范亞隆

摘 要：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論是關(guān)于計(jì)算領(lǐng)域認(rèn)識(shí)和實(shí)踐過程中一般方法及其性質(zhì)、特點(diǎn)、內(nèi)在聯(lián)系和變化發(fā)展的系統(tǒng)研究。它是計(jì)算認(rèn)知領(lǐng)域的一個(gè)理論體系，是我們認(rèn)知計(jì)算技術(shù)的一個(gè)有效工具和方法。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；科學(xué)與技術(shù)；方法論

在計(jì)算領(lǐng)域中認(rèn)識(shí)指的是抽象過程（感性認(rèn)識(shí)）和理論過程（理性認(rèn)識(shí)），實(shí)踐指的是學(xué)科中的設(shè)計(jì)過程。抽象、理論和設(shè)計(jì)是具有方法論意義的三個(gè)過程，這三個(gè)過程是科學(xué)技術(shù)方法論中最重要的研究?jī)?nèi)容。從認(rèn)識(shí)論的角度來看，學(xué)科的基本內(nèi)容包含在抽象、理論和設(shè)計(jì)三個(gè)過程（或形態(tài)）之中，不僅如此，也正是因?yàn)樗鼈冎g的相互作用，促進(jìn)了學(xué)科的發(fā)展。

一、計(jì)算學(xué)科中的抽象、理論和設(shè)計(jì)及其內(nèi)在聯(lián)系

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

（一）學(xué)科的抽象形態(tài)

在科學(xué)技術(shù)方法論中， 科學(xué)抽象是指在思維中對(duì)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(gè)別中把握一般，從現(xiàn)象中把握本質(zhì)的認(rèn)知過程和思維方法?？茖W(xué)抽象的成果有：科學(xué)概念、科學(xué)符號(hào)、思想模型等內(nèi)容。

“Computing as a discipline”報(bào)告認(rèn)為：理論、抽象和設(shè)計(jì)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(xué)科的條件。第一個(gè)學(xué)科形態(tài)是抽象（按方法論研究的習(xí)慣，我們將報(bào)告中理論和抽象原來的次序?qū)φ{(diào)），抽象源于實(shí)驗(yàn)科學(xué)。按客觀現(xiàn)象的研究過程，抽象形態(tài)包括以下四個(gè)步驟的內(nèi)容：形成假設(shè)；建造模型并做出預(yù)測(cè)；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)；對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

（二）學(xué)科的理論形態(tài)

科學(xué)認(rèn)識(shí)由感性階段上升為理性階段，就形成了科學(xué)理論，科學(xué)理論是經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的系統(tǒng)化了的科學(xué)知識(shí)體系，它是由科學(xué)概念、科學(xué)原理以及對(duì)這些概念、原理的理論論證所組成的體系。

在計(jì)算學(xué)科中， 第二種學(xué)科形態(tài)是理論，理論源于數(shù)學(xué)。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(gè)步驟的內(nèi)容：表述研究對(duì)象的特征（定義和公理）；假設(shè)對(duì)象之間的基本性質(zhì)和對(duì)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(xué)科的設(shè)計(jì)形態(tài)

在計(jì)算學(xué)科中， 第三個(gè)形態(tài)是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)源于工程。按為解決某個(gè)問題而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或裝置的過程來看，設(shè)計(jì)形態(tài)包含以下四個(gè)步驟的內(nèi)容：需求分析；建立規(guī)格說明；設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試與分析。

設(shè)計(jì)、抽象和理論三個(gè)形態(tài)針對(duì)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(dǎo)下，運(yùn)用其抽象工具進(jìn)行各種設(shè)計(jì)工作，最終的成果將是計(jì)算機(jī)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(jì)與實(shí)現(xiàn)方法說明等）。

設(shè)計(jì)形態(tài)（技術(shù)方法）和抽象、理論二個(gè)形態(tài)（科學(xué)方法）具有許多共同的方面。這是因?yàn)?，設(shè)計(jì)作為變革、控制和利用自然界的手段，必須以對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)為前提（可以是科學(xué)形態(tài)的認(rèn)識(shí)，也可以是經(jīng)驗(yàn)形態(tài)的認(rèn)識(shí)）；設(shè)計(jì)要達(dá)到變革、控制和利用自然界的目的，必須創(chuàng)造出相應(yīng)的人工系統(tǒng)和人工條件，還必須認(rèn)識(shí)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(xué)認(rèn)識(shí)方法（抽象、理論二個(gè)形態(tài)），對(duì)具有設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)。其中最主要的是設(shè)計(jì)形態(tài)有更強(qiáng)的實(shí)踐性；其次，設(shè)計(jì)形態(tài)具有更強(qiáng)的社會(huì)性；第三，設(shè)計(jì)形態(tài)具有更強(qiáng)的綜合性。

二、三個(gè)學(xué)科形態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系

理論是數(shù)學(xué)的根本：應(yīng)用數(shù)學(xué)家們認(rèn)為，科學(xué)的進(jìn)展都是建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的。抽象（建模）是自然科學(xué)的根本：科學(xué)家們認(rèn)為，科學(xué)的進(jìn)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(duì)假說進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)取得的。類似地，設(shè)計(jì)是工程的根本：工程師們認(rèn)為，工程的進(jìn)展主要是通過提出問題，并系統(tǒng)地按照設(shè)計(jì)過程，用建立模型而加以解決的。許多有關(guān)數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程相對(duì)優(yōu)劣的爭(zhēng)論都隱含的基于抽象、理論和設(shè)計(jì)三個(gè)過程中某一個(gè)更為更根本的假設(shè)。

“Computing as a discipline”報(bào)告認(rèn)為，更詳細(xì)的研究揭示出：在計(jì)算學(xué)科中，“三個(gè)過程”是錯(cuò)綜復(fù)雜地纏繞在一起的，以至于把任何一個(gè)作為根本都是不合理的。

當(dāng)專家們把注意力集中于“三個(gè)過程”誰更為根本的時(shí)候，學(xué)科方法論中的關(guān)鍵問題—抽象、理論和設(shè)計(jì)三個(gè)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(duì)報(bào)告本質(zhì)的理解，以致“CC2001”任務(wù)組不得不承認(rèn)，與報(bào)告密切相關(guān)的“CC1991”計(jì)劃的執(zhí)行并沒有達(dá)到預(yù)期的效果。

“Computing as a discipline”報(bào)告的實(shí)質(zhì)是學(xué)科方法論的思想，其關(guān)鍵問題是—抽象、理論和設(shè)計(jì)三個(gè)過程的相互作用的問題，正是因?yàn)樗鼈冎g的相互作用，促進(jìn)了學(xué)科的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙致琢.關(guān)于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)認(rèn)知問題的研究簡(jiǎn)報(bào)（Ⅰ，Ⅱ）.計(jì)算機(jī)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(xué)出版社，1983.