簡析計(jì)算思維中的思維方式及思維本質(zhì)

張菡

摘 要：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)以及理解人類行為的思維活動。本文主要介紹了計(jì)算思維中的思維方式：邏輯思維、算法思維、網(wǎng)絡(luò)思維和系統(tǒng)思維，以及思維本質(zhì)：抽象和自動化。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;思維方式;思維本質(zhì)

計(jì)算思維主要包括數(shù)學(xué)思維、工程思維以及科學(xué)思維中的邏輯思維、算法思維、網(wǎng)絡(luò)思維和系統(tǒng)思維。運(yùn)用邏輯思維精準(zhǔn)地描述計(jì)算過程，運(yùn)用算法思維有效地構(gòu)造計(jì)算過程，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)思維有效地組合多個計(jì)算過程。

1.思維方式

1.1邏輯思維

邏輯思維是人們運(yùn)用概念、判斷、推理等思維方式，反映事物本質(zhì)與規(guī)律的認(rèn)識過程。邏輯思維屬于抽象思維，其特點(diǎn)是以抽象的概念、判斷和推理作為思維的基本形式，以分析綜合、比較、抽象概括和具體化作為思維的基本過程，從而揭示事物的本質(zhì)特征和規(guī)律性聯(lián)系。

1.2算法思維

算法思維具有非常鮮明的計(jì)算機(jī)科學(xué)特征。算法思維是學(xué)習(xí)編寫計(jì)算機(jī)程序時需要掌握的核心技術(shù)我們操作計(jì)算機(jī)時，每單擊一次鼠標(biāo)，在手機(jī)上每一次點(diǎn)擊購物，都會啟動一個程序，而這些程序都構(gòu)筑在各種各樣的算法上。

解決任何一個問題都有它的方法和步驟，使用計(jì)算機(jī)解決問題也是如此。比如向一個包含3*3個方格的圖形的每一個方格中，分別填入1-9中的不同數(shù)字，要求三個橫向、三個縱向、兩條對角線方向上的三個數(shù)字之和相等。可以將這9個數(shù)字分別填入不同的方格進(jìn)行試驗(yàn)，最后得到答案，這是一種常用的算法—枚舉法，完成這項(xiàng)工作要進(jìn)行較多的試驗(yàn)?？梢宰層?jì)算機(jī)用這個方法去做，因?yàn)樗哂懈咚龠\(yùn)算的特點(diǎn)。

1.3網(wǎng)絡(luò)思維

網(wǎng)絡(luò)思維強(qiáng)調(diào)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的核心是對象之間的互動關(guān)系，包括基于機(jī)器的人機(jī)互動關(guān)系，涉及以虛擬社區(qū)為基礎(chǔ)的交往模式、傳播模式、搜索模式、組織管理模式、科技創(chuàng)新模式等，如社交網(wǎng)絡(luò)、自媒體、人肉搜索、專業(yè)發(fā)展共同體;也可以包括機(jī)器間的互聯(lián)關(guān)系，涉及因特網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)等的運(yùn)作機(jī)制。

互聯(lián)網(wǎng)在人們?nèi)粘Ｉ钪姓谄鹬絹碓街匾淖饔?，建設(shè)這樣的網(wǎng)絡(luò)就貫穿著網(wǎng)絡(luò)思維的思想。

1.4系統(tǒng)思維

系統(tǒng)思維就是把認(rèn)識對象作為系統(tǒng)，從系統(tǒng)與要素、要素與要素、系統(tǒng)與環(huán)境的相互聯(lián)系和相互作用中，綜合地考察認(rèn)識對象的一種思維方式。簡單地說，就是對事情全面思考，不就事論事，把想要達(dá)到的結(jié)果、實(shí)現(xiàn)該結(jié)果的過程、過程優(yōu)化以及對未來的影響等一系列問題，作為一個整體進(jìn)行研究。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)，它由硬件、軟件組成，硬件中包括各個部分，需要相互協(xié)同;軟件中有操作系統(tǒng)、各種程序設(shè)計(jì)語言、各種應(yīng)用軟件，它們在不同層面上向人們提供使用計(jì)算機(jī)的方法，也需要相互協(xié)同。

2.計(jì)算思維的本質(zhì)

計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和自動化。

2.1抽象

在計(jì)算思維中，抽象思維最重要的用途是產(chǎn)生各種各樣的系統(tǒng)模型，以此作為解決問題的基礎(chǔ)。抽象思維是對同類事物去除其現(xiàn)象的次要方面，抽取共同的主要方面，從個別把握一般，從現(xiàn)象把握本質(zhì)的認(rèn)知過程和思維方法。

（1）分離：暫時不考慮研究對象與其他事物的總體聯(lián)系。任何一種對象與其他事物都有著千絲萬縷的聯(lián)系，都是整體的一部分。

（2）提純：觀察分析隔離出來的現(xiàn)實(shí)事物，“從共性中尋找差異，從差異中尋找共性”，提取出淹沒在各種現(xiàn)象和差異中的共性要素。

（3）區(qū)分：對研究對象各方面的要素進(jìn)行區(qū)分，并考慮這種區(qū)分的必要性和可行性。

（4）命名：恰當(dāng)?shù)貙γ總€需要區(qū)分的要素給予命名，以反映“區(qū)分”的結(jié)果。命名體現(xiàn)的是“抽象化是現(xiàn)實(shí)事物的概念化”，以概念的形式命名和區(qū)分所理解的要素。

（5）約簡：撇開非本質(zhì)要素，以簡略的形式表述前面提到的“區(qū)分”和“命名”的要素及其之間的關(guān)系，形成“抽象化”的最終結(jié)果。

2.2自動化

自動化包括自動執(zhí)行和自動控制兩方面。

（1）自動執(zhí)行：可以按預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序或系統(tǒng)自動運(yùn)行。這需要一組預(yù)定義的指令及預(yù)定義的執(zhí)行順序，一旦執(zhí)行，這組指令就可根據(jù)安排自動完成某個特定任務(wù)。

（2）自動控制：自動執(zhí)行體現(xiàn)了程序執(zhí)行后的必然效果，但這種執(zhí)行并非總是線性的，往往因時而變，程序應(yīng)能隨時響應(yīng)用戶的需要。

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，自動控制開始走向只能控制。智能控制是指不用人干預(yù)，能獨(dú)立驅(qū)動智能機(jī)器自主實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的過程。自動控制不僅體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)程序中，在社會事務(wù)的處理方面也很常見，例如各種應(yīng)急預(yù)案就是針對特定事件的產(chǎn)生而“自動執(zhí)行”的快速反應(yīng)機(jī)制。自動化技術(shù)正在改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)方式，也正改變著人們的思維方式。

符號化、計(jì)算化、自動化思維，以組合、抽象和遞歸為特征的程序及其構(gòu)造思維，是計(jì)算技術(shù)與計(jì)算系統(tǒng)的重要思維。對計(jì)算思維能力進(jìn)行訓(xùn)練，不僅使我們理解計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制和約束、建立計(jì)算意識、形成計(jì)算能力，而且有利于提高信息素養(yǎng)，從而更有效地利用計(jì)算機(jī)。

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