对话高博（一）| 机器码、Pascal，以及计算机学习的分形
高博，1983年生，上海交通大學計算機科學與工程專業本科、軟件工程碩士。現任博曉文化傳媒集團總裁，香港衛視科教臺臺長。職場經歷豐富，曾在數家世界500強IT和互聯網企業打造明星團隊。專業興趣包括軟件測試及大規模自動化、持續交付和基礎算法研究。業余愛好寫作和翻譯，2009年至今翻譯超過100萬字，包括圖靈獎作者高德納作品《研究之美》和布魯克斯作品《設計原本》、Jolt生產力大獎作品《元素模式》等，并以譯作《信息簡史》獲中國國家圖書館第九屆文津獎。
你小時候是怎么學習計算機的？
我從4歲時就開始學習使用計算機進行程序設計，我當時學的語言叫Algo-60，這個語言就是現在的Pascal和C的前身，Algo-60的設計者N. Wirth也是Pascal的設計者。當時的計算機和現在非常的不一樣，我們現在完全在使用軟件進行計算機的各種配置，這種配置程序在Windows操作系統里被叫作控制面板（control panel）。但是對于當時的計算機（我見過的型號叫709）而言，控制面板是真正的硬件操作臺，上面有各種扳手和旋鈕。現在很少有人見過、甚至聽說過什么是穿紙帶。紙帶其實就相當于現在的機器碼，而機器碼就是010101。這些早年的經歷，特別是從高級語言編譯成低級指令，并且實實在在地變成紙帶上的物理小孔的經歷，對我今后的計算機學習在原理認識的幫助是很大的。4歲的這一年我還接觸到了一個極其重要的東西，就是Internet，當時當然沒有萬維網，一切都是Telnet（FTP不知道當時有沒有，反正我是沒有用過的），我當時對于遠程控制這件事簡直覺得神奇極了，但是上機時間前后加起來也就是半小時不到，大概是怕我這個小孩子把昂貴的設備弄壞了吧。所以，這些印象真的是寶貴極了，我也因此感覺自己是非常幸運的，能夠這么早地接觸到真正的計算機和Internet。
我在上小學的時候，計算機已經進入了大規模集成電路時代。這個時候絕大多數的家庭還負擔不起購置一臺計算機的費用，更不用說我所在的那個小縣城了。我卻幸運地得到了一臺當時廣告做得鋪天蓋地的小霸王學習機，使用硬卡提供了最簡單的一些軟件，并帶有10K不到的內存。但是學習機很快就完全無法滿足我的要求了，尤其是我當時就早已見過真正的計算機是什么樣子。1995年，我在上初一的時候第一次接觸了PC，我在宿州市輕工業學校見到了PC和DOS，還有西山DOS中文系統。我已經提前看到了一些書，但上機以后才能體會到書上講的東西是多么有意思。當時我還一點DOS命令都不會，只能請機房工作人員幫我運行起西山DOS進入中文界面，然后啟動WPS來編輯文檔。我記得很清楚，當時的輸入法已經有了強大的聯想功能。安徽省宿城第一中學是我系統地學習程序設計的發端，我在那里比較系統和深入地學習了Pascal語言。
從你的角度上說，你建議別人如何系統地學習計算機？
從我個人的學習經歷來講，我感覺一個人在學習數據結構和算法之前，真的應該先掌握至少一門程序設計語言。通過程序設計語言，就可以知道怎么樣地和計算機的細部打交道。在學習程序設計語言的時候，有好幾項基礎內容是需要很多練習才能掌握的，就拿循環來說，很多人實際上就卡在這個環節上，想象不出來循環變量應該怎么樣寫成一個循環體中的不變式。而跨不過這道坎，不能熟練地寫出循環結構，簡直就不可能寫出任何有意義的程序來了。所以現在的計算機教育中的一個很大的問題在于，教育者們已經忘記了當年自己是怎么樣從不懂到懂的一個經歷，在一些他們自以為重要的問題上花了大量的問題，而在最簡單最基礎的內容上，卻存在著極其重大的缺失，這讓學生痛苦萬分——正如IT教育家侯捷所說，勿在浮砂筑高臺。你連while循環都不會寫，怎么可能寫出二叉查找樹的遍歷程序呢？而考試中如果這樣的一個學生真的寫出了正確答案，除了死記硬背還有什么可能呢？
我在初中三年學習中，下了狠功夫來了解Pascal和C程序設計語言，還有DOS操作系統。我在為了信息學競賽的專項訓練中，準備是不足的。所以在初中時代表宿州市參加了幾次省級信息學競賽，卻一次獎項也沒有拿到。但是只要做出一道題并驗證通過，我就感覺到有一種實實在在的欣喜，因為我感覺我寫出來的程序可讀性會比較好一點，結構也比較合理，可惜這些可能都不是信息學競賽要的，后者主要需要的是程序能夠在規定的時間內給出符合格式的結果，所以無疑地對于算法的優化才是重點和核心。
在我上初中的那個年代，鋪天蓋地地分發和使用的，都是DOS操作系統，后面出了Windows 3.0以后又全都是16位的Windows了（還專門出了個簡體中文版的Windows 3.2）。這個時期Linux可以說是完全沒有任何滲透率的，我肯定是在2000年上了大學以后才第一次聽說了Linux操作系統。如果是現在開始學習程序設計，尤其是小孩子想要開始學習的話，我是非常非常推薦使用Raspberry Pi和上面運行的Debian Linux發行版本的。原因在于，Linux天生是個現代操作系統，再少的系統資源上它也天然地具有現代內存管理機制和多任務等，不像DOS，它上面的限制實在是太多了。分配超過640KB內存就要采用很復雜的層機制，多任務更是只能采用迂回的辦法做出非常蹩腳的實現。操作系統所在的層次是包括硬件抽象的，它的設計直接決定了上層應用的諸多限制條件。我在想，如果我當年第一次接觸的就是Linux操作系統，我建立起來的計算機基本觀念會有多么大的不同！
你的第一臺計算機是什么樣的？
我的父母在1995年就為我買了人生第一臺真正的計算機，是一臺486DX。這臺計算機配置了1M內存（單位真的是M），504MB硬盤。這個配置當然是非常低了，在當時卻是相當先進的。可圈可點之處在于，它配置了一臺當時非常少見的彩色CRT顯示器。這是很舍得的投資。另一方面，它在計算和存儲上簡直是最小化的配置，也無意之間讓我不可能把大量的精力花在當時對計算和存儲資源要求較高的電腦游戲上，而只能是潛心研究程序設計，到了2000年我上大學前夕我還在用這臺計算機，不過內存被加到了4M，運行Turbo Pascal和Turbo C是綽綽有余了。可是這臺計算機在計算和存儲方面給我帶來的心理陰影也是巨大的，現在我在購置計算機的時候總是拼命選CPU最快的、存儲最大的，而且總是會不斷地購買大容量存儲，可以看作是這段生活的一個對潛意識的影響。
你高中轉學到了上海吧？這段經歷對你學習計算機有什么幫助？
我上高中以后是作為一個比較活躍的計算機興趣小組的發起人和組織者來推進計算機學習和研究的。而我的高中生活的大背景則切換到了國際大都市上海，在這里可以更容易地找到一起學習和討論的同學，而不像在小城市那邊始終都是那么幾個人。1996年底我接觸到了萬維網，也隨即接觸到了HTML和JavaScript，我可能是國內最早接觸到JavaScript的一批人。但我還在上高中，如果當時就創業真的難以想象會怎么樣吧。這個時候Windows操作系統已經開始爆發流行了，所以幾乎一夜之間我學的關于DOS程序設計的東西完全落伍了。時代的發展是非常殘酷的，但是在上大學之前，我對這個就有很深的感觸了。所以在此后的學習中，我極力去避免和任何軟件平臺和框架綁定，因為這些東西都是歷史的產物，也會隨著歷史的發展而消失。此前為信息學競賽而準備的程序設計功底，可能唯一能看得到的回報就是得了一個市級競賽的獎項，在高考材料里面算得一個亮點，讓我被上海交通大學錄取到了計算機科學與技術專業。
大學期間你是如何學習計算機的？
我在上大學之前，就已經感覺到自己應該投入更多的精力在一些研究“軟件生產”上面，而不是在研究“編程技法”上面。上大學以后，我也確實更多地在投身入這個方面的研究。我可能是小時候寫了太多代碼了，所以我非常明白，想把代碼寫正確，和期望一致是一件多么困難的事情。而任何一種要交付給客戶甚至大眾使用的軟件，它們背后要下的功夫都是非常可觀的。
從代碼到能夠交付的軟件，背后要付出的努力都有哪些？
軟件不僅僅包括“代碼”，代碼是一種靜態的、一旦寫完就不再改變的事物。而代碼運行起來才是真正的考驗開始之時。而這個“運行”，學問就大了。任何代碼都要經過編譯、鏈接以后才能夠加載和運行，這個過程就涉及到庫代碼、他人撰寫的代碼，軟件的編譯器和鏈接器、軟件的軟運行環境（主要是操作系統，但有些系統軟件或專用環境軟件需要考慮更多）、硬件驅動和硬件設備。所有的這一切，都必須在適切的版本、正確的配置以及抽象層次之間緊嚙的配合之下，才能夠達到“運行起來”這個最簡單的目的。而運行起來以后，是否能達成和期望相符的運行結果、交互體驗和性能指標，則是每一個細節議題都可以寫成厚厚的一大本書的了。
在這其中，有無數的思想和方法論在碰撞，而且會催生很多完整的所謂軟件過程、表示、工具的成套設施，從任何一個方面研究下去，都會發現有很多有價值的內容。所有軟件工程的基本思想都無外乎“提供一個封裝好的抽象層”，把一些細節隱藏起來，作為一個美好的抽象概念暴露出來，讓下游的軟件工程師能夠按照一個預先設定的概念集以事先規定的方式使用自己習慣的軟件工具來撰寫代碼，而把這些隱藏好的細節照顧起來，以適當的方式給下游的程序員以他所在的語境的抽象語言描寫的反饋。其實任何軟件說到底都是機器代碼的執行，在這個最底層的層次上，沒有任何秘密可言，容不得任何錯誤。一切脫離機器碼層次的概念都是更高層的概念，對機器而言都是毫無意義的，都是為了人類方便理解機器運行機制而設置的抽象層。但是絕大多數的程序員，對于機器運行機制的理解，也最多只能達到從最頂層的抽象向下探究的兩到三個層次而已。
計算機運行機制的不同層次之間是否有哪些共通的東西？
計算機科學的研究和學習有著分形（fractal）的特性。無論在哪個層次上做研究，使用的理論和數學工具都是相似的，其中極有意思的是基本算法和基礎數據結構在各個層次上都發揮著作用，并且上一個層次和下一個層次之間還有差異性，有的時候這種差異性會給人以上一層次之一沙會是下一層次之一世界的奇妙層次感，更讓身處其境的研究者感覺到選擇之無止境。當然，每一個層次又有每一個層次的獨特技巧，研究底層技術的研究者會更注意效率和簡潔性，而研究上層技術的研究者則更會注意概念完整性和一致性。研究中間層技術的研究性則會產生大量的工具類方法和產品，可是它卻又是變化最活躍的層次，并且要對上下游的技術都有完整成熟的理解才能被學術和工業界接受，而高級程序設計語言就恰恰處于這個層次，所以在這個領域里起的紛爭也就最多。但我反過來要講的是，往往我們要搞好這個層次，就非要往上下游的層次去多學一些東西才好，上游是科學理論和方法論，比如數理邏輯、離散數學、設計模式等，下游就是程序設計的機器細節。不過，任何層次上，都不能離于算法與數據結構，尤其是基本算法和基礎數據結構，這方面的訓練真的是千變萬化而又樂趣無窮的，生活中到處都是能夠拿來做算法和數據結構訓練的實際問題。
人在軟件開發中的作用是什么？
任何問題到最后都會落實為人的問題，計算機的問題也會落實到研究者和程序員的身上。這兩者的關系是難分難解的，哪怕是一個簡單到10行以內的代碼可以解決的問題，它也一定有設計、有實現、有驗證，也一定有理論價值和工程價值。計算機就是這樣的一個領域，如果止步于第一步，也一樣可以產生一定的結果，但是深究下去就會發現無處不可拓展、無處不可優化，這也是為什么同樣功能的軟件，它的成本可以是成百上千倍的差距。大量的功夫是花在人們不能一眼看到的地方的，人們的觀感和體驗好一分，后面需要付出的研究和工程代價可能是難以想像地大。這些觀念，都必須在程序員的最開始階段的培養和訓練上，就要施加影響，讓所有的程序員都明白，做事最快的方法是什么，但什么是值得繼續深入下去分解成更細的工作，然后在這些方面追求卓越表現。
所有和IT相關的職業，都毫無疑義地需要了解一線生產者，也就是做代碼撰寫、代碼測試、持續集成的工程師們的工作細節的人來擔當，而這樣的人可以成長到各個方向去，成為產品、運維、甚至市場銷售的人才，而只學了工業設計、營銷理論或是其他專業知識的人，如果沒有通過自學對于IT專業領域的理解達到一定的深度，則至多只能做配合的工作，如果一家以IT產品和服務為核心的企業不是按這個原則來招聘，那末必然會發生嚴重的問題。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的对话高博（一）| 机器码、Pascal，以及计算机学习的分形的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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