她改變了編程
十三 邊策 發(fā)自 凹非寺
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如果你上過編程課，一定被老師提醒過：不要使用goto語句！
因?yàn)間oto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(jì)算機(jī)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(yù)料的后果，遇到什么問題就用一句goto，讓程序跳轉(zhuǎn)到某個(gè)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。
△芭芭拉·利斯科夫(Barbara Liskov)，圖源：QuantaMagazine
剛滿80歲，榮譽(yù)等身，她是全美首批獲得計(jì)算機(jī)博士學(xué)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(gòu)成現(xiàn)代程序基礎(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)。
但在此之前，她是一位曾經(jīng)因?yàn)樾詣e申請普林斯頓數(shù)學(xué)研究生被拒的人。
所以Barbara Liskov究竟是怎樣的傳奇計(jì)算機(jī)科學(xué)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(shè)計(jì)，才有好的代碼
上世紀(jì)40年代，美國發(fā)明了第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC。雖然早期的計(jì)算機(jī)體積很大，但提供的功能簡單，那時(shí)候的編程也不必考慮太復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
goto語句是最簡單的方法，只需把程序的執(zhí)行引導(dǎo)到對應(yīng)的某一句即可。
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(xiǎn)，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(jī)，就因?yàn)槭褂昧诉^時(shí)程序設(shè)計(jì)方法，導(dǎo)致6名患者接受嚴(yán)重超劑量的輻射，造成了死亡事故。
如果沒有一個(gè)程序設(shè)計(jì)的基本架構(gòu)，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)迎來了新的理論，當(dāng)時(shí)B?hm和Jacopini兩位計(jì)算機(jī)學(xué)家提出，可以用結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)即可。
這種結(jié)構(gòu)一直被使用至今。
1974年，彼時(shí)僅35歲的MIT女教授和她的學(xué)生將這種思想付諸實(shí)踐，他們發(fā)明了一種新的編程語言CLU。
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?qū)ο缶幊蹋∣OP）語言做出了許多貢獻(xiàn)。
后來出現(xiàn)的Java、C++、C#、Python都是CLU的后代。
CLU的關(guān)鍵貢獻(xiàn)包括抽象數(shù)據(jù)類型、共享調(diào)用、迭代器、多個(gè)返回值、類型安全的參數(shù)化類型和變量類型。
Liskov對程序設(shè)計(jì)的貢獻(xiàn)不僅于此，現(xiàn)代面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)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(zhì)在子類中仍然成立。
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(fù)用性變差的缺點(diǎn)。
而且這一原則還保證了程序的正確性，擴(kuò)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?qū)ο缶幊痰某绦騿T還在遵守著Liskov提出的這項(xiàng)原則。
傳奇的女性，Barbara Liskov
如今Liskov的學(xué)術(shù)成就已經(jīng)獲得的廣泛的承認(rèn)。
但在那個(gè)年代，作為一個(gè)科學(xué)家，還是個(gè)女性，真的挺不容易，曾因?yàn)樾詣e申請普林斯頓數(shù)學(xué)研究生遭拒。
Liskov在伯克利讀本科期間，100人的班里，只有一兩名女性同學(xué)，她就是其中之一。
她修完了所有和數(shù)學(xué)、科學(xué)相關(guān)的課程，而學(xué)校當(dāng)時(shí)卻不鼓勵女性同學(xué)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(dāng)面反對過她(雖然只是鼓勵她要在學(xué)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(shí)，才意識到“性別”問題的存在。
因?yàn)樵谒厴I(yè)的時(shí)候，沒有任何人找她談工作的事情。
而像她的男性同學(xué)(Raj Reddy)就能被招聘到學(xué)術(shù)方向的崗位。
要知道，在那個(gè)年代，就業(yè)有點(diǎn)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(dān)任教授”。
發(fā)生這種情況時(shí)，你會認(rèn)為“是我自己還不夠優(yōu)秀”。
“但同時(shí)我也認(rèn)為，計(jì)算機(jī)科學(xué)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。
△Barbara Liskov正在設(shè)計(jì)抽象數(shù)據(jù)類型(ADT)
這項(xiàng)研究讓她獲得了一個(gè)一等獎?wù)撐摹?/p>
1971年，她針對這項(xiàng)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(jìn)入MIT時(shí)，大約1000名員工中只有約10名左右的女性教員。但其實(shí)，MIT有很多杰出的女性并不在教職人員之列。
在科學(xué)領(lǐng)域，很少有人能夠意識到女性做出的一些基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)。
90年代，她回到斯坦福參加了一個(gè)部門慶典。一群老教授們談?wù)撝靶@關(guān)系網(wǎng)(old-boy network)”的八卦，他們說：
有個(gè)年輕女人表現(xiàn)得確實(shí)非常不錯，但那是因?yàn)樗藿o了一個(gè)教授。
Liskov覺得這件事情真是愚昧至極。
在Liskov擔(dān)任計(jì)算機(jī)科學(xué)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(dān)任部門領(lǐng)導(dǎo)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(zhì)疑的聲音。
△2008年度美國計(jì)算機(jī)學(xué)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(gè)工作不是她做的，是一個(gè)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(rèn)為現(xiàn)在的情況并不比那時(shí)好：
也許我是幸運(yùn)的。如果我大學(xué)一畢業(yè)就結(jié)婚了，我可能會有一個(gè)完全不一樣的結(jié)果。
如何看待AI的未來
那么，Liskov對人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展有什么看法呢？
我博士學(xué)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(gè)主題，由于我沒有玩過國際象棋，所以我讀了相關(guān)書籍，并將國際象棋的一些算法翻譯成了計(jì)算機(jī)算法。
那時(shí)候，人們認(rèn)為，一個(gè)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(jī)器學(xué)習(xí)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(gè)問題的時(shí)候，需要知道它的工作原理，那我不會用機(jī)器學(xué)習(xí)方法。
人工智能是一種應(yīng)用，而不是一門核心科學(xué)。
而對于計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，Liskov比較擔(dān)心的是互聯(lián)網(wǎng)，包括假新聞和安全問題。
若是一對離婚的夫婦，丈夫在發(fā)表一些對妻子誹謗的內(nèi)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?。
這要回溯到80年代。那時(shí)候，15所大學(xué)和幾個(gè)政府單位實(shí)驗(yàn)室通過互聯(lián)網(wǎng)連在一起。我們都是好朋友。他們當(dāng)時(shí)的態(tài)度是，網(wǎng)站不應(yīng)該對內(nèi)容負(fù)責(zé)，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(dāng)下問題的時(shí)候，需要的不僅僅是技術(shù)，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(diǎn)建議：
在你能真正站起來之前，保持低調(diào)。而后再去擁抱成功。
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博客：
https://www.quantamagazine.org/barbara-liskov-is-the-architect-of-modern-algorithms-20191120/
維基百科：
https://en.wikipedia.org/wiki/Barbara_Liskov
個(gè)人主頁：
https://www.csail.mit.edu/person/barbara-liskov
—?完?—
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