主持人：尊敬的祝义教授，亲爱的同学们：

大家下午好，欢迎来到“咖啡时光·教授有约”活动，我是主持人苏梓茜。首先请允许我代表全体学生，欢迎祝义教授，感谢您在百忙之中来到这里与大家畅谈，度过一个美好的下午！

“咖啡时光·教授有约”活动是由学生处主办，学生发展中心承办，定位于教授与青年学子分享成长历程、共话青春梦想的创新性校园文化品牌。该活动旨在通过各领域颇具声望有影响力的名师与同学们面对面交流，在咖啡品位中畅谈理想，让青年学子近距离感受学者精神风范和人格魅力，聆听长者治学经验与人生智慧，当面请教自己的学业和人生困惑，实现文化引领。本期“咖啡时光·教授有约”是第九十五期，本期的主题是“计算思维与大学学习”，我们请到的嘉宾是祝义教授。

祝义，计算机应用技术博士、教授、硕士生导师、中国计算机学会形式化方法专委会委员、计算机学会软件专委会委员、中国高校计算机教育MOOC联盟江苏省工作委员会委员。1999年获华中师范大学计算机软件学士学位，2005年获苏州大学软件工程硕士学位，2011年获南京航空航天大学计算机应用技术博士学位。现为智慧教育学院软件工程系主任。

说了这么多关于老师的介绍，那么大家是不是更想了解老师呢，下面由我们热烈的掌声欢迎老师讲话。（鼓掌）

祝教授：大家好，今天非常荣幸能够跟大家共同讨论“计算思维与大学学习”的话题，在这样一个轻松的氛围应该说是第一次。

首先，大家需要了解何为“计算思维”？“计算思维”这个概念是近几年流行起来的，大家平时大多在网页浏览过程中或者与同学交流过程中，看到或者听到这个词汇，今天我们就深入地探讨一下。

世界上第一台计算机——埃尼阿克于1946年发明，距今已经有72年的历史。目前计算机已遍布全球各地，也融入到你的日常学习和生活中去，大家也会经常性的接触到计算机。与此同时，计算机教育也得到普及。除了计算机专业的同学需要学习计算机外，现高校内普遍开设计算机的基础教育课程。例如Word、Excel、PowerPoint等基本操作，这些都应该是日常学习生活中需要掌握的技能。

现如今的90后和00后大多从刚出生就已经身处在一个数字环境里，他们从小就开始接触计算机、智能手机、平板等各种各样的数字设备。我将这类群体称为“数字土著”，即出生于一个数字环境里，但是对这个数字环境并不是很了解的一类群体。作为新时代的大学生，大家仅仅了解简单的计算机操作是远远不够的。在现如今的计算时代，计算机不仅改变了我们的生活，也改变了我们自己。大家看以下几个场景：

第一个场景是曾经看书的方式，以前在生活中，我们如果想要看书，一般是自己买书或者到图书馆借书。但是如今由于手机以及一些平板电脑的普及，可以随时线上阅读。

第二个场景是曾经通信的方式，以前如果想给远方的朋友、亲戚联系，只能通过写信、打电话的方式，但是如今随着QQ、微信等通讯工具的流行，我们可以给远方的朋友、亲戚随时联系，也可以视频通话，和以往相比，更加直接、方便。

第三个场景是曾经的购物方式，以前购物就是去商场直接购买自己心仪的商品，但是到了如今这个数字时代，我们可以通过互联网在网上购物，做到不用出门就能购物。

如今这些数字产品正逐渐改变我们的生活以及思维方式，我们不再像以前那样想要看书只能去买或者借，与家人、朋友联系只能通过书信等方式，购物只能去实体店挑选......我们可以借助各种媒体、介质去完成达成自己的目的。

从前面可以看到，我们可以通过计算机来完成一些事情，但并不意味着我们就具有了计算思维。除了有计算机，我们还要通过应用计算机让计算机来懂得我们的思想，通过这种方式来我们的培养计算思维能力。

我举一个实际的例子，假设有一个同学第一次去上海玩，他已经到了酒店入住，现在想要去外滩，他该怎么去？倘若在从前互联网并不是很发达的时候，他可能只能去问路，然后搭乘相应的交通工具。但是在数字时代，我们只需要拿出手机，打开浏览器，通过百度进行搜索路径，它就会提供若干条路线，并将最佳路线置顶。如果路上遇到堵车的情况，我们还可以选择另一个交通路线。整个过程下来，就会在我们脑海里形成一个路线模型。等到我们下一次再去上海外滩的时候，就可以根据我们前面的经验，依照这个路线模型，选择最适合的路线。即使下次去外滩没有拿手机，你也依旧知道去的路线，遇到其他人问你怎么去外滩，你甚至可以跟他说怎么走，其实在这个过程中我们已经运用了计算思维。

那么在这个过程中用了哪些计算思维？首先打开浏览器，通过百度进行搜索，这就利用了计算机里面自动化的思想。搜索路径其实就是算法模型，有多少条路到达目的地？选择一条适合自己的路径怎么到达目的地，这就是算法模型。如果遇到堵车，我们需要在计算机概念里面进行逻辑思考，比如怎么在堵车的情况下，选择一条最佳的路径抵达外滩。 自由选择路径，就相当于是一个优化策略。当我们在现实中遇到了堵车的情况，可以通过优化策略找到另外一条路径，同样达到自己的目的。最后是抽象，比如我们在整个过程完成后，脑海中就会留下一个模型，这个模型我们就称之为抽象，事实上我们总会在无形中运用许多计算机中的计算思维。

计算思维最早是由美国卡耐基梅隆大学周以真教授在2013年6月提出来的，周教授是一名华人，我认为他在华人界计算机方面是一个权威。那么计算思维具体是什么？他认为计算思维就是运用计算机的基础知识去解决问题，设计模型，并且让计算机理解人的行为。

人们只需要了解一些计算机的基础知识，然后通过计算机去训练自己的计算思维的能力，从而去解决实际的生活和学习中的很多问题。也就意味着他认为计算思维应该跟人的读写算能力一样，成为我们应该具有一种能力，计算思维已经就是使得计算机科学从高端变得普及。目前已经不只是大学在应用计算机，小学、初中、高中也已经加入了计算机的课程。

想要了解“计算思维”，首先还要了解一下什么是“计算”，什么事“思维”。“计算思维”拆开来谈的话，一个是计算，一个是思维。首先要了解什么是“计算”，伽利略曾经说过，“自然界这本书是用数学语言写成的，数学是我们计算的基础。”在信息爆炸的时代，计算无所不在的，不知道大家有没有看过《数字化生存》这本书？这本书的作家是尼葛洛庞帝，一名非常有名的作家。他认为计算不再是与计算机有关，而是决定了我们的生存。也就意味着在21世纪，如果你不懂计算，那么你的生存能力是会受到很大的影响。

大家回想一下自己初次接触计算是在什么时候？大多是在幼儿园阶段，大家开始学习数数，在小学入学考试的时候，从一数到一百，这是大多数人最早的计算思想。到了小学阶段，开始学习四则运算——加减乘除，比如七岁小孩买书和铅笔，让你最后求花多少钱。到了中学和大学阶段，计算涉及得就更多了，包括代数、微分计算等等。从小到大我们接触了许许多多的计算，那么计算的本质到底是什么？我们为什么要这样计算？我们看一个简单的一个四则运算，比如（3+5）*2=4，它首先是3，接着用四则运算，先乘除后加减，然后计算5×2=10，最后3+10=13。在这个计算的过程中，用到了运算规则，比如开始用的是乘法运算的规则，然后进行符号替换，最后用加法计算出结果。

我们发现其实计算过程就是一个不断的运用规则，并且进行符号替换的过程，即从一个已知的符号开始，按照一定的规则逐步进行符号替换，最后得到需要的结果。事实上文字翻译也是一种计算，英语有其语法和语义，同样中文也有其语法与语义，在翻译的过程将一种语法翻译成另外一种语法，这是一种利用规则并进行符号替换的过程。在自然界里所涉及的计算，比如水的三态变化、时间的流逝、太阳的东升西落、心跳等等，它们都是有规律的、能够计算的。所以整个计算过程，就是通过总结规则，运用符号不断替换的一个过程。

在自然界里存在着各种各样的计算，我们可以把自然界看成一个巨型的计算机，通过其计算能力来解决实际生活中的一些问题。知名计算大师——迪杰斯特拉曾经说过，“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯,从而也将深刻的影响着我们的思维能力。”我们长期生活在这个数字环境里，使用电脑、手机等各种数字设备，我们的思维能力会潜移默化地受到影响。正如现代大多数人的思维方式已经同父辈们的思维方式有了明显的区别，现代人的思维方式有了一个根本的转变。

最后，我们谈一下大学学习中的计算思维。我们在大学生活中如何运用计算思维解决学习问题，如何培养自身的计算思维能力？作为一名新时代的大学生，我们不仅是软件的使用者，还应是努力成为一名问题的解决者。

首先，从人的思维开始。假设我们在学习中遇到了一个问题，应该先去思考如何解决这个问题，之后针对这个问题提出具体的解决措施。但是我们会发现有些问题只依靠我们思维是无法解决的，我们还需借助计算机来解决，比如计算一些较大的数值。而将人的思维与计算机的处理数据的能力结合起来，就形成了计算思维。与此同时，计算机反作用于人的思维，它们之间就构成了一个闭环。

我们现在玩一个猜数字游戏，比如我是甲，大家是乙，甲心中在1到60挑选一个数字，乙要通过提问的方式来猜出这个数，而甲只能回答是或者否。假设数字是52，如果一名计算机科学家来猜，他首先开始提问：这个数字大于30吗？是。这个数字大于45吗？是。这个数字大于52吗？否。接下来他会问：这个数字大于48吗？是。这个数字大于50吗？是。这个数字大于51吗？下一步就可以得出结果了。

我们观察一下，无论你给出怎样的数据，计算机科学家只需要通过最多六次得到结果。因为他使用了折半查找法，或者叫二分法。通过折半的方式将范围不断地缩小，最后就可以轻易猜到结果，也方便我们查找数值很广的数据。这就是一种计算思维。在现实生活中，我们通过使用计算机来快速自动化地查找大数据，计算机建立模型，转化成算法，然后进行代码实现。这其中最关键的地方在哪呢？其中问题抽象和模型建立是最难的。

“计算思维”是个很广泛的概念，除了在学习方面中谈，我们还可以把它再泛化一些，假设我们手头上没有计算，我们就不能有计算思维了吗？我相信在座的各位同学应该都有过玩扑克牌的经历吧，在打扑克时我们思考下抓牌是个怎样的过程，抓牌一开始需要理牌，理牌是按照一定顺序，可以是从大到小，也可以是从小到大，如果有相同的牌，我们就会插到相同位置。这个过程在计算机中被称作插入排序。

还有，比如一个很乱的宿舍会影响我们的情绪和学习效果，因为我们要经常整理我们的宿舍，这时我们需要分类别，将同种类的东西放在一起处理，这就运用到了计算机中的一个概念，叫做分类存储，提升整理房间能力的过程也就是不断优化搜索策略的过程。

再拿网上购物为例，我们要在网上买一本书，比如我们买的是计算思维这本书，系统就会将机算思维拆成两个关键字，一个是计算，一个是思维，如果是完全匹配的，就容易找到这本书，这就是按照关键字搜索。我们买电影票排队时，会遇到几个窗口同时售票的情况，为了更快买到电影票，我们该怎么做呢？应该是每个窗口都排一个人，哪个窗口快，就在窗口买。这种方法也叫并行计算。

可见，计算思维不仅运用在我们学习当中，还在日常生活当中普遍存在。希望通过这次宝贵的交流机会，同学们能够在自己的学习中掌握计算思维，并运用计算思维去解决自己的学习、生活中方方面面的问题。

主持人：感谢祝义教授的独到讲解，其实今天想参加咖啡时光教授有约的同学有很多，但由于场地和时间的限制，我们只好选取了各学院的学生代表。相信同学们听了刚才老师的讲话一定是受益匪浅。那么现在大家还有什么问题想向老师当面请教的吗？接下来的时间就交给在座的同学们，大家可以举手提问。

同学: 教授您好，今天讲的主要是计算思维，我在前几天接触到一个叫模糊计算的名词，我对它比较感兴趣，但是我不知道具体它是一个怎样的过程，有哪些具体的应用,我听说模糊计算就是在模仿人的思维，能不能麻烦教授帮忙讲解一下？

祝教授：模糊计算是计算科学中的一个分支科学。它是从现实中复杂庞大的数据中抽象出一定的规律。比如生物学里面的一个样本空间，我们就寻找一些关键性样本，进行估计，从而分析出规律，用科学公式提取出。

而模仿人思维的其实叫做人工智能，它是通过计算机智能分析，表达想法，和模糊计算并不是同一个概念。互联网的出现使我们来到了大数据时代，谷歌有项技术，你就可以和谷歌系统进行自由回答，不仅可以聊天气，还可以问一些私人的问题，比如关于自己的感情经历，自己的健康生活规划，控制情绪等等。它就是通过一些搜索算法，在后台庞大的数据库里进行搜索，寻找大部分人给出的回答，作为自己回答的结果。

语音转文字功能也是人工智能在生活中的体现，有人可能会疑惑为什么它转化那么准确，甚至连方言都可以转化。语音识别的背后是语料库，这个语料库十分庞大，也含有大量方言。语音识别的过程也称为模式匹配的过程，将你所说的语言匹配到语料库。

同学：教授您好，当今数字化计算机发展迅猛，不久前有个新闻讲的是关于某个国家的机器人因为计算分析，取得了公民的身份。于是就有人会担心机器人未来会不会取代人类，对此您有什么见解？

祝教授：你这个问题非常好，这也是我们经常讨论的一个问题。计算机领域，尤其是人工智能在近几年发展特别快。但我并不认为机器人会取代人类。因为计算机本身只是按照人的设计算法去思考执行，虽然在很多工作上机器人比人更能胜任，比如对大型数据的处理，比如对于危险条件下的作业工程，但它们没有自己的情感，没有日新月异的想法，不像人一样有自主思维，它们只是人类的工具。

同学：教授您好，我的问题会偏于实际些。我是一名商院的学生，也就是非计算机专业的。我们现在有一个创业的团队，目前准备研发自己的APP，但自学Java等算法知识对我们这种零基础、没有专业老师辅导的学生来说是十分困难的。那我们应该要从哪些方面快速入手比较好？

祝教授：你学习Java就已经很不错了，计算机专业的学生也正在学习这方面的知识。的确，在刚开始学Java时可能会遇到一些困难，因为它纯粹都是一些抽象的代码。

首先，你可以找一些关于计算机基础方面的数据了解一下，计算机使用的是以01为代表的二进制代码，我们要学会把Java等高级代码转换成计算机可以理解和执行的二进制代码。与此同时，你也要了解一下计算机的结构基础，包括它负责计算的CPU，负责存储的内存和硬盘，显示器以及各种各样的集成器。另外，所有的计算机程序都必须运行在某一个操作系统上，所以我们还要了解一些操作系统知识，比如说Windows操作系统。这些知识都与Java息息相关，如果没有深入学习，是无法理解。

同学：教授您好，我想请问一下，博弈论和计算机的分析有哪些联系和区别？

祝教授：博弈论是经济管理方面的一个重要知识，而计算机学中其实也涉及到博弈论的知识。我们都知道计算机领域有一个奖项叫做图灵奖，它的地位就是计算机中的诺贝尔奖，它的取名源于图灵机。图灵机，也叫自动机，是设计计算机的基础，其中就包含博弈自动机。在我看来，博弈论就是在相互竞争的环境下达到最优的结果，博弈自动机就是引用了博弈论的一些知识。如果有兴趣深入了解，我们可以在以后多多交流。

主持人:非常感谢祝义教授细心、耐心的回答，想必大家一定都有所收获，这一期以“计算思维与大学学习”为主题的“咖啡时光·教授有约”活动到这里就接近尾声了，我们会努力将祝义老师分享的知识和经验运用到今后的学习工作中，努力成为一名外塑形象、内具品质的优秀当代大学生。

最后，再次感谢祝义教授的到来，也感谢大家的参与，请大家合影留念。