学科交叉融合下的计算思维及其对新文科建设的启示

文/王国成 陈潭

以互联网、大数据、区块链、人工智能（AI）等为鲜明特征的新一轮科技革命正在引领人类社会迈入一个全新的数智时代。这个时代大大推动和改变着科技进步、产业应用和生活方式，也丰富了人们对计算思维的理解、把握和应用，同时也使人类对自身行为和社会运行的思维认知提升到一个新高度，为知识的积累、传授和创造，以及为高校的专业学科设置、受教育者的素质培养和人才成长、新文科建设等创造了良好契机。

计算思维：人类科学思维的一般范式

按国际上学术界较为通行的看法，计算思维（Computational Thinking,CT）是广泛运用计算机科学的基础概念解决问题、设计系统和理解人类行为的一系列思维活动。计算思维的本质和功能其实就是将发现的“人—事—物”的特征差异和演变规律按特定规则转换，具有底基、广谱、包容、交叉的多学科属性，能在“读、思、写、算”的人类智慧和基本技能与信息的自动化处理之间进行双向对接转化。

人文社会科学与自然科学和工程技术一样，是人们认识改造世界和自身社会的重要工具，其研究能力和成果是一个国家综合国力的重要标志和组成部分。而中国是当今世界最具说服力的社会“试验场”，是当下人文社会科学发展最好的平台。如今数智时代面临着新一轮科技革命带来的挑战和机遇，要想为“中国特色”找到最好的注解，必然要更努力地建设哲学社会科学话语体系、加强基础研究和进行重大创新。这不只是计算思维技术性的单边单向的渗透和应用，同时也要丰富和提升计算思维，为其更好地发挥作用创造良好契机。此外，人文社会科学能更自觉有效地贴近深入人的行为和社会运行的真实层面，顺应社会发展需求，也能更主动地运用科技新成果和新工具。毋庸置疑，计算思维是人类智慧的凝结，其助推社会和科技进步，并能为未来发展赋能把向，同时也在实践的检验中校准、修正和提升。

计算思维：人文社会科学的研究工具

随着社会的数字化转型不断深入，数据资源的重要性显著提升，人文社会科学研究的范式和方法也随之发生重大变革。尤其是关于人类行为和社会运行的数据资源建设与规范管理，因其特殊性，不能只停留在按既定规则对已发生的数据进行自动化处理，其从元素及相应功能到动态广域的概念，正拓展到观察认知（主动获取数据/信息）、问题提炼、模型构建、推理计算、应用检验、反馈改进的更具针对性的全程提升，加强了人文社会科学特性差异和演变转换的处理。因而，加强人文社会科学的深度研究，一方面需要“机算”，依循共性规则（律）有条理（按人为设定和引导的程序）地进行，其优势体现在规模、层次、速度、精度和效率等方面；另一方面需要“人算”，以聚焦关键典型、主导包容借力（机器辅助），它具有突出人的行为的易变和综合响应、有深度、灵活应变的自适应性等特性。可见，计算思维应该融汇“计算”与“人算”的优势，随着时代的步伐和人类认知的深化，逐步改变现存的“重技术、轻人文”“强计算、弱思维”的局面。作为发现和解决问题的思维方式与必备技能，计算思维在汲取机算与人算和交互实践两方面的滋养中凝结提炼，顺应时代发展，进一步强化人本地位，将工具理性与价值理性有机融合，在重组整合已有学科，包容兼顾不同的技术方向和类型中，实现跨越式提升和变革。

对于数“智”时代和数字世界中人文社科所研究的问题、所构建和应用的模型，既要遵循严谨的科学传统，又要体现出人类活动的鲜活特性。由以高度简化抽象的理性行为假设为基础和优化决策为目标的模型，到逐步植入人文约束条件，再到以人为本、人因主导的模型构建，这一过程中要注意尽可能地避免出现两种极端情况：一极是极力推崇“唯科学主义、科学普适”，另一极是以人文精神和社科特色为由，单方面强调人和价值的主导性与差异性，导致可能脱离科学的轨道。

计算社会科学：计算思维和人文社会科学的黏合剂

计算社会科学不是“计算+分支学科”单边单向的窠臼模式，而是要大跨度、大纵深地交叉融合创新，发挥天然的广覆盖和通用性的优势，跳出传统思维框架，跨越学科边界重组整合，因此必然会有全新意义上的学科（群）产物出现。

一般认为，计算社会科学是指计算（机）科学及相关技术在人文社科中的应用，是基于大数据、采用计算机运算方法通过模型构建以模拟和分析社会经济复杂现象的新兴学科，主要以“计算+人文社科分支学科”的形式存在。计算社会科学本身就是融合创新的产物，它不是纯技术手段的引入应用，而是以计算科学、数据科学为代表的高新科技与人文社会科学的相互渗透和融合创新，是现有各分支学科回归人本基点和轨道的重组整合，能更好地体现出人类与自然界的伴生交互共进特征。

计算社会科学的兴起和蓬勃发展，是计算思维应用创新的学科产物，引发对人文社科研究中的价值取向、研究方法（论）、话语体系、学术规范、评价标准等方面的重新审视：不宜掩盖或抹杀利益导向和研究目的上的差异性选择，径自包装成貌似自洽严谨，实则没有灵魂、没有特色的“科学化”理论体系和唯科学主义的进路选择，而是要强化在人文意识、人文精神、人文观念的人文导向和视角下的基础研究，在数据/信息的获取、加工处理中的高科技化，为学科重组整合创造机遇和条件，催生新的交叉和介科学；只有促进计算思维的开疆拓土、演进升级，更好地在文科教学中传授应用、渗透融合，助益于新文科的创建和相关学科的创新发展，才能更好地解决各种复杂的社会经济问题。

计算思维渗透和融入人文社会科学，或许正在从根本上改变人类认知自身行为和社会运行的观念与方法，在逐步改写和重建人文社会科学。计算思维在文科类学科领域的应用或计算社会科学显示出的最大优势和价值在于：第一，硬核是人类社会活动借助信息/数据转换进行自动化处理，借助数字化技术理解，努力发现和顺应研究对象的内在逻辑和链序，建立起总体解决方案与代码转换之间的关系；第二，原理准则是秉承以人为本、由内到外，培养计算思维；第三，特点是全局/网规则（/不规则）嵌入局部不规则（/规则）网络联结的对比；第四，加深理解，强化关联逻辑和内在机理；第五，包容性——无序中寻求有序，有序隐含无序；第六，通过分布式AI、脑机对接、VR类技术等，在计算思维中揉入越来越多的人类真实行为和集群智慧，呈现出全局分布、局部聚焦、整体（有机）关联的“分—整”式思维和建模（通宏洞微）。

拓展到相关学科，进一步认知和把握计算思维的本质，由数据信息的观测获取、建模基础和依据，到话语体系和评价标准，计算社会科学更注重相互借鉴、相互促进。借助博弈论、复杂性科学、情景仿真和计算实验等深入微观层面的个体差异及相互关系、动态展现混合网联结构下演变的生成机理和过程，针对种种宏观异象和典型化事实，甚至是“无序”的非线性涌现等，也都能基于大数据在计算思维下模拟生成。当下Python的深度开发和广泛应用就是一有力旁证，或许还会成为计算社会科学将计算思维与人文社会科学紧密对接的黏合剂。

计算思维概念发端于计算机科学领域，应用活跃在自然科学和工程技术领域，正逐步向人文社会科学领域拓展，具有重要的显性和潜在的社会价值。首先，从人类与自然交互的视角出发，可将计算思维这一具有广泛应用意义的思想方法在结构上解析为子层面上三组互补概念：（1）认识世界的目的思维与过程思维，分别指向自然界的空间和时间维度；（2）体现人类在改造世界活动中的抽象思维与形象（具象/可视化）思维，分别指向主观精神的内在层面和外在层面；（3）表现实践能力的工程思维与自动（化）思维，分别指向改造世界的必然性和自由性。三者直接影响到知识体系和计算社会科学类学科专业的建设。其次，从信息和主体的关系角度看，计算思维可以反映目标选择的主观性、不同主体对相同信息的差异化响应和影响、约束作用的差异，以及信息感知、理解和转换能力的差异。从科学与人文的关系角度看，计算思维拓展了多视角思维、多学科专业、多元方法和技术工具的实现方式与途径，形成了交叉汇聚的综合研究领域。也正是具有融合创新特质的计算社会科学，使计算思维融入了人文灵魂，也使人文社会科学散发出更多的科技魅力。

“不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海”，“质—量互变”是自然、社会和思维发展的普遍规律，揭示了人类社会行为、各种事物和现象发展过程中量变与质变的内在联系及其相互转化。正是因循这一规律，“计算思维—计算科学—计算社会科学”的跨学科交叉融合创新，是最有可能彻底揭开人类行为和社会运行复杂奥秘的利器与路径。

重建文科：超越传统的计算社会科学

从人文视角看计算思维，不仅要有抽象、建模和信息的自动化处理，更为核心和关键的是发现人类行为和社会运行的内在规律与逻辑关联。人文社会科学是人类在与自然界交互中对自身行为和社会运行的认知发展的重要工具，也是推动文明和科技进步的重要力量，是一个国家和民族的教育水平与综合实力的标志、增强软实力的强劲动能。要摈弃文科的科学性弱、模型粗糙和建模技术落后、文科学生缺乏理科训练等传统看法和偏见，改善“套模型、输数据、跑程序”单纯应用的观念和做法，获取、输入数据并运行程序和在平台上操作。不只是套用和照搬某种理论模型、拼盘混搭，而是渗透改造、融创重塑，要注意文科类专业教学科研中的量化实证方法与在自然科学和工程技术中的量化实证的异同，要创建更有针对性的理论体系和方法，对“中国特色”的本质给予最好的注解。

新时代、新观念和新思维对新文科建设的滋养、渗透和启迪创造了极好的机遇。具有不同类型的思维定式、认知模式、行为习惯、专业知识和教育背景的研究者、教育工作者和受教者，只有在问题点和事物的本质上才能相互认同、统一整合。因为客观事物和现象的存在、变化及人的行为是不分学科的，所以需要问题（任务/价值）导向、以人为本、跨界交叉、渗透融合、探索创新。新文科建设是中国新时代高等学校本科人才培养改革的一个全新构想和实质性的改革创新，有利于高素质人才培养和高技能人才成长。从计算思维与新文科建设的关系角度看，计算社会科学为新文科建设探索和开辟新的通途、提供有效的技术方法，是最应该重视和加强建设的新文科的代表性学科之一。其时代特点是适应社会发展需求、顺应新一波科技革命浪潮，学科特点是跨学科交叉，方法特点是多元综合、科技与人文融合，本质特点是内生融合创新。通过对传统与科技人文融合两个不同视角的计算思维进行类比发现，计算思维在新文科建设中具有相当强劲的优势。

与自然科学和工程技术等研究领域中的数据不同，人文社会科学的数据大都是局部的、结果性的和在一定条件下针对特定主体而言的，数据环境条件不可完全重复，利用价值（发掘）与主观取向密切相关，这需要更开阔的视角、更深和更新的认知、更丰富的内容和动态实时的反映，在数据维度、覆盖面、可信度、渠道和记录反映方式、价值认可、习惯衔接和协调包容等质性方面面临更大的挑战，构建模型时对数据处理有更高、更复杂的需求。这直接涉及变量的选取、设置与测度，模型构建、识别和参数估算等核心技术环节。人文社会科学中有丰富的技术含量，自然科学中有浓厚的人文特色，两者的起始源头和最终归宿都是合为一体的。

新时代的高等教育要更好地适应社会的发展进步和科技的腾飞变革，新文科、新工科、新农科、新医科都应有大跨度的学科交叉的观念意识和视野，更加有针对性地发展出相应的、原创性的、深度融合的底层逻辑、基本概念和技术方法。当然，不只是抽象的数理模型、数据模型和计算模型及程序算法、AI和深度学习等技术在某一专业领域和分支学科中的应用，而是要在源头上促进多学科的交叉渗透融合，为新学科创建、知识传播、高等教育改革等提供扎实深厚的立足点、支撑架和赋能站。

结语

从人文社会科学视角理解计算思维，就是更强调科学与人文、计算科学及相关技术与人文社会科学两方面的渗透融合，相互促进。当下的新文科建设就是在数智时代背景下跨界融合，将科技进步与社会需求更紧密地结合，转变更新教育观念、培养塑造受教育者的跨学科交叉的思维模式和行为方式。沿此思路去探索实践，必然会使计算思维有更广阔的用武之地和更多的提升契机，有益于中国特色哲学社会科学的创新发展，助推新时代新思维下的新文科建设、高等教育观念的转型升级和新型人才的成长。

最后还须提及的是，对于人文社会科学研究者而言，不是选取最新的方法就一定会更好，而是应当根据研究对象、目的和问题特点，更有针对性地选取最“适合”的研究方法。尽管量化手段可能在分析效率上有所提高，但内容决定形式，方法毕竟是达成研究目标的工具，何种工具最恰当是由问题特质决定的。此外，跨学科多元思维、多种方法交叉融合，针对同一问题采用多种手段，也可以达到方法互补和相互验证的效果，这也是人文社会科学研究和新文科建设值得认真考虑的综合性分析策略，也必定助益于更好地领悟计算社会科学的本质意义，以便对其进行深入研究，促进其未来发展。