論計算學科中的哲學問題及其基本框架

范　輝　郭玉剛　劉延武

摘要本文分析了計算教育的現狀，提出了計算學科中的哲學問題及其基本框架，探討了構建計算學科中的哲學問題的客觀依據和現實意義。

關鍵詞計算構建哲學

1 引言

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

2 計算學科中的哲學問題提出的客觀依據

2.1 計算學科的發展要求從哲學高度對計算學科進行理論闡釋

計算學科包括算法理論、分析、設計、效率、實現和應用的系統的研究。全部計算學科的基本問題是，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。經過幾十年的發展，計算學科業已形成了一個龐大的知識體系。主要體現在三大層面：

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

（2）計算學科的專業基礎層。它是為應用層提供技術和環境的一個層面，包括軟件開發方法學、計算機網絡與通信技術、程序設計科學、計算機體系結構和電子計算機系統基礎。

（3）計算學科的基礎層。它包括計算的數學理論、高等邏輯等內容。

還有支撐這三個層面的理工科基礎科目，包括物理學（主要是電子技術科學）和基礎數學（含離散數學）等。

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

2.2 計算教育的現狀催化計算學科中的哲學問題

ACM和IEEE/CS是美國在計算教育研究領域最有影響的組織。在1989年ACM提交的《Computing as a Discipline》報告中，它不僅第一次規定了計算學科的定義，回答了計算學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”是對計算教育科學幾十年來的概括和總結，也是美國ACM和IEEE/CS聯合發表的《Computing Curricula 1991》報告（簡稱CC91）以及《Computing Curricula 2001》報告（簡稱CC2001）的基本指導思想，其實這種“新的思想方法”的實質就是計算學科中的哲學問題的內容。

在國內是結合我國的實際情況進行研究，以ACM和IEEE/CS的報告為依據進行分析研究的。中國計算機學會教育委員會和全國高等學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“計算機學科教學計劃1993”和《中國計算機科學與技術學科教程2002》，提出和完善了具有哲學性質的核心概念的思想。

然而，所有這一切關于計算學科的研究還停留在計算學科方法論層面，沒有進一步站在哲學的高度，從新的視角，實現計算機和哲學的有機結合。

3 構建計算學科中哲學問題的現實意義

3.1 計算學科中的哲學問題有助于計算學科的發展

（1）計算學科中的哲學問題有助于確立正確的思想原則，把握正確的研究方向

計算學科中的哲學問題及其方法論是在科學哲學和一般科學技術方法論的指導下建立的，它直接面對和服務于計算學科的認識過程，使人們對計算學科的認識邏輯化、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）計算學科中的哲學問題有助于計算學科的建設和人才培養

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

3.2 計算學科中的哲學問題提供一種獨特的研究領域和創新方法

（1）計算學科中的哲學問題代表一個獨立的研究領域

計算方法、概念、工具和技術已經開發出來了，而且在許多哲學領域得到了應用，這才是它的迷人之所在。再就是以模型為基礎的科學哲學、科學哲學的計算方法論等以闡釋科學知識的方法論為目的的領域；最后還有成為當今社會的“顯學”的計算倫理學、人工倫理學等哲學問題。

（2）計算學科中的哲學問題能為哲學話題提供一種創新的方法

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

4 構建計算學科中哲學問題的基本框架

4.1 計算學科中哲學問題的定義

計算學科中的哲學問題，是個很古老的話題，但在思想史上，成為獨立的研究領域卻是非常晚的事。計算學科中的哲學問題是從哲學高度對計算學科的重要問題、根本問題進行理論分析、闡釋和評價的。它像數學哲學一樣，是一種元理論方法。它具有哲學方法論的批判功能。因而計算學科中的哲學問題可以定義為批判性研究的哲學領域，它涉及到計算的概念、本質和基本原理以及對計算學科方法論的提煉和應用，目的是為計算學科的概念基礎提供系統論證，從而建立新的理論框架。

4.2 計算學科中哲學問題的基本框架

它包括四個層次和七大方面。

（1）四個層次

①尋求統一計算理論，是計算學科中哲學問題研究綱領的“硬核”。其基本問題就是對計算本質進行反思；同時對計算學科的發展和應用進行分析、解釋和評價，重點關注計算學科發展的未來走向。

②創新。其主要目的是為各種計算理論提供哲學方法。創新是計算學科中的哲學最具特色的，也是使計算學科中的哲學問題得以在哲學殿堂確立地位的關鍵所在。

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

④方法論。這一目標屬于傳統的科學哲學，它以創新為基礎，對計算學科及其相關學科中的概念、方法和理論進行系統梳理，為其提供元理論分析框架。

（2）七大方面

計算學科中的哲學問題除四大層次外，還應包括以下七大方面。

①計算學科的本質探討。包括：計算是不是一門學科？學科的本質是什么，學科的根本問題是什么？核心是什么？等等。

②計算學科的思維方式。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計算學科的基本問題、重大問題和未來走向?；締栴}是反映計算學科本質的，能對計算學科各分支領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計算學科的創新及其素質要求。計算學科的創新，就是要圍繞計算學科的基本問題、重大問題、走向問題、熱點問題以及阻障問題進行理性分析、深入探討和哲學評價，以期推動計算學科的可持續發展。由此就提出對從事計算職業人員的素質要求的研究。

⑤計算學科的方法論分析。計算學科方法論是關于計算領域認識和實踐過程中的一般方法的含義、性質、特點、內在聯系和變化發展的系統研究。

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

⑦計算學科重大成果的哲學分析。如人工智能的哲學問題，現實世界與虛擬空間的哲學問題，語言與知識、信息與內容、形式語言和超文本理論的哲學問題等。

5 小結

計算學科中哲學問題的重點是計算學科的本質探討，如尋求統一的計算理論，對計算本質的理論反思等。計算學科中的哲學問題的難點是創新，是利用計算的概念、方法、工具和技術來對傳統和新的問題進行建模、闡釋和提供解決方案，為上述創新目標的各個分支提煉理論分析框架以及計算學科發展中的重大問題的哲學分析等。（本文獲“2005年全國青年教師計算機教育優秀論文評比”三等獎）

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