學科交叉融合下的計算思維及其對新文科建設(shè)的啟示

文/王國成 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)人類社會邁入一個全新的數(shù)智時代。這個時代大大推動和改變著科技進步、產(chǎn)業(yè)應用和生活方式，也豐富了人們對計算思維的理解、把握和應用，同時也使人類對自身行為和社會運行的思維認知提升到一個新高度，為知識的積累、傳授和創(chuàng)造，以及為高校的專業(yè)學科設(shè)置、受教育者的素質(zhì)培養(yǎng)和人才成長、新文科建設(shè)等創(chuàng)造了良好契機。

計算思維：人類科學思維的一般范式

按國際上學術(shù)界較為通行的看法，計算思維（Computational Thinking,CT）是廣泛運用計算機科學的基礎(chǔ)概念解決問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的一系列思維活動。計算思維的本質(zhì)和功能其實就是將發(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、交叉的多學科屬性，能在“讀、思、寫、算”的人類智慧和基本技能與信息的自動化處理之間進行雙向?qū)愚D(zhuǎn)化。

人文社會科學與自然科學和工程技術(shù)一樣，是人們認識改造世界和自身社會的重要工具，其研究能力和成果是一個國家綜合國力的重要標志和組成部分。而中國是當今世界最具說服力的社會“試驗場”，是當下人文社會科學發(fā)展最好的平臺。如今數(shù)智時代面臨著新一輪科技革命帶來的挑戰(zhàn)和機遇，要想為“中國特色”找到最好的注解，必然要更努力地建設(shè)哲學社會科學話語體系、加強基礎(chǔ)研究和進行重大創(chuàng)新。這不只是計算思維技術(shù)性的單邊單向的滲透和應用，同時也要豐富和提升計算思維，為其更好地發(fā)揮作用創(chuàng)造良好契機。此外，人文社會科學能更自覺有效地貼近深入人的行為和社會運行的真實層面，順應社會發(fā)展需求，也能更主動地運用科技新成果和新工具。毋庸置疑，計算思維是人類智慧的凝結(jié)，其助推社會和科技進步，并能為未來發(fā)展賦能把向，同時也在實踐的檢驗中校準、修正和提升。

計算思維：人文社會科學的研究工具

隨著社會的數(shù)字化轉(zhuǎn)型不斷深入，數(shù)據(jù)資源的重要性顯著提升，人文社會科學研究的范式和方法也隨之發(fā)生重大變革。尤其是關(guān)于人類行為和社會運行的數(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)則對已發(fā)生的數(shù)據(jù)進行自動化處理，其從元素及相應功能到動態(tài)廣域的概念，正拓展到觀察認知（主動獲取數(shù)據(jù)/信息）、問題提煉、模型構(gòu)建、推理計算、應用檢驗、反饋改進的更具針對性的全程提升，加強了人文社會科學特性差異和演變轉(zhuǎn)換的處理。因而，加強人文社會科學的深度研究，一方面需要“機算”，依循共性規(guī)則（律）有條理（按人為設(shè)定和引導的程序）地進行，其優(yōu)勢體現(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、主導包容借力（機器輔助），它具有突出人的行為的易變和綜合響應、有深度、靈活應變的自適應性等特性?？梢?，計算思維應該融匯“計算”與“人算”的優(yōu)勢，隨著時代的步伐和人類認知的深化，逐步改變現(xiàn)存的“重技術(shù)、輕人文”“強計算、弱思維”的局面。作為發(fā)現(xiàn)和解決問題的思維方式與必備技能，計算思維在汲取機算與人算和交互實踐兩方面的滋養(yǎng)中凝結(jié)提煉，順應時代發(fā)展，進一步強化人本地位，將工具理性與價值理性有機融合，在重組整合已有學科，包容兼顧不同的技術(shù)方向和類型中，實現(xiàn)跨越式提升和變革。

對于數(shù)“智”時代和數(shù)字世界中人文社科所研究的問題、所構(gòu)建和應用的模型，既要遵循嚴謹?shù)目茖W傳統(tǒng)，又要體現(xiàn)出人類活動的鮮活特性。由以高度簡化抽象的理性行為假設(shè)為基礎(chǔ)和優(yōu)化決策為目標的模型，到逐步植入人文約束條件，再到以人為本、人因主導的模型構(gòu)建，這一過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“唯科學主義、科學普適”，另一極是以人文精神和社科特色為由，單方面強調(diào)人和價值的主導性與差異性，導致可能脫離科學的軌道。

計算社會科學：計算思維和人文社會科學的黏合劑

計算社會科學不是“計算+分支學科”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，跳出傳統(tǒng)思維框架，跨越學科邊界重組整合，因此必然會有全新意義上的學科（群）產(chǎn)物出現(xiàn)。

一般認為，計算社會科學是指計算（機）科學及相關(guān)技術(shù)在人文社科中的應用，是基于大數(shù)據(jù)、采用計算機運算方法通過模型構(gòu)建以模擬和分析社會經(jīng)濟復雜現(xiàn)象的新興學科，主要以“計算+人文社科分支學科”的形式存在。計算社會科學本身就是融合創(chuàng)新的產(chǎn)物，它不是純技術(shù)手段的引入應用，而是以計算科學、數(shù)據(jù)科學為代表的高新科技與人文社會科學的相互滲透和融合創(chuàng)新，是現(xiàn)有各分支學科回歸人本基點和軌道的重組整合，能更好地體現(xiàn)出人類與自然界的伴生交互共進特征。

計算社會科學的興起和蓬勃發(fā)展，是計算思維應用創(chuàng)新的學科產(chǎn)物，引發(fā)對人文社科研究中的價值取向、研究方法（論）、話語體系、學術(shù)規(guī)范、評價標準等方面的重新審視：不宜掩蓋或抹殺利益導向和研究目的上的差異性選擇，徑自包裝成貌似自洽嚴謹，實則沒有靈魂、沒有特色的“科學化”理論體系和唯科學主義的進路選擇，而是要強化在人文意識、人文精神、人文觀念的人文導向和視角下的基礎(chǔ)研究，在數(shù)據(jù)/信息的獲取、加工處理中的高科技化，為學科重組整合創(chuàng)造機遇和條件，催生新的交叉和介科學；只有促進計算思維的開疆拓土、演進升級，更好地在文科教學中傳授應用、滲透融合，助益于新文科的創(chuàng)建和相關(guān)學科的創(chuàng)新發(fā)展，才能更好地解決各種復雜的社會經(jīng)濟問題。

計算思維滲透和融入人文社會科學，或許正在從根本上改變?nèi)祟愓J知自身行為和社會運行的觀念與方法，在逐步改寫和重建人文社會科學。計算思維在文科類學科領(lǐng)域的應用或計算社會科學顯示出的最大優(yōu)勢和價值在于：第一，硬核是人類社會活動借助信息/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進行自動化處理，借助數(shù)字化技術(shù)理解，努力發(fā)現(xiàn)和順應研究對象的內(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，原理準則是秉承以人為本、由內(nèi)到外，培養(yǎng)計算思維；第三，特點是全局/網(wǎng)規(guī)則（/不規(guī)則）嵌入局部不規(guī)則（/規(guī)則）網(wǎng)絡聯(lián)結(jié)的對比；第四，加深理解，強化關(guān)聯(lián)邏輯和內(nèi)在機理；第五，包容性——無序中尋求有序，有序隱含無序；第六，通過分布式AI、腦機對接、VR類技術(shù)等，在計算思維中揉入越來越多的人類真實行為和集群智慧，呈現(xiàn)出全局分布、局部聚焦、整體（有機）關(guān)聯(lián)的“分—整”式思維和建模（通宏洞微）。

拓展到相關(guān)學科，進一步認知和把握計算思維的本質(zhì)，由數(shù)據(jù)信息的觀測獲取、建?；A(chǔ)和依據(jù)，到話語體系和評價標準，計算社會科學更注重相互借鑒、相互促進。借助博弈論、復雜性科學、情景仿真和計算實驗等深入微觀層面的個體差異及相互關(guān)系、動態(tài)展現(xiàn)混合網(wǎng)聯(lián)結(jié)構(gòu)下演變的生成機理和過程，針對種種宏觀異象和典型化事實，甚至是“無序”的非線性涌現(xiàn)等，也都能基于大數(shù)據(jù)在計算思維下模擬生成。當下Python的深度開發(fā)和廣泛應用就是一有力旁證，或許還會成為計算社會科學將計算思維與人文社會科學緊密對接的黏合劑。

計算思維概念發(fā)端于計算機科學領(lǐng)域，應用活躍在自然科學和工程技術(shù)領(lǐng)域，正逐步向人文社會科學領(lǐng)域拓展，具有重要的顯性和潛在的社會價值。首先，從人類與自然交互的視角出發(fā)，可將計算思維這一具有廣泛應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概念：（1）認識世界的目的思維與過程思維，分別指向自然界的空間和時間維度；（2）體現(xiàn)人類在改造世界活動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)實踐能力的工程思維與自動（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體系和計算社會科學類學科專業(yè)的建設(shè)。其次，從信息和主體的關(guān)系角度看，計算思維可以反映目標選擇的主觀性、不同主體對相同信息的差異化響應和影響、約束作用的差異，以及信息感知、理解和轉(zhuǎn)換能力的差異。從科學與人文的關(guān)系角度看，計算思維拓展了多視角思維、多學科專業(yè)、多元方法和技術(shù)工具的實現(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)的計算社會科學，使計算思維融入了人文靈魂，也使人文社會科學散發(fā)出更多的科技魅力。

“不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海”，“質(zhì)—量互變”是自然、社會和思維發(fā)展的普遍規(guī)律，揭示了人類社會行為、各種事物和現(xiàn)象發(fā)展過程中量變與質(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，“計算思維—計算科學—計算社會科學”的跨學科交叉融合創(chuàng)新，是最有可能徹底揭開人類行為和社會運行復雜奧秘的利器與路徑。

重建文科：超越傳統(tǒng)的計算社會科學

從人文視角看計算思維，不僅要有抽象、建模和信息的自動化處理，更為核心和關(guān)鍵的是發(fā)現(xiàn)人類行為和社會運行的內(nèi)在規(guī)律與邏輯關(guān)聯(lián)。人文社會科學是人類在與自然界交互中對自身行為和社會運行的認知發(fā)展的重要工具，也是推動文明和科技進步的重要力量，是一個國家和民族的教育水平與綜合實力的標志、增強軟實力的強勁動能。要擯棄文科的科學性弱、模型粗糙和建模技術(shù)落后、文科學生缺乏理科訓練等傳統(tǒng)看法和偏見，改善“套模型、輸數(shù)據(jù)、跑程序”單純應用的觀念和做法，獲取、輸入數(shù)據(jù)并運行程序和在平臺上操作。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)教學科研中的量化實證方法與在自然科學和工程技術(shù)中的量化實證的異同，要創(chuàng)建更有針對性的理論體系和方法，對“中國特色”的本質(zhì)給予最好的注解。

新時代、新觀念和新思維對新文科建設(shè)的滋養(yǎng)、滲透和啟迪創(chuàng)造了極好的機遇。具有不同類型的思維定式、認知模式、行為習慣、專業(yè)知識和教育背景的研究者、教育工作者和受教者，只有在問題點和事物的本質(zhì)上才能相互認同、統(tǒng)一整合。因為客觀事物和現(xiàn)象的存在、變化及人的行為是不分學科的，所以需要問題（任務/價值）導向、以人為本、跨界交叉、滲透融合、探索創(chuàng)新。新文科建設(shè)是中國新時代高等學校本科人才培養(yǎng)改革的一個全新構(gòu)想和實質(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。從計算思維與新文科建設(shè)的關(guān)系角度看，計算社會科學為新文科建設(shè)探索和開辟新的通途、提供有效的技術(shù)方法，是最應該重視和加強建設(shè)的新文科的代表性學科之一。其時代特點是適應社會發(fā)展需求、順應新一波科技革命浪潮，學科特點是跨學科交叉，方法特點是多元綜合、科技與人文融合，本質(zhì)特點是內(nèi)生融合創(chuàng)新。通過對傳統(tǒng)與科技人文融合兩個不同視角的計算思維進行類比發(fā)現(xiàn)，計算思維在新文科建設(shè)中具有相當強勁的優(yōu)勢。

與自然科學和工程技術(shù)等研究領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)不同，人文社會科學的數(shù)據(jù)大都是局部的、結(jié)果性的和在一定條件下針對特定主體而言的，數(shù)據(jù)環(huán)境條件不可完全重復，利用價值（發(fā)掘）與主觀取向密切相關(guān)，這需要更開闊的視角、更深和更新的認知、更豐富的內(nèi)容和動態(tài)實時的反映，在數(shù)據(jù)維度、覆蓋面、可信度、渠道和記錄反映方式、價值認可、習慣銜接和協(xié)調(diào)包容等質(zhì)性方面面臨更大的挑戰(zhàn)，構(gòu)建模型時對數(shù)據(jù)處理有更高、更復雜的需求。這直接涉及變量的選取、設(shè)置與測度，模型構(gòu)建、識別和參數(shù)估算等核心技術(shù)環(huán)節(jié)。人文社會科學中有豐富的技術(shù)含量，自然科學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。

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

結(jié)語

從人文社會科學視角理解計算思維，就是更強調(diào)科學與人文、計算科學及相關(guān)技術(shù)與人文社會科學兩方面的滲透融合，相互促進。當下的新文科建設(shè)就是在數(shù)智時代背景下跨界融合，將科技進步與社會需求更緊密地結(jié)合，轉(zhuǎn)變更新教育觀念、培養(yǎng)塑造受教育者的跨學科交叉的思維模式和行為方式。沿此思路去探索實踐，必然會使計算思維有更廣闊的用武之地和更多的提升契機，有益于中國特色哲學社會科學的創(chuàng)新發(fā)展，助推新時代新思維下的新文科建設(shè)、高等教育觀念的轉(zhuǎn)型升級和新型人才的成長。

最后還須提及的是，對于人文社會科學研究者而言，不是選取最新的方法就一定會更好，而是應當根據(jù)研究對象、目的和問題特點，更有針對性地選取最“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，方法畢竟是達成研究目標的工具，何種工具最恰當是由問題特質(zhì)決定的。此外，跨學科多元思維、多種方法交叉融合，針對同一問題采用多種手段，也可以達到方法互補和相互驗證的效果，這也是人文社會科學研究和新文科建設(shè)值得認真考慮的綜合性分析策略，也必定助益于更好地領(lǐng)悟計算社會科學的本質(zhì)意義，以便對其進行深入研究，促進其未來發(fā)展。