范亞隆

摘 要：計算機科學與技術(shù)方法論是關(guān)于計算領(lǐng)域認識和實踐過程中一般方法及其性質(zhì)、特點、內(nèi)在聯(lián)系和變化發(fā)展的系統(tǒng)研究。它是計算認知領(lǐng)域的一個理論體系，是我們認知計算技術(shù)的一個有效工具和方法。

關(guān)鍵詞：計算機；科學與技術(shù)；方法論

在計算領(lǐng)域中認識指的是抽象過程（感性認識）和理論過程（理性認識），實踐指的是學科中的設(shè)計過程。抽象、理論和設(shè)計是具有方法論意義的三個過程，這三個過程是科學技術(shù)方法論中最重要的研究內(nèi)容。從認識論的角度來看，學科的基本內(nèi)容包含在抽象、理論和設(shè)計三個過程（或形態(tài)）之中，不僅如此，也正是因為它們之間的相互作用，促進了學科的發(fā)展。

一、計算學科中的抽象、理論和設(shè)計及其內(nèi)在聯(lián)系

方法論在層次上有哲學方法論、一般科學技術(shù)方法論、具體科學技術(shù)方法論之分，它們相互依存、互為作用。在一般科學技術(shù)方法論中，抽象、理論和設(shè)計是其研究的主要內(nèi)容。以下我們以一般科學技術(shù)方法論為指導，闡述計算學科中的抽象、理論和設(shè)計內(nèi)容。

（一）學科的抽象形態(tài)

在科學技術(shù)方法論中， 科學抽象是指在思維中對同類事物去除其現(xiàn)象的、次要的方面，抽取其共同的、主要的方面，從而做到從個別中把握一般，從現(xiàn)象中把握本質(zhì)的認知過程和思維方法。科學抽象的成果有：科學概念、科學符號、思想模型等內(nèi)容。

“Computing as a discipline”報告認為：理論、抽象和設(shè)計是我們從事本領(lǐng)域工作的三種主要形態(tài)（Paradigm），或稱文化方式，它提供了我們定義學科的條件。第一個學科形態(tài)是抽象（按方法論研究的習慣，我們將報告中理論和抽象原來的次序?qū)φ{(diào)），抽象源于實驗科學。按客觀現(xiàn)象的研究過程，抽象形態(tài)包括以下四個步驟的內(nèi)容：形成假設(shè)；建造模型并做出預測；設(shè)計實驗并收集數(shù)據(jù)；對結(jié)果進行分析。

（二）學科的理論形態(tài)

科學認識由感性階段上升為理性階段，就形成了科學理論，科學理論是經(jīng)過實踐檢驗的系統(tǒng)化了的科學知識體系，它是由科學概念、科學原理以及對這些概念、原理的理論論證所組成的體系。

在計算學科中， 第二種學科形態(tài)是理論，理論源于數(shù)學。按統(tǒng)一的合理的理論發(fā)展過程，理論形態(tài)包含以下四個步驟的內(nèi)容：表述研究對象的特征（定義和公理）；假設(shè)對象之間的基本性質(zhì)和對象之間可能存在的關(guān)系（定理）；確定這些關(guān)系是否為真（證明）；結(jié)論和解釋。

（三）學科的設(shè)計形態(tài)

在計算學科中， 第三個形態(tài)是設(shè)計，設(shè)計源于工程。按為解決某個問題而實現(xiàn)系統(tǒng)或裝置的過程來看，設(shè)計形態(tài)包含以下四個步驟的內(nèi)容：需求分析；建立規(guī)格說明；設(shè)計并實現(xiàn)該系統(tǒng)；對系統(tǒng)進行測試與分析。

設(shè)計、抽象和理論三個形態(tài)針對具體的研究領(lǐng)域均起作用，在具體研究中，就是要在其理論的指導下，運用其抽象工具進行各種設(shè)計工作，最終的成果將是計算機的軟硬件系統(tǒng)及其相關(guān)資料（如，需求說明、規(guī)格說明和設(shè)計與實現(xiàn)方法說明等）。

設(shè)計形態(tài)（技術(shù)方法）和抽象、理論二個形態(tài)（科學方法）具有許多共同的方面。這是因為，設(shè)計作為變革、控制和利用自然界的手段，必須以對自然規(guī)律的認識為前提（可以是科學形態(tài)的認識，也可以是經(jīng)驗形態(tài)的認識）；設(shè)計要達到變革、控制和利用自然界的目的，必須創(chuàng)造出相應的人工系統(tǒng)和人工條件，還必須認識自然規(guī)律在這些人工系統(tǒng)中和人工條件下的具體表現(xiàn)形式。所以，科學認識方法（抽象、理論二個形態(tài)），對具有設(shè)計形態(tài)的技術(shù)研究和技術(shù)開發(fā)是有作用的。但是設(shè)計形態(tài)畢竟還有其不同于抽象形態(tài)和理論形態(tài)的特點。其中最主要的是設(shè)計形態(tài)有更強的實踐性；其次，設(shè)計形態(tài)具有更強的社會性；第三，設(shè)計形態(tài)具有更強的綜合性。

二、三個學科形態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系

理論是數(shù)學的根本：應用數(shù)學家們認為，科學的進展都是建立在數(shù)學基礎(chǔ)上的。抽象（建模）是自然科學的根本：科學家們認為，科學的進展過程主要是通過形成假說，然后系統(tǒng)地按照建模過程對假說進行驗證和確認取得的。類似地，設(shè)計是工程的根本：工程師們認為，工程的進展主要是通過提出問題，并系統(tǒng)地按照設(shè)計過程，用建立模型而加以解決的。許多有關(guān)數(shù)學、科學和工程相對優(yōu)劣的爭論都隱含的基于抽象、理論和設(shè)計三個過程中某一個更為更根本的假設(shè)。

“Computing as a discipline”報告認為，更詳細的研究揭示出：在計算學科中，“三個過程”是錯綜復雜地纏繞在一起的，以至于把任何一個作為根本都是不合理的。

當專家們把注意力集中于“三個過程”誰更為根本的時候，學科方法論中的關(guān)鍵問題—抽象、理論和設(shè)計三個過程的相互作用被忽視了。不僅如此，在一定程度上還轉(zhuǎn)移了我們的視線，削弱了我們對報告本質(zhì)的理解，以致“CC2001”任務組不得不承認，與報告密切相關(guān)的“CC1991”計劃的執(zhí)行并沒有達到預期的效果。

“Computing as a discipline”報告的實質(zhì)是學科方法論的思想，其關(guān)鍵問題是—抽象、理論和設(shè)計三個過程的相互作用的問題，正是因為它們之間的相互作用，促進了學科的發(fā)展。

參考文獻：

[1]趙致琢.關(guān)于計算機科學與技術(shù)認知問題的研究簡報（Ⅰ，Ⅱ）.計算機研究與發(fā)展.2001，38（1）：1-15.

[2]王浩.數(shù)理邏輯通俗講話.科學出版社，1983.