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她改變了編程

 zula999 2019-12-15

十三 邊策 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

如果你上過編程課,一定被老師提醒過:不要使用goto語句!

因為goto語句不僅讓代碼的可讀性很差,隨意的跳出還會給程序帶來安全隱患。

但是這種幾乎被現(xiàn)代編程明令禁止的語句,在計算機誕生之初卻司空見慣。

早期的程序員用goto來解決代碼無法預料的后果,遇到什么問題就用一句goto,讓程序跳轉到某個指定語句。

直到一位MIT的女教授,才讓我們徹底擺脫了goto語句的支配,她就是Barbara Liskov。

她改變了編程
△芭芭拉·利斯科夫(Barbara Liskov),圖源:QuantaMagazine

剛滿80歲,榮譽等身,她是全美首批獲得計算機博士學位的女性之一,集馮諾依曼獎、圖靈獎于一身。

甚至可以說她發(fā)明了構成現(xiàn)代程序基礎的體系結構。

但在此之前,她是一位曾經(jīng)因為性別申請普林斯頓數(shù)學研究生被拒的人。

所以Barbara Liskov究竟是怎樣的傳奇計算機科學家?

在其80歲壽誕之際,我們一起看看她改變了編程的故事。

好的設計,才有好的代碼

上世紀40年代,美國發(fā)明了第一臺電子計算機ENIAC。雖然早期的計算機體積很大,但提供的功能簡單,那時候的編程也不必考慮太復雜的結構。

goto語句是最簡單的方法,只需把程序的執(zhí)行引導到對應的某一句即可。

她改變了編程

廣泛使用的goto語句雖然簡單,但是卻沒有邏輯章法。用這種方式編寫的程序既難以閱讀,又容易造成危險,甚至還鬧出過人命。

曾經(jīng)有一種名為Therac-25的軟件控制的放射治療機,就因為使用了過時程序設計方法,導致6名患者接受嚴重超劑量的輻射,造成了死亡事故。

如果沒有一個程序設計的基本架構,計算機硬件的發(fā)展已經(jīng)超出了程序員能力所能承受之重。

終于在60年代,計算機程序設計迎來了新的理論,當時B?hm和Jacopini兩位計算機學家提出,可以用結構化的程序完全代替goto語句,只需使用順序、選擇和循環(huán)三種結構即可。

這種結構一直被使用至今。

1974年,彼時僅35歲的MIT女教授和她的學生將這種思想付諸實踐,他們發(fā)明了一種新的編程語言CLU。

她改變了編程

CLU完全拋棄了goto語句,雖然這種編程語言沒有被廣泛采用,但是它在面向編程語言的發(fā)展過程中起過非常重要的作用。

CLU中的一些概念在許多方面影響了后來的編程語言,對后來出現(xiàn)的一些面向對象編程(OOP)語言做出了許多貢獻。

后來出現(xiàn)的Java、C++、C#、Python都是CLU的后代。

CLU的關鍵貢獻包括抽象數(shù)據(jù)類型、共享調用、迭代器、多個返回值、類型安全的參數(shù)化類型和變量類型。

Liskov對程序設計的貢獻不僅于此,現(xiàn)代面向對象程序設計的5大原則“SOLID”中的L就是以她名字命名的里氏替換原則(Liskov Substitution principle)。

1987年,Liskov在一次大會的主題演講中最早提出了這一原則,即繼承必須確保超類所擁有的性質在子類中仍然成立。

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遵循里氏替換原則編寫的程序,克服了繼承中重寫父類造成的可復用性變差的缺點。

而且這一原則還保證了程序的正確性,擴展的子類不會給已有的系統(tǒng)引入新的錯誤,降低了代碼出錯的可能性。

直至今日,所有面向對象編程的程序員還在遵守著Liskov提出的這項原則。

傳奇的女性,Barbara Liskov

如今Liskov的學術成就已經(jīng)獲得的廣泛的承認。

但在那個年代,作為一個科學家,還是個女性,真的挺不容易,曾因為性別申請普林斯頓數(shù)學研究生遭拒。

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Liskov在伯克利讀本科期間,100人的班里,只有一兩名女性同學,她就是其中之一。

她修完了所有和數(shù)學、科學相關的課程,而學校當時卻不鼓勵女性同學這樣的做法。

也從來沒有人對她說:“嘿,你這樣做很好,不考慮跟我們一起合作嗎?”之類的話。

好在Liskov的母親沒有當面反對過她(雖然只是鼓勵她要在學校好好表現(xiàn))。

但她對此不以為然,直到在斯坦福讀研畢業(yè)時,才意識到“性別”問題的存在。

因為在她畢業(yè)的時候,沒有任何人找她談工作的事情

而像她的男性同學(Raj Reddy)就能被招聘到學術方向的崗位。

要知道,在那個年代,就業(yè)有點像“包分配”——顧問會通過與全國各地部門的合作來安排畢業(yè)生的工作。

但對于Liskov,可謂是“無人問津”。

在這之前,Liskov已經(jīng)向MIT求職過,但得到的反饋卻是“不考慮擔任教授”。

發(fā)生這種情況時,你會認為“是我自己還不夠優(yōu)秀”。

“但同時我也認為,計算機科學是開放的?!?/p>

幸好Liskov在Mitre公司的第一份工作還算不錯,她在這家公司期間,深入的研究了編程方法。

她改變了編程
△Barbara Liskov正在設計抽象數(shù)據(jù)類型(ADT)

這項研究讓她獲得了一個一等獎論文。

1971年,她針對這項研究發(fā)表了一次演講,而后便受到了MIT和伯克利的邀請。

事情至此才發(fā)生了改變。

剛剛進入MIT時,大約1000名員工中只有約10名左右的女性教員。但其實,MIT有很多杰出的女性并不在教職人員之列。

在科學領域,很少有人能夠意識到女性做出的一些基礎性貢獻。

90年代,她回到斯坦福參加了一個部門慶典。一群老教授們談論著“校園關系網(wǎng)(old-boy network)”的八卦,他們說:

有個年輕女人表現(xiàn)得確實非常不錯,但那是因為她嫁給了一個教授。

Liskov覺得這件事情真是愚昧至極。

在Liskov擔任計算機科學系主任之前的10年里,部門只發(fā)現(xiàn)了一位值得聘用的女性。

2001-2004年,在她擔任部門領導期間,Liskov共聘用了7名女性,她并沒有濫竽充數(shù),其中的3名初級教員都非常優(yōu)秀。

再后來,Liskov獲得了圖靈獎,即便擁有了如此殊榮,還是免不了質疑的聲音。

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△2008年度美國計算機學會(ACM)圖靈獎(Turing Award)

她做的工作,沒有我不知道的。為什么她會獲得圖靈獎?

哦,那個工作不是她做的,是一個男同事替她做的。

“簡直一派胡言”,Liskov說道。

即便到了足夠開放的今天,她也認為現(xiàn)在的情況并不比那時好:

也許我是幸運的。如果我大學一畢業(yè)就結婚了,我可能會有一個完全不一樣的結果。

如何看待AI的未來

那么,Liskov對人工智能和機器學習發(fā)展有什么看法呢?

我博士學位的工作是與John McCarthy合作研究人工智能。

John提出了「國際象棋殘局」這個主題,由于我沒有玩過國際象棋,所以我讀了相關書籍,并將國際象棋的一些算法翻譯成了計算機算法。

那時候,人們認為,一個明智的做法是讓程序按照人類的意愿來行事,但現(xiàn)在已然不是這樣了。

現(xiàn)在的機器學習程序在多數(shù)情況下效果還是不錯的。但有些情況下效果卻并不是理想,人們不知道問題出在了哪里。

如果我在研究一個問題的時候,需要知道它的工作原理,那我不會用機器學習方法。

人工智能是一種應用,而不是一門核心科學。

而對于計算機科學的發(fā)展,Liskov比較擔心的是互聯(lián)網(wǎng),包括假新聞和安全問題。

她改變了編程

若是一對離婚的夫婦,丈夫在發(fā)表一些對妻子誹謗的內容,包括她的住址之類的私人信息,那就很可能引發(fā)一些非??膳碌氖虑椤?/p>

這要回溯到80年代。那時候,15所大學和幾個政府單位實驗室通過互聯(lián)網(wǎng)連在一起。我們都是好朋友。他們當時的態(tài)度是,網(wǎng)站不應該對內容負責,這將扼殺他們的發(fā)展。

而現(xiàn)如今,這種態(tài)度還在繼續(xù)。

我們現(xiàn)在解決當下問題的時候,需要的不僅僅是技術,還需要法律來解決人們的不良行為,解決隱私與安全的問題。

One More Thing

分享Liskov對女性在事業(yè)發(fā)展過程中的一點建議:

在你能真正站起來之前,保持低調。而后再去擁抱成功。

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博客:
https://www./barbara-liskov-is-the-architect-of-modern-algorithms-20191120/

維基百科:
https://en./wiki/Barbara_Liskov

個人主頁:
https://www.csail./person/barbara-liskov

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