳潭

以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能（AI）等為鮮明特征的新一輪科技革命正在引領(lǐng)人類社會(huì)邁入一個(gè)全新的數(shù)智時(shí)代。這個(gè)時(shí)代大大推動(dòng)和改變著科技進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和生活方式，也豐富了人們對(duì)計(jì)算思維的理解、把握和應(yīng)用，同時(shí)也使人類對(duì)自身行為和社會(huì)運(yùn)行的思維認(rèn)知提升到一個(gè)新高度，為知識(shí)的積累、傳授和創(chuàng)造，以及為高校的專業(yè)學(xué)科設(shè)置、受教育者的素質(zhì)培養(yǎng)和人才成長(zhǎng)、新文科建設(shè)等創(chuàng)造了良好契機(jī)。

計(jì)算思維：人類科學(xué)思維的一般范式

按國(guó)際上學(xué)術(shù)界較為通行的看法，計(jì)算思維（Computational Thinking,CT）是廣泛運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念解決問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維的本質(zhì)和功能其實(shí)就是將發(fā)現(xiàn)的“人—事—物”的特征差異和演變規(guī)律按特定規(guī)則轉(zhuǎn)換，具有底基、廣譜、包容、交叉的多學(xué)科屬性，能在“讀、思、寫(xiě)、算”的人類智慧和基本技能與信息的自動(dòng)化處理之間進(jìn)行雙向?qū)愚D(zhuǎn)化。

人文社會(huì)科學(xué)與自然科學(xué)和工程技術(shù)一樣，是人們認(rèn)識(shí)改造世界和自身社會(huì)的重要工具，其研究能力和成果是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志和組成部分。而中國(guó)是當(dāng)今世界最具說(shuō)服力的社會(huì)“試驗(yàn)場(chǎng)”，是當(dāng)下人文社會(huì)科學(xué)發(fā)展最好的平臺(tái)。如今數(shù)智時(shí)代面臨著新一輪科技革命帶來(lái)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，要想為“中國(guó)特色”找到最好的注解，必然要更努力地建設(shè)哲學(xué)社會(huì)科學(xué)話語(yǔ)體系、加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和進(jìn)行重大創(chuàng)新。這不只是計(jì)算思維技術(shù)性的單邊單向的滲透和應(yīng)用，同時(shí)也要豐富和提升計(jì)算思維，為其更好地發(fā)揮作用創(chuàng)造良好契機(jī)。此外，人文社會(huì)科學(xué)能更自覺(jué)有效地貼近深入人的行為和社會(huì)運(yùn)行的真實(shí)層面，順應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求，也能更主動(dòng)地運(yùn)用科技新成果和新工具。毋庸置疑，計(jì)算思維是人類智慧的凝結(jié)，其助推社會(huì)和科技進(jìn)步，并能為未來(lái)發(fā)展賦能把向，同時(shí)也在實(shí)踐的檢驗(yàn)中校準(zhǔn)、修正和提升。

計(jì)算思維：人文社會(huì)科學(xué)的研究工具

隨著社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型不斷深入，數(shù)據(jù)資源的重要性顯著提升，人文社會(huì)科學(xué)研究的范式和方法也隨之發(fā)生重大變革。尤其是關(guān)于人類行為和社會(huì)運(yùn)行的數(shù)據(jù)資源建設(shè)與規(guī)范管理，因其特殊性，不能只停留在按既定規(guī)則對(duì)已發(fā)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化處理，其從元素及相應(yīng)功能到動(dòng)態(tài)廣域的概念，正拓展到觀察認(rèn)知（主動(dòng)獲取數(shù)據(jù)/信息）、問(wèn)題提煉、模型構(gòu)建、推理計(jì)算、應(yīng)用檢驗(yàn)、反饋改進(jìn)的更具針對(duì)性的全程提升，加強(qiáng)了人文社會(huì)科學(xué)特性差異和演變轉(zhuǎn)換的處理。因而，加強(qiáng)人文社會(huì)科學(xué)的深度研究，一方面需要“機(jī)算”，依循共性規(guī)則（律）有條理（按人為設(shè)定和引導(dǎo)的程序）地進(jìn)行，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在規(guī)模、層次、速度、精度和效率等方面；另一方面需要“人算”，以聚焦關(guān)鍵典型、主導(dǎo)包容借力（機(jī)器輔助），它具有突出人的行為的易變和綜合響應(yīng)、有深度、靈活應(yīng)變的自適應(yīng)性等特性。可見(jiàn)，計(jì)算思維應(yīng)該融匯“計(jì)算”與“人算”的優(yōu)勢(shì)，隨著時(shí)代的步伐和人類認(rèn)知的深化，逐步改變現(xiàn)存的“重技術(shù)、輕人文”“強(qiáng)計(jì)算、弱思維”的局面。作為發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的思維方式與必備技能，計(jì)算思維在汲取機(jī)算與人算和交互實(shí)踐兩方面的滋養(yǎng)中凝結(jié)提煉，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，進(jìn)一步強(qiáng)化人本地位，將工具理性與價(jià)值理性有機(jī)融合，在重組整合已有學(xué)科，包容兼顧不同的技術(shù)方向和類型中，實(shí)現(xiàn)跨越式提升和變革。

對(duì)于數(shù)“智”時(shí)代和數(shù)字世界中人文社科所研究的問(wèn)題、所構(gòu)建和應(yīng)用的模型，既要遵循嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)傳統(tǒng)，又要體現(xiàn)出人類活動(dòng)的鮮活特性。由以高度簡(jiǎn)化抽象的理性行為假設(shè)為基礎(chǔ)和優(yōu)化決策為目標(biāo)的模型，到逐步植入人文約束條件，再到以人為本、人因主導(dǎo)的模型構(gòu)建，這一過(guò)程中要注意盡可能地避免出現(xiàn)兩種極端情況：一極是極力推崇“唯科學(xué)主義、科學(xué)普適”，另一極是以人文精神和社科特色為由，單方面強(qiáng)調(diào)人和價(jià)值的主導(dǎo)性與差異性，導(dǎo)致可能脫離科學(xué)的軌道。

計(jì)算社會(huì)科學(xué)：計(jì)算思維和人文社會(huì)科學(xué)的黏合劑

計(jì)算社會(huì)科學(xué)不是“計(jì)算+分支學(xué)科”單邊單向的窠臼模式，而是要大跨度、大縱深地交叉融合創(chuàng)新，發(fā)揮天然的廣覆蓋和通用性的優(yōu)勢(shì)，跳出傳統(tǒng)思維框架，跨越學(xué)科邊界重組整合，因此必然會(huì)有全新意義上的學(xué)科（群）產(chǎn)物出現(xiàn)。

一般認(rèn)為，計(jì)算社會(huì)科學(xué)是指計(jì)算（機(jī)）科學(xué)及相關(guān)技術(shù)在人文社科中的應(yīng)用，是基于大數(shù)據(jù)、采用計(jì)算機(jī)運(yùn)算方法通過(guò)模型構(gòu)建以模擬和分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)雜現(xiàn)象的新興學(xué)科，主要以“計(jì)算+人文社科分支學(xué)科”的形式存在。計(jì)算社會(huì)科學(xué)本身就是融合創(chuàng)新的產(chǎn)物，它不是純技術(shù)手段的引入應(yīng)用，而是以計(jì)算科學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)為代表的高新科技與人文社會(huì)科學(xué)的相互滲透和融合創(chuàng)新，是現(xiàn)有各分支學(xué)科回歸人本基點(diǎn)和軌道的重組整合，能更好地體現(xiàn)出人類與自然界的伴生交互共進(jìn)特征。

計(jì)算社會(huì)科學(xué)的興起和蓬勃發(fā)展，是計(jì)算思維應(yīng)用創(chuàng)新的學(xué)科產(chǎn)物，引發(fā)對(duì)人文社科研究中的價(jià)值取向、研究方法（論）、話語(yǔ)體系、學(xué)術(shù)規(guī)范、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面的重新審視：不宜掩蓋或抹殺利益導(dǎo)向和研究目的上的差異性選擇，徑自包裝成貌似自洽嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)則沒(méi)有靈魂、沒(méi)有特色的“科學(xué)化”理論體系和唯科學(xué)主義的進(jìn)路選擇，而是要強(qiáng)化在人文意識(shí)、人文精神、人文觀念的人文導(dǎo)向和視角下的基礎(chǔ)研究，在數(shù)據(jù)/信息的獲取、加工處理中的高科技化，為學(xué)科重組整合創(chuàng)造機(jī)遇和條件，催生新的交叉和介科學(xué)；只有促進(jìn)計(jì)算思維的開(kāi)疆拓土、演進(jìn)升級(jí)，更好地在文科教學(xué)中傳授應(yīng)用、滲透融合，助益于新文科的創(chuàng)建和相關(guān)學(xué)科的創(chuàng)新發(fā)展，才能更好地解決各種復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

計(jì)算思維滲透和融入人文社會(huì)科學(xué)，或許正在從根本上改變?nèi)祟愓J(rèn)知自身行為和社會(huì)運(yùn)行的觀念與方法，在逐步改寫(xiě)和重建人文社會(huì)科學(xué)。計(jì)算思維在文科類學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用或計(jì)算社會(huì)科學(xué)顯示出的最大優(yōu)勢(shì)和價(jià)值在于：第一，硬核是人類社會(huì)活動(dòng)借助信息/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行自動(dòng)化處理，借助數(shù)字化技術(shù)理解，努力發(fā)現(xiàn)和順應(yīng)研究對(duì)象的內(nèi)在邏輯和鏈序，建立起總體解決方案與代碼轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系；第二，原理準(zhǔn)則是秉承以人為本、由內(nèi)到外，培養(yǎng)計(jì)算思維；第三，特點(diǎn)是全局/網(wǎng)規(guī)則（/不規(guī)則）嵌入局部不規(guī)則（/規(guī)則）網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)的對(duì)比；第四，加深理解，強(qiáng)化關(guān)聯(lián)邏輯和內(nèi)在機(jī)理；第五，包容性——無(wú)序中尋求有序，有序隱含無(wú)序；第六，通過(guò)分布式AI、腦機(jī)對(duì)接、VR類技術(shù)等，在計(jì)算思維中揉入越來(lái)越多的人類真實(shí)行為和集群智慧，呈現(xiàn)出全局分布、局部聚焦、整體（有機(jī)）關(guān)聯(lián)的“分—整”式思維和建模（通宏洞微）。

拓展到相關(guān)學(xué)科，進(jìn)一步認(rèn)知和把握計(jì)算思維的本質(zhì)，由數(shù)據(jù)信息的觀測(cè)獲取、建模基礎(chǔ)和依據(jù)，到話語(yǔ)體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算社會(huì)科學(xué)更注重相互借鑒、相互促進(jìn)。借助博弈論、復(fù)雜性科學(xué)、情景仿真和計(jì)算實(shí)驗(yàn)等深入微觀層面的個(gè)體差異及相互關(guān)系、動(dòng)態(tài)展現(xiàn)混合網(wǎng)聯(lián)結(jié)構(gòu)下演變的生成機(jī)理和過(guò)程，針對(duì)種種宏觀異象和典型化事實(shí)，甚至是“無(wú)序”的非線性涌現(xiàn)等，也都能基于大數(shù)據(jù)在計(jì)算思維下模擬生成。當(dāng)下Python的深度開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用就是一有力旁證，或許還會(huì)成為計(jì)算社會(huì)科學(xué)將計(jì)算思維與人文社會(huì)科學(xué)緊密對(duì)接的黏合劑。

計(jì)算思維概念發(fā)端于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，應(yīng)用活躍在自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域，正逐步向人文社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域拓展，具有重要的顯性和潛在的社會(huì)價(jià)值。首先，從人類與自然交互的視角出發(fā)，可將計(jì)算思維這一具有廣泛應(yīng)用意義的思想方法在結(jié)構(gòu)上解析為子層面上三組互補(bǔ)概念：（1）認(rèn)識(shí)世界的目的思維與過(guò)程思維，分別指向自然界的空間和時(shí)間維度；（2）體現(xiàn)人類在改造世界活動(dòng)中的抽象思維與形象（具象/可視化）思維，分別指向主觀精神的內(nèi)在層面和外在層面；（3）表現(xiàn)實(shí)踐能力的工程思維與自動(dòng)（化）思維，分別指向改造世界的必然性和自由性。三者直接影響到知識(shí)體系和計(jì)算社會(huì)科學(xué)類學(xué)科專業(yè)的建設(shè)。其次，從信息和主體的關(guān)系角度看，計(jì)算思維可以反映目標(biāo)選擇的主觀性、不同主體對(duì)相同信息的差異化響應(yīng)和影響、約束作用的差異，以及信息感知、理解和轉(zhuǎn)換能力的差異。從科學(xué)與人文的關(guān)系角度看，計(jì)算思維拓展了多視角思維、多學(xué)科專業(yè)、多元方法和技術(shù)工具的實(shí)現(xiàn)方式與途徑，形成了交叉匯聚的綜合研究領(lǐng)域。也正是具有融合創(chuàng)新特質(zhì)的計(jì)算社會(huì)科學(xué)，使計(jì)算思維融入了人文靈魂，也使人文社會(huì)科學(xué)散發(fā)出更多的科技魅力。

“不積跬步，無(wú)以至千里；不積小流，無(wú)以成江海”，“質(zhì)—量互變”是自然、社會(huì)和思維發(fā)展的普遍規(guī)律，揭示了人類社會(huì)行為、各種事物和現(xiàn)象發(fā)展過(guò)程中量變與質(zhì)變的內(nèi)在聯(lián)系及其相互轉(zhuǎn)化。正是因循這一規(guī)律，“計(jì)算思維—計(jì)算科學(xué)—計(jì)算社會(huì)科學(xué)”的跨學(xué)科交叉融合創(chuàng)新，是最有可能徹底揭開(kāi)人類行為和社會(huì)運(yùn)行復(fù)雜奧秘的利器與路徑。

重建文科：超越傳統(tǒng)的計(jì)算社會(huì)科學(xué)

從人文視角看計(jì)算思維，不僅要有抽象、建模和信息的自動(dòng)化處理，更為核心和關(guān)鍵的是發(fā)現(xiàn)人類行為和社會(huì)運(yùn)行的內(nèi)在規(guī)律與邏輯關(guān)聯(lián)。人文社會(huì)科學(xué)是人類在與自然界交互中對(duì)自身行為和社會(huì)運(yùn)行的認(rèn)知發(fā)展的重要工具，也是推動(dòng)文明和科技進(jìn)步的重要力量，是一個(gè)國(guó)家和民族的教育水平與綜合實(shí)力的標(biāo)志、增強(qiáng)軟實(shí)力的強(qiáng)勁動(dòng)能。要擯棄文科的科學(xué)性弱、模型粗糙和建模技術(shù)落后、文科學(xué)生缺乏理科訓(xùn)練等傳統(tǒng)看法和偏見(jiàn)，改善“套模型、輸數(shù)據(jù)、跑程序”單純應(yīng)用的觀念和做法，獲取、輸入數(shù)據(jù)并運(yùn)行程序和在平臺(tái)上操作。不只是套用和照搬某種理論模型、拼盤混搭，而是滲透改造、融創(chuàng)重塑，要注意文科類專業(yè)教學(xué)科研中的量化實(shí)證方法與在自然科學(xué)和工程技術(shù)中的量化實(shí)證的異同，要?jiǎng)?chuàng)建更有針對(duì)性的理論體系和方法，對(duì)“中國(guó)特色”的本質(zhì)給予最好的注解。

新時(shí)代、新觀念和新思維對(duì)新文科建設(shè)的滋養(yǎng)、滲透和啟迪創(chuàng)造了極好的機(jī)遇。具有不同類型的思維定式、認(rèn)知模式、行為習(xí)慣、專業(yè)知識(shí)和教育背景的研究者、教育工作者和受教者，只有在問(wèn)題點(diǎn)和事物的本質(zhì)上才能相互認(rèn)同、統(tǒng)一整合。因?yàn)榭陀^事物和現(xiàn)象的存在、變化及人的行為是不分學(xué)科的，所以需要問(wèn)題（任務(wù)/價(jià)值）導(dǎo)向、以人為本、跨界交叉、滲透融合、探索創(chuàng)新。新文科建設(shè)是中國(guó)新時(shí)代高等學(xué)校本科人才培養(yǎng)改革的一個(gè)全新構(gòu)想和實(shí)質(zhì)性的改革創(chuàng)新，有利于高素質(zhì)人才培養(yǎng)和高技能人才成長(zhǎng)。從計(jì)算思維與新文科建設(shè)的關(guān)系角度看，計(jì)算社會(huì)科學(xué)為新文科建設(shè)探索和開(kāi)辟新的通途、提供有效的技術(shù)方法，是最應(yīng)該重視和加強(qiáng)建設(shè)的新文科的代表性學(xué)科之一。其時(shí)代特點(diǎn)是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求、順應(yīng)新一波科技革命浪潮，學(xué)科特點(diǎn)是跨學(xué)科交叉，方法特點(diǎn)是多元綜合、科技與人文融合，本質(zhì)特點(diǎn)是內(nèi)生融合創(chuàng)新。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)與科技人文融合兩個(gè)不同視角的計(jì)算思維進(jìn)行類比發(fā)現(xiàn)，計(jì)算思維在新文科建設(shè)中具有相當(dāng)強(qiáng)勁的優(yōu)勢(shì)。

與自然科學(xué)和工程技術(shù)等研究領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)不同，人文社會(huì)科學(xué)的數(shù)據(jù)大都是局部的、結(jié)果性的和在一定條件下針對(duì)特定主體而言的，數(shù)據(jù)環(huán)境條件不可完全重復(fù)，利用價(jià)值（發(fā)掘）與主觀取向密切相關(guān)，這需要更開(kāi)闊的視角、更深和更新的認(rèn)知、更豐富的內(nèi)容和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的反映，在數(shù)據(jù)維度、覆蓋面、可信度、渠道和記錄反映方式、價(jià)值認(rèn)可、習(xí)慣銜接和協(xié)調(diào)包容等質(zhì)性方面面臨更大的挑戰(zhàn)，構(gòu)建模型時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)處理有更高、更復(fù)雜的需求。這直接涉及變量的選取、設(shè)置與測(cè)度，模型構(gòu)建、識(shí)別和參數(shù)估算等核心技術(shù)環(huán)節(jié)。人文社會(huì)科學(xué)中有豐富的技術(shù)含量，自然科學(xué)中有濃厚的人文特色，兩者的起始源頭和最終歸宿都是合為一體的。

新時(shí)代的高等教育要更好地適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步和科技的騰飛變革，新文科、新工科、新農(nóng)科、新醫(yī)科都應(yīng)有大跨度的學(xué)科交叉的觀念意識(shí)和視野，更加有針對(duì)性地發(fā)展出相應(yīng)的、原創(chuàng)性的、深度融合的底層邏輯、基本概念和技術(shù)方法。當(dāng)然，不只是抽象的數(shù)理模型、數(shù)據(jù)模型和計(jì)算模型及程序算法、AI和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)在某一專業(yè)領(lǐng)域和分支學(xué)科中的應(yīng)用，而是要在源頭上促進(jìn)多學(xué)科的交叉滲透融合，為新學(xué)科創(chuàng)建、知識(shí)傳播、高等教育改革等提供扎實(shí)深厚的立足點(diǎn)、支撐架和賦能站。

結(jié)語(yǔ)

從人文社會(huì)科學(xué)視角理解計(jì)算思維，就是更強(qiáng)調(diào)科學(xué)與人文、計(jì)算科學(xué)及相關(guān)技術(shù)與人文社會(huì)科學(xué)兩方面的滲透融合，相互促進(jìn)。當(dāng)下的新文科建設(shè)就是在數(shù)智時(shí)代背景下跨界融合，將科技進(jìn)步與社會(huì)需求更緊密地結(jié)合，轉(zhuǎn)變更新教育觀念、培養(yǎng)塑造受教育者的跨學(xué)科交叉的思維模式和行為方式。沿此思路去探索實(shí)踐，必然會(huì)使計(jì)算思維有更廣闊的用武之地和更多的提升契機(jī)，有益于中國(guó)特色哲學(xué)社會(huì)科學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展，助推新時(shí)代新思維下的新文科建設(shè)、高等教育觀念的轉(zhuǎn)型升級(jí)和新型人才的成長(zhǎng)。

最后還須提及的是，對(duì)于人文社會(huì)科學(xué)研究者而言，不是選取最新的方法就一定會(huì)更好，而是應(yīng)當(dāng)根據(jù)研究對(duì)象、目的和問(wèn)題特點(diǎn)，更有針對(duì)性地選取最“適合”的研究方法。盡管量化手段可能在分析效率上有所提高，但內(nèi)容決定形式，方法畢竟是達(dá)成研究目標(biāo)的工具，何種工具最恰當(dāng)是由問(wèn)題特質(zhì)決定的。此外，跨學(xué)科多元思維、多種方法交叉融合，針對(duì)同一問(wèn)題采用多種手段，也可以達(dá)到方法互補(bǔ)和相互驗(yàn)證的效果，這也是人文社會(huì)科學(xué)研究和新文科建設(shè)值得認(rèn)真考慮的綜合性分析策略，也必定助益于更好地領(lǐng)悟計(jì)算社會(huì)科學(xué)的本質(zhì)意義，以便對(duì)其進(jìn)行深入研究，促進(jìn)其未來(lái)發(fā)展。