程式設計方法的進化 (轉)

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一：開篇

從簡單到複雜，從小到大，從低階到高階是人類認識世界的過程，程式設計正如同此。

從身邊的一草一木到周圍的和大地，到整個地球，太陽系，銀河系，最終到整個宇宙，這是人類認識可感知世界的歷程。

從在紙帶機上敲打0和1到，到結構化程式設計，面向設計(-oriented programme)，面向主體設計(Agent-oriented programme)，這是上個世紀程式設計的發展歷程，但其最終將駛向何方，我們都在拭目以待。

這裡引入一個術語---“粒度”來表達程式設計的發展方向，在紙帶機上的粒度是位，0和1；彙編的粒度是一條條語句，mov  30H, ds ；結構化設計的粒度是，int add(int a, int b){……}；物件導向設計的粒度是類，class  Man extend Object {…}；面向主體的設計粒度是主體(Agent)，人的化身；應用歸納原理，我們不難得出這樣的結論，程式設計的發展是設計粒度從小到大的發展過程。這也正符合人類使用模擬複雜社會的需要。面向主體是比物件導向更大的社會描述單位，因而也更適合用來解決複雜，大型問題。

結構化程式設計現在已經很少有人再討論，因為它已經成為程式設計師的基本技能。物件導向程式設計現在正如日中天，但我相信在不久的將來面向主體設計將大行其道。下面將簡單介紹和比較物件導向設計和麵向主體設計。

二：物件導向與面向主體

從某一角度來看，客觀世界是由由客觀世界中的實體及其相互關係構成的，我們把客觀世界中的實體抽象成問題空間的物件，於是我們得到了物件導向程式設計方法。對於物件導向設計我們可以用以下語言來描述：物件導向程式設計是透過物件，物件間訊息傳遞等語言機制，使開發者在解空間中直接模擬問題空間中的物件及其行為，從而提供了一種直觀的，自然的語言支援和方法學指導。物件導向設計的基本操縱單位為物件，即類的例項。物件間透過訊息傳遞機制實現功能。使用封裝，繼承和多型等方法具體實現資料的操作，程式碼複用和方法過載。

社會是人和人與人之間關係的複雜組合體，我們用主體(Agent)來模擬人的思想和行為，進而用多主體(Multi-Agent system)模擬社會，於是我們得到了面向主體設計方法。對於面向主體設計我們可以用以下語言簡單描述：面向主體方法是希望透過對人解決應用問題的智慧行為進行模擬，在軟體解空間中建立一種嵌入在不斷變化，不確定世界中，能進行感知並能自主採取行動的計算實體。主體是含有心智成分，如信念，願望，能力，職責，承諾等，的實體。主體程式控制主體的行為和心智狀態，主體間透過各種型別的Speech Act原語實現通訊。

為了得到對面向主體更清晰的認識，這裡對面向主體和麵向物件進行以下四方面的比較：

1：自主性

主體是位於某一環境中的一個計算實體，它有能力在該環境中自主的採取行動，即在沒有人直接干預下能夠採取行動，並能控制自己的行為和內部狀態。物件不具有自主性，不能控制自己的行為。物件導向有public 關鍵字，如果將一個方法置於其下，則其他物件可任意呼叫該方法，擁有該方法的物件不能控制該方法是否。既物件導向透過直接的方法呼叫實現互動。面向主體是透過任務請求的方法實現互動，當主體A需要主體B來完成某個功能時，A不能直接呼叫B的方法和屬性，只能向B傳送一個任務請求，B返回結果，至於B如何完成，A無權知道。

2：反應性

主體能夠感知它們的環境，如客觀世界，，其他主體等，並以實時方式響應環境中發生的變化。物件不能自主感知外部世界，並實時做出反應。

3：社會性

主體能夠在履行其自身職能的同時，還能夠根據其求解狀態和技能，在合適的時候與其他主體互動，以提高自己的問題求解能力或幫助其他主體的問題求解活動。而物件系統中的物件之間的關係是單向的呼叫關係，不存在相互作用。

4：學習能力

主體在執行過程中，透過學習以往的不斷改善自己對同一問題的求解能力，而物件的方法卻是一成不變的。假如主體M和物件N都可以求解Sin(x)和Cos(y)，主體M可以透過自學習求解出Sin(x)+Cos(y)，而物件N則不會，必須人工加入Sin(x)+Cos(y)函式。

看完上面的內容，請大家不要產生誤解，即將物件導向和麵向主體對立起來，認為是兩種截然不同的方法，其實它們之間的關係是包含關係，即面向主體包含物件導向，物件導向設計方法的一切優點都可以被面向主體所吸收和容納。從最初的SmallTalk到純物件導向的 ， 物件導向的程式設計語言現在已經相當成熟；但到目前為止，還沒有任何一種面向主體設計語言，我給不出詳盡的面向主體的程式設計實現方法，這裡討論的只能稱之為面向主體設計思想和方法。就目前的技術結構而言，面向主體的設計還需要靠物件導向程式設計語言來具體實現。

三：篇後語

面向主體設計技術的核心是人工智慧，但用當前的技術和知識表達方式開發人工智慧始終缺少突破，現在的人工智慧就象一個醜小鴨，生活在錯誤的環境中，故始終不能飛翔於藍天。人工智慧的發展亟待硬體技術和知識表達方式的撤底變革，變革後硬體我引用《駭客帝國》裡的名詞，稱之為----母體：孕育智慧和生命的搖籃。從程式設計粒度從小到大的進化過程來看，我們可以預言程式設計方法的明天，答案是什麼呢？從不同的角度分析我們這個複雜的世界，可以得到不同的答案。

四：參考文獻

 姚莉，張維明：智慧協作資訊科技，電子工業出版社；