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三大思维
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算思维、理论思维、实验思维：科技创新的三大支柱
添加日期：2012-5-15 13:31:00    点击率：2303    文章来源：转载    文章上传：沈李琴
   
党的十六大报告指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”。
　　党的十七大明确指出：“提高自主创新能力，建设创新型国家是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关
键”。
　　国科发财〔2008〕197号文件（关于创新方法工作的若干意见）指出：“科学思维不仅是一切科学研究和技术发展的起点，而且始终贯穿于科学研究和技术发展的全过程，是创新的灵魂”。
　　科学界一般认为，科学方法分为理论、实验和计算三大类。与三大科学方法相对的是三大科学思维，理论思维以数学为基础，实验思维以物理等学科为基础，计算思维以计算机科学为基础。
　　三大科学思维构成了科技创新的三大支拄。作为三大科学思维支柱之一，并具有鲜明时代特征的计算思维，尤其应当引起我们国家的高度重视。下面简介这三大科学思维方式。
一、理论思维
　　理论源于数学，理论思维支撑着所有的学科领域。正如数学一样，定义是理论思维的灵魂，定理和证明则是它的精髓。公理化方法是最重要的理论思维方法，科学界一般认为，公理化方法是世界科学技术革命推动的源头。用公理化方法构建的理论体系称为公理系统，如欧氏几何。公理系统需要满足以下三个条件：
　　。这是公理系统的科学性要求，它不允许在一个公理系统中出现相互矛盾的命题，否则这个公理系统就没有任何实际的价值。
　　。公理系统所有的公理都必须是独立的，即任何一个公理都不能从其他公理推导出来。
　　。公理系统必须是完备的，即从公理系统出发，能推出（或判定）该领域所有的命题。
　　为了保证公理系统的无矛盾性和独立性，一般要尽可能使公理系统简单化。简单化将使无矛盾性和独立性的证明成为可能，简单化是科学研究追求的目标之一。一般而言，正确的一定是简单的（注意，这句话是单向的，反之不一定成立）。
　　关于公理系统的完备性要求，自哥德尔发表关于形式系统的“不完备性定理”的论文后，数学家们对公理系统的完备性要求大大放宽了。也就是说，能完备更好，即使不完备，同样也具有重要的价值。
以理论为基础的学科主要是指数学，数学是所有学科的基础。
二、实验思维
　　实验思维的先驱应当首推意大利著名的物理学家、天文学家和数学家伽　　堆栈（Stack）是计算学科（Computing discipline，计算机科学、计算机工程、软件工程、信息系统等相关学科的总称）中常见的一种抽象数据类型，这种数据类型就不可能像数学中的整数那样进行简单的相“加”。再比如，算法也是一种抽象，我们也不能将两个算法放在一起来现实一个并行算法。同样，程序也是一种抽象，这种抽象也不能随意
“组合”。不仅如此，计算思维中的抽象还与其在现实世界中的最终实施有关。因此，就不得不考虑问题处理的边界，以及可能产生的错误。在程序的运行中，如果磁盘满、服务没有响应、类型检验错误，甚至出现危及人的生命时，还要知道如何进行处理。
　　抽象层次是计算思维中的一个重要概念，它使我们可以根据不同的抽象层次，进而有选择的忽视某些细节，最终控制系统的复杂性；在分析问题时，计算思维要求我们将注意力集中在感兴趣的抽象层次，或其上下层；我们还应当了解各抽象层次之间的关系。
　　计算思维中的抽象最终是要能够机械的一步步自动执行。为了确保机械的自动化，就需要在抽象的过程中进行精确和严格的符号标记和建模，同时也要求计算机系统或软件系统生产厂家能够向公众提供各种不同抽象层次之间的翻译工具。
　　周教授以计算思维是什么，不是什么等形式对计算思维的特征进行了总结（表2）。
表2：计算思维的特征
计算思维是什么
计算思维不是什么
（1）是概念化
不是程序化
（2）是根本的
不是刻板的技能
（3）是人的思维
不是计算机的思维
（4）是思想
不是人造物
（5）是数学与工程思维的互补与融合
不是空穴来风
（6）面向所有的人，所有的地方
不局限于计算学科
（1）概念化，不是程序化
　　计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维意味着远远不止能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思维。为便于理解周教授的意思，可以更进一步地说，计算机科学不只是关于计算机，就像音乐产业不只是关于麦克风一样。
　　（2）根本的，不是刻板的技能
　　根本技能是指每一个人为了在现代社会中发挥职