托图灵诞生100年的福,去年出版了许多关于图灵的书籍。《图灵的秘密:他的生平、思想及论文解读》是其中的一本,前几周看完了,收获不小。说起来也惭愧,虽然自己学的是计算机专业,也知道图灵这个人,却不清楚他究竟做过什么,印象深一点的只有关于人工智能的“图灵检验”。看过《图灵的秘密》才弄清楚,图灵在计算机发展史上究竟作出了什么贡献,比如可计算性判定,比如通用图灵机,配合书中对他的论文的解读,又了解了他所处的时代和环境,以及他局限和所犯的错误。不过我最高兴的,还是通过阅读填补了自己知识结构中的若干鸿沟:原始的计算机都是专用于“计算”的,后来如何转变为能做任何事情的机器?大千世界的众多信息是怎样一步步进入计算机世界里,被表现和构建出来的?这些问题之前一直困扰着我,也找不到答案,看过这本书算是终于地摸到了答案,这本身就值得高兴;而且,填补断层有利于把所学的知识联接为统一的有机体,以后记忆和运用起来也更自如。

不过合上书本,也有遗憾:如果早能弄清楚这些问题该多好,在计算机科学中这些都应当是相当基本的常识,却需要花费这么多的周折,这么长的时间才弄明白。以前有位读中文的朋友说,老师在课堂上讲,《理想国》这样的书还有是什么好想的,直接买回来啃就对了。每每想起这句话,我都非常感慨:这位老师不一定有特别高水准,但至少在向学生推荐读本这一点上,他还算称职。相比之下,计算机专业在这方面实在差的太远了。一方面许多老师的知识水平不敢恭维,不过如果有好的教材供学生自学,这问题倒不算特别严重,偏偏在国内的计算机教育界既缺乏高水准的原创教材,也缺乏对国外经典教材的认知和推荐的气魄。情况真是再糟也没有了。

从目前计算机教育的教学大纲上看,知识点似乎都覆盖了,实际情况却相差万里。计算机科学本来是讲究“贯彻”的知识,许多看似高深或者无用的知识,其实正是问题的核心,它隐藏在表象之下,在语言和语法之后。比如我的一个朋友在做证券分析时曾用到二部图,我自己在做解码时曾用过极大连通分支,这些问题的表面看起来各异,背后的原理却是万变不离其宗,只看你能不能联想到。可惜大多数老师在传授这些知识时基本做不了此类分析和联系,只会照本宣科,说到多态只会举例三角形、圆形的面积计算,说到派生只会举例“黑狗是狗的派生”。本来,老师是如此也就罢了,一些经典教材能讲得深入浅出,而且会不断更新(比如《现代操作系统》最新版本就新增了MeeGo的相关内容),如果能下功夫阅读,结果也不会差。不幸的是目前关于经典教材并没有太多常识,也没有推荐学习的气氛,学习起来反而有诸多阻碍——我读书时曾经在一本算法书上看到汉诺塔问题的迭代解法,因为国内某名校教师编纂的教材上说明汉诺塔问题只能用递归来解,就写邮件去咨询,结果换来一顿抢白,说我胡搅蛮缠,非常无聊。在这种既缺合格教师,又缺经典教材的环境中成长,无怪乎许多程序员一边高呼学校里学的知识毫无作用,另一方面又在缺乏理论指引的情况下盲目做苦工。

以上的问题大家可能都知道,但是近来看过《图灵的秘密》等等书籍,我又想到一个更严重的问题,目前的计算机专业的知识体系(如果可以叫“体系”的话)太割裂凌乱了,缺乏普通正常学科所具有的源流认识和内在联系。举例来说,随便问物理系的学生,亚里士多德做了什么,伽利略做了什么,牛顿、爱因斯坦又做了什么,整个物理学有哪些主要的思潮和流派,他们往往都知道个大概。计算机专业的情况则截然不同,就拿作为教育重点的编程语言来说,目前主流的编程语言分为哪几个流派?都是怎么发展演化而来的?彼此之间的关系是什么?答得上来的人估计不多。再退一步,拿入门就要学习的二进制来说,有几个学生知道它是莱布尼茨发明的?它又是怎样被用来表示信息的?麦克斯韦、西拉德、香农分别作出了哪些贡献?不要以为这些问题不重要,不了解这些背景知识,一则容易死记硬背而丧失兴趣,二则容易犯想当然的错误,认为“二进制对计算机来说就是现成的”,认为“莱布尼茨为了解决计算机表达信息的问题发明了二进制”,完全忽略了逐步探索试错的历史过程。停留在这种认知水平,在工作中想一步步地接近解决新出现的复杂问题(无论是理论的还是实际的),完全就是奢望;现实中有很多程序员找不到现成类库就干不了活,没有强大的debug工具就排不了错,一部分原因也在于此。与此相反,了解这些背景也是构造知识内在联接,构建整门学科图谱的重要因素;有了丰富的内在联系,有完整的图谱,对整门学科的认知才会更深入,也更有可能从多种方面解决复杂问题。

从学校毕业到现在,深一脚浅一脚地走来,我时常在反思自己走过的弯路,也希望知道理想的计算机教育应当是怎样的。我想,应该要有好的教师,能把知识讲得深入浅出——相机上的转接环就是Bridge模式的应用;要有广泛知道的好的教材——《现代操作系统》和《操作系统概念》是学习操作系统的必读书;还要有类似《图灵的秘密》之类的书籍把学科背后的源流梳理清楚——原来图灵关心的是可计算序列而不是可计算数,这样计算机就不只会算“数”了。如果以上几个条件都能具备,相信这个行业里广大同仁的痛苦和遗憾会减少许多,这门专业也会更有吸引力。

Update:以下列出我记得的一些整体介绍计算机科学的书籍,供有兴趣的读者参考。

《编码:隐匿在计算机软硬件背后的语言》《逻辑的引擎》《复杂》《图灵的秘密》