Питер Макоуэн - Вычислительное мышление - Метод решения сложных задач

Понимать, как работают компьютеры и как они не работают, нужно не только тем, кто хочет стать программистом. Но программистам совершенно необходимо понимать людей. Только осознавая наши ограничения, предубеждения, особенности чувственного восприятия, они смогут писать программы, соответствующие поставленной цели, — программы, которые помогают людям, а не усложняют им жизнь (хотя бы отчасти).

В заключение давайте рассмотрим еще одно когнитивное искажение, которое достойно упоминания хотя бы потому, что оно очень странное — феномен Итона– Розена.Это искажение, которое часто называют эффектом рифмованности,подразумевает, что у нас есть тенденция признавать утверждение более точным или правдивым, если оно представлено в рифмованной форме. Этим трюком часто пользуются рекламисты. Точного объяснения этого феномена пока нет. Возможно, нам кажется, что рифмованное утверждение красиво и что оно создает приятный эстетический эффект.

Замечательная вещь — наш мозг. Он работает довольно причудливо и естественной склонности к вычислительному и логическому мышлению не проявляет (по крайней мере в некоторых случаях). Мы не думаем как компьютеры, хотя все идет к тому, что будет создаваться все больше компьютеров, которые будут думать как мы и, возможно, копировать некоторые наши странности. Только тогда они смогут воспринимать и ощущать мир так же, как мы.

Мы бегло ознакомились со многими примерами вычислительного мышления. Надеемся, у вас появилось общее представление о вычислительном мышлении и о том, как разные его элементы, такие как абстрагирование и алгоритмическое мышление, сочетаются и дают нам мощный инструмент решения задач и понимания мира. В этой, последней главе мы еще раз пройдемся по разным компонентам вычислительного мышления.

Вычислительное мышление — это свободный набор навыков для решения задач, который ориентирован преимущественно на создание алгоритмов. Они являются мощным инструментом, ибо после создания алгоритмы можно использовать для решения разных задач не задумываясь. Алгоритмы интересны специалистам по информатике, потому что они лежат в основе программ. Однако люди придумывали алгоритмы тысячелетиями, и началось это задолго до изобретения компьютера. Вычислительное мышление — навык не новый, но такое название он получил недавно.

В основе вычислительного мышления лежит алгоритмическое мышление, но помимо него используется ряд других методов, в числе которых абстрагирование, обобщение, декомпозиция и оценка. Также к его важным элементам относятся логическое мышление, сопоставление с образцом и выбор правильного представления данных для решения рассматриваемой задачи. Вычислительное мышление задействует научное мышление и благодаря таким подходам, как компьютерное моделирование, меняет современную науку. В основе вычислительного мышления лежит способность людей к глубокому проникновению в суть вещей, их сильные и слабые стороны. И прежде всего творческая деятельность.

Давайте рассмотрим по очереди все эти компоненты, многие из которых формируют основу для других областей и предметов и других подходов к решению задач.

Алгоритмическое мышлениепозволяет увидеть решение задачи в виде алгоритмов. Например, маршрут, который мы проложили, решая головоломку «Ход конем» и загадку экскурсовода, явился результатом серии инструкций, выполняя которые, нужно посетить все достопримечательности или все клетки на доске и вернуться к началу. Наше решение — простой алгоритм для экскурсии по городу и обхода доски. Можно использовать несколько маршрутов, при этом разные алгоритмы могут стать решением для одной задачи. Мы увидели, что фокусы — это тоже алгоритмы и фокусники используют их, чтобы создать магический эффект. Алгоритмы позволяют выигрывать в крестики-нолики и хорошо понимать пациентов с синдромом «запертого человека». Существуют алгоритмы приобретения знаний, которые в целом позволяют нам создавать разумные машины. При помощи алгоритмов зарабатывают деньги и создают произведения искусства. Более того, они спасают жизнь, будучи встроенными в медицинские приборы.

Почему, решив проблему, важно записать алгоритм? Во-первых, после этого ему можно следовать столько раз, сколько понадобится (снова и снова проводить экскурсии, всегда безошибочно играть в игру, каждый раз спасать жизнь...), и при этом не придется снова и снова решать одну и ту же задачу. Мы даже можем дать кому-то другому задание следовать алгоритму (например, младшему ассистенту, если вы менеджер туристического агентства; всем, кто посещает пациента с синдромом «запертого человека» в больнице; ассистенту фокусника...). В этом случае человеку не понадобится искать решение задачи с нуля. Сегодня алгоритмам следуют не только люди, как это было на протяжении тысячелетий. В эпоху компьютеров их превращают в программы, и на основе этих программ работу могут выполнять машины.