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(zhuǎn)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。

△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(gòu)成現(xiàn)代程序基礎的體系結(jié)構(gòu)。

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(jié)構(gòu)。

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。

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(gòu)，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(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。

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。

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(diào)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?qū)ο蟪绦蛟O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(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?qū)ο缶幊痰某绦騿T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。

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。”

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(zhì)疑的聲音。

△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(jié)婚了，我可能會有一個完全不一樣的結(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。

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)一些非常可怕的事情。

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(nèi)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(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

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

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