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腦神經活動顯示:編程語言不是語言 也不是數學

學習計算機編程與學習一門外語,頗有些相似之處,都需要我們記憶全新的符號和術語,掌握正確的語法,代碼還必須足夠清晰,以便其他程式設計師可以閱讀和理解。

儘管如此,麻省理工學院的神經科學家發現,閱讀計算機代碼所調用的大腦區域和處理常規語言的區域並不相同。取而代之的是,代碼激活了被稱為多需求網絡的分佈式神經網絡——該網絡也被用於解決複雜的認知任務,如解決數學問題或填字遊戲。

但閱讀代碼用到的多需求網絡的系統資源,和思考數學時也有顯著差異,這表明代碼也不是數學語言。

「閱讀計算機代碼似乎是特異的能力。編程語言與語言不同,和數學與邏輯也不相同。」該研究的主要作者,麻省理工學院的研究生安娜·伊萬諾娃(Anna Ivanova)說。

她的論文今天發表在eLife上。麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室和塔夫茨大學的研究員也參與其中。

語言與認知

先前的研究顯示,音樂和數學似乎並未激活語言處理系統。

「我們的興趣是探索語言與編程語言之間的關係,部分原因是計算機是較晚出現的東西,我們知道不可能有任何硬連線機制使我們成為優秀的程式設計師。」伊萬諾娃說。

她說,關於大腦如何學習編程,存在兩種流派。有人認為,要精通編程,就必須精通數學。另一派則認為,由於編碼和語言之間的相似性,語言天賦可能更重要(誒呀,我就是這派的)。為了終結這一爭論,研究人員直接從腦神經活動模式入手。

本研究中作為主要考察對象的是以可讀性着稱的Python和ScratchJr,後者是專為5歲及以上兒童設計的可視化編程語言。

實驗參與者均為精通測試語言的年輕人。程式設計師被要求躺在磁共振(fMRI)掃描儀中,研究人員向他們展示寫有代碼語句的片段,並要求他們說出運行結果。

幾乎未看到大腦語言區域對代碼做出反應。相反,他們發現,被顯著激活的是所謂的多需求網絡。這個網絡的活動遍佈整個大腦的額葉和頂葉,通常用於完成需要大量信息的任務。

「多需求網絡,用於應對認知上具有挑戰性的任務。」

先前的研究表明,數學和邏輯問題似乎主要取決於左半球的多個需求區域,而涉及空間導航的任務更多激活右半球。麻省理工學院的團隊發現,閱讀代碼似乎可以同時激活兩側的網絡,而ScratchJr激活右側的程度要比左側高一些。這一發現說明,編程語言本質上和數學是不同的。

換言之,經典的兩派理論都不正確。不過這可能是件好事。編程是一種獨特且相對獨立於語言和數學的技藝,我們可以進行專門的訓練,重塑自己的大腦。

以後,可能需要為編程技能開發出更具針對性——而非傳統數學或語言——的教育和訓練方式,更有效率地培養高水平的程式設計師。

責任編輯: 李華  來源:煎蛋網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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