走向“智能計(jì)算”時(shí)代的計(jì)算思維

謝作如

2024年4月26日，孫凝暉院士在全國人大常委會(huì)專題講座中提出“人類社會(huì)正進(jìn)入智能計(jì)算時(shí)代”。對(duì)于“計(jì)算”一詞，中小學(xué)信息技術(shù)教師并不陌生。《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將“計(jì)算思維”作為課程核心素養(yǎng)，《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》則進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了“計(jì)算思維”的重要地位。但是，“計(jì)算思維”一詞中的“計(jì)算”與孫院士提出的“智能計(jì)算”中的“計(jì)算”含義是否一致？

從發(fā)展史來看，正因?yàn)橛?jì)算機(jī)的出現(xiàn)才讓AI研究成為可能，二者的“計(jì)算”都是“computing”。但從現(xiàn)有定義看，“計(jì)算思維”似乎僅僅關(guān)注了分解問題、抽象、建模等算法設(shè)計(jì)方式。以《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》為例，“計(jì)算思維”關(guān)注的是“能對(duì)問題進(jìn)行抽象、分解、建模，并通過設(shè)計(jì)算法形成解決方案”。周以真教授的“計(jì)算思維”定義則強(qiáng)調(diào)通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)復(fù)雜的問題重新闡釋成可以用“計(jì)算”解決的問題。

不難看出，當(dāng)前的計(jì)算思維是在用人工的方式抽象出規(guī)律或者公式，再設(shè)計(jì)算法解決問題，而主流的AI研究范式是通過算法“學(xué)習(xí)”大量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)曲線擬合、函數(shù)逼近，從而解決問題。深度學(xué)習(xí)算法類似一個(gè)萬能工具，在訓(xùn)練過程中能夠自動(dòng)提取圖像、語音和文本中的有效特征，效果甚至比人工分析還要好。訓(xùn)練模型是一個(gè)流程化的操作，用戶不需要對(duì)數(shù)據(jù)做“抽象”，也不需要理解算法背后的原理，甚至不需要寫代碼，核心工作是通過評(píng)估模型表現(xiàn)來調(diào)整算法、超參數(shù)和訓(xùn)練數(shù)據(jù)。因而，我們可以得出結(jié)論：當(dāng)前計(jì)算思維只考慮了計(jì)算機(jī)科學(xué)中的傳統(tǒng)算法，而與AI算法無關(guān)。

當(dāng)然，造成計(jì)算思維內(nèi)涵滯后是有歷史原因的，周以真教授在2006年提出“計(jì)算思維”，而AI在2012年之后才迅猛發(fā)展起來。用2006年的定義去強(qiáng)行解釋深度學(xué)習(xí)中的計(jì)算思想，本來就有刻舟求劍、削足適履之嫌。我相信，隨著智能計(jì)算的迅猛發(fā)展，計(jì)算思維的內(nèi)涵也會(huì)與時(shí)俱進(jìn)的。