計算機科學(xué)領(lǐng)域，周以真（Jeannette M. Wing）是以倡導(dǎo)計算思維而聞名于世，她認為：計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。

這位亞裔科學(xué)家1979年獲得麻省理工學(xué)院（MIT）的電子工程和計算機科學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位，1983年獲得MIT計算機科學(xué)的博士學(xué)位。她的主要研究領(lǐng)域是形式方法、可信計算、分布式系統(tǒng)、編程語言等。1993年她與圖靈獎得主芭芭拉·利斯科夫合作，提出了著名的Liskov代換原則，是面向?qū)ο蠡驹瓌t之一。2004至2007年她曾擔(dān)任卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計算機學(xué)院院長；2013年1月加入微軟研究院，擔(dān)任微軟全球資深副總裁，負責(zé)微軟研究院全球各核心研究機構(gòu)及微軟研究院學(xué)術(shù)合作部的工作。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)前校長Jared L Cohon評價說：“周以真是當(dāng)今世界上最有創(chuàng)新精神、最具原創(chuàng)力的計算機科學(xué)家之一。她在科研、教學(xué)和行政上均作出了重大貢獻。NSF不可能找到一個比周以真更好的人選?！?/p>

在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，周以真的嚴厲也讓她在學(xué)生中聞名。一個學(xué)生叫她“Dragon Lady”——這個不太友好的詞本用于形容強大神秘、盛氣凌人的東方女子，但周以真接受了這個稱呼。最讓周以真感到滿足的事情，莫過于看到學(xué)生在被復(fù)雜概念折騰得死去活來之后，最終掌握她所傳授的知識。在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，“Dragon Lady”漸漸成為飽含學(xué)生敬意的昵稱。

這位既醉心教研，又不懈學(xué)習(xí)其他知識的科學(xué)家在計算機科學(xué)之外的領(lǐng)域同樣多才多藝。她曾在中國研習(xí)舞劍，也學(xué)習(xí)武術(shù)，是唐手道黑帶四段。此外，周以真還有扎實的芭蕾舞功底，也跳過探戈、現(xiàn)代舞、爵士舞乃至踢踏舞。她所掌握的才藝如此之多，人們不禁要問她是怎么擠出時間學(xué)這么多東西的。“日程表啊?！彼f。周以真的青春活力數(shù)十年不減，究其原因，她說那不過是因為“天性樂觀，過著簡單的生活”。

在周以真的眾多成就中，她于2006年發(fā)表的《計算思維》（Computational thinking）是最為人稱道的成果之一。周以真倡導(dǎo)運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念解決問題、設(shè)計系統(tǒng)并理解人類行為的思維方式。這一理念推動了計算機科學(xué)在全球教育領(lǐng)域的發(fā)展。她期盼所有年輕人都能從計算思維中獲益，并鼓勵他們張開懷抱去擁抱跨學(xué)科研究的新理念?！叭绻覀兿Ｍ鑫磥淼呐眱?，我們就需要去創(chuàng)造未來?！彼f。

留學(xué)生：什么是計算思維？

周以真：簡而言之，計算思維就是像計算機科學(xué)家一樣思考。當(dāng)然，這并不是個令人滿意的回答，因為我還得解釋什么是計算機科學(xué)。計算機科學(xué)是計算的學(xué)問——什么是可計算的，怎樣去計算。

實際上，計算思維是一種思考方式，是用計算機所能有效執(zhí)行的方式來對問題進行表述并提出解決方案——這里所說的“計算機”既可以指機器，也可以指人。換句話說，計算思維也是一種解決問題的方式。

留學(xué)生：計算思維可以做什么？

周以真：計算思維是每個人的基本技能，不僅僅屬于計算機科學(xué)家。我們應(yīng)當(dāng)使每個孩子在培養(yǎng)解析能力時不僅掌握閱讀、寫作和算術(shù)（3R），還要學(xué)會計算思維。正如印刷出版促進了3R的普及，計算和計算機也以類似的正反饋促進了計算思維的傳播。

計算思維涉及運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。

當(dāng)我們必須求解一個特定的問題時，首先會問：解決這個問題有多么困難？怎樣才是最佳的解決方法？ 計算機科學(xué)根據(jù)堅實的理論基礎(chǔ)來準確地回答這些問題。表述問題的難度的基本能力。必須考慮的因素包括機器的指令系統(tǒng)、資源約束和操作環(huán)境。

為了有效地求解一個問題，我們可能要進一步問：一個近似解是否就足夠了，是否可以利用一下隨機化，以及是否允許誤報和漏報？計算思維就通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個看來困難的問題重新闡釋成一個我們知道怎樣解決的問題。

計算思維是一種遞歸思維。它是并行處理。它是把代碼譯成數(shù)據(jù)又把數(shù)據(jù)譯成代碼。它是由廣義量綱分析進行的類型檢查。對于別名或賦予人與物多個名字的做法，它既知道其益處又了解其害處。對于間接尋址和程序調(diào)用的做法，它既知道其威力又了解其代價。它評價一個程序時，不僅僅根據(jù)其準確性和效率，還有美學(xué)的考量，而對于系統(tǒng)的設(shè)計，還考慮簡潔和優(yōu)雅。

留學(xué)生：有沒有什么用計算思維解決問題的例子？

周以真：舉個例子，如果你要做一頓飯，既要煮飯又要炒青菜炒肉，但又不能做好菜了但飯還沒煮熟，要怎么做？這三項任務(wù)都需要花費資源和時間。在做飯這件事上，你就相當(dāng)于一個操作系統(tǒng)。我們在計算機科學(xué)中所學(xué)習(xí)的，正是如何調(diào)配有限的資源，完成所有任務(wù)。

一般來說，計算思維中最重要的幾個思維過程是抽象、分解以及組合。所謂“抽象”，是指忽略所有不相關(guān)的復(fù)雜細節(jié)，而只專注于問題關(guān)鍵部分的能力。你會注意到，我剛剛并沒有提及“鍋是啥顏色的”，“廚房有多熱”，因為這些都是不相關(guān)的細節(jié)。

“分解”能讓我們將問題分割成一個一個小的部分，我們將這些小部分各個擊破，最終通過“組合”將各部分重整起來，形成一個針對原問題的解決方案。

這種解決問題的方式是可以規(guī)?；模h超人手可及的范疇——當(dāng)你在用筆記本電腦的時候，有上千個進程同時在占用上千種不同的資源，但你還是可以用它完成工作。因為它在用計算思維解決問題。

留學(xué)生：這樣看來，計算思維不僅僅屬于計算機科學(xué)家？

周以真：許多人將計算機科學(xué)等同于計算機編程。有些家長為他們主修計算機科學(xué)的孩子看到的只是一個狹窄的就業(yè)范圍。許多人認為計算機科學(xué)的基礎(chǔ)研究已經(jīng)完成，剩下的只是工程問題。當(dāng)我們行動起來去改變這一領(lǐng)域的社會形象時，計算思維就是一個引導(dǎo)著計算機教育家、研究者和實踐者的宏大愿景。

我們特別需要走進大學(xué)之前的聽眾，包括老師、父母、學(xué)生，向他們傳送下面兩個主要信息：智力上的挑戰(zhàn)和引人入勝的科學(xué)問題依舊亟待理解和解決。這些問題和解答僅僅受限于我們的好奇心和創(chuàng)造力；同時一個人可以主修計算機科學(xué)而從事任何行業(yè)。一個人可以主修英語或者數(shù)學(xué)，接著從事各種各樣的職業(yè)。計算機科學(xué)也一樣。一個人可以主修計算機科學(xué)，接著從事醫(yī)學(xué)、法律、商業(yè)、政治，以及任何類型的科學(xué)和工程，甚至藝術(shù)工作。

計算機科學(xué)的教授應(yīng)當(dāng)為大學(xué)新生開一門稱為“怎么像計算機科學(xué)家一樣思維”的課程，面向所有專業(yè)，而不僅僅是計算機科學(xué)專業(yè)的學(xué)生。我們應(yīng)當(dāng)使入大學(xué)之前的學(xué)生接觸計算的方法和模型。我們應(yīng)當(dāng)設(shè)法激發(fā)公眾對于計算機領(lǐng)域中的科學(xué)探索之興趣，而不是悲嘆對其興趣的衰落或者哀泣其研究經(jīng)費的下降。所以，我們應(yīng)當(dāng)傳播計算機科學(xué)的快樂、崇高和力量，致力于使計算思維成為常識。

留學(xué)生：你認為哪個學(xué)科會因計算機科學(xué)而發(fā)生最大的變化？

周以真：我相信所有學(xué)科都能從計算機科學(xué)的進步中獲益，反過來，計算機科學(xué)也能從所有其他學(xué)科的發(fā)展中得到好處。所以要從那么多學(xué)科里挑一個是很難的，不過硬要選的話，目前我會選生物。

一方面，計算機科學(xué)向生物學(xué)提供了許多形式模型來表現(xiàn)或解釋復(fù)雜系統(tǒng)在互動時的動態(tài)變化——畢竟操作系統(tǒng)本身就是一個由交互過程組成的復(fù)雜系統(tǒng)。另一方面，計算機科學(xué)家發(fā)明了能分析大量數(shù)據(jù)的技術(shù)，機器學(xué)習(xí)也讓我們得以揭示隱藏在大數(shù)據(jù)中的規(guī)律。

反過來，生物學(xué)也在推動計算機科學(xué)的進步。任何生物系統(tǒng)中發(fā)生的相互作用，無論是規(guī)模還是本質(zhì)都遠超當(dāng)今計算方法所能企及的地步。更遠地看，生物系統(tǒng)可以被看做信息處理系統(tǒng)。我們或許能利用自然或者合成的生物系統(tǒng)的計算能力。

留學(xué)生：近年來人工智能和虛擬現(xiàn)實發(fā)展飛快，在你看來，計算機科學(xué)的未來將是怎樣的？

周以真：現(xiàn)在是所謂“人工智能的春天”。計算機視覺、語音、機器翻譯和自然語言處理領(lǐng)域，各自經(jīng)過了數(shù)十年緩慢而持續(xù)地發(fā)展。到現(xiàn)在，我們已有能力將它們?nèi)诤掀饋?。微軟正將這些人類智能中的不同子任務(wù)整合起來，希望讓計算機看得見、聽得懂、說得出、學(xué)得會。

我們也正置身于一個“移動為先，云為先”的時代。這意味著無論何時何地，每個人都能通過小型設(shè)備獲取海量數(shù)據(jù)與巨大的計算能力。所謂“普適”，就是指任何人在任何時間地點都能計算。當(dāng)然，現(xiàn)實還是會給我們的熱情潑冷水，我們?nèi)悦媾R著種種重大的技術(shù)難題。

留學(xué)生：機器學(xué)習(xí)取得了前所未有進步，面對可能隨之而來的道德問題，比如隱私問題，我們做好準備了嗎？

周以真：當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模讓第三方得以輕易地獲取我們的個人信息，數(shù)據(jù)挖掘和機器學(xué)習(xí)又進一步讓推斷我們的個人習(xí)慣和偏好變得簡單，使第三方與我們的互動更加個人化：向我們推薦書籍啊，提醒我們朋友的生日啊什么的。不管是心甘情愿或是毫不知情地，人們都在用部分隱私換取更多效用。

因此，我們需要更好更公開地交流個人隱私問題：企業(yè)與消費者、政府與公民、技術(shù)人員與政策制定者、計算機科學(xué)家與社會科學(xué)家、科學(xué)家與倫理學(xué)家之間，都需要進行溝通。我們應(yīng)該開發(fā)新的技術(shù)讓人了解他人知道自己的哪些信息，也應(yīng)該有新的政策促進某種隱私保護技術(shù)的推廣，使它更加具有影響力。