她改变了编程

晓查 十三 2019-12-15 11:58:51 来源：量子位

十三 边策 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

如果你上过编程课，一定被老师提醒过：不要使用goto语句！

因为goto语句不仅让代码的可读性很差，随意的跳出还会给程序带来安全隐患。

但是这种几乎被现代编程明令禁止的语句，在计算机诞生之初却司空见惯。

早期的程序员用goto来解决代码无法预料的后果，遇到什么问题就用一句goto，让程序跳转到某个指定语句。

直到一位MIT的女教授，才让我们彻底摆脱了goto语句的支配，她就是Barbara Liskov。

△芭芭拉·利斯科夫(Barbara Liskov)，图源：QuantaMagazine

刚满80岁，荣誉等身，她是全美首批获得计算机博士学位的女性之一，集冯诺依曼奖、图灵奖于一身。

甚至可以说她发明了构成现代程序基础的体系结构。

但在此之前，她是一位曾经因为性别申请普林斯顿数学研究生被拒的人。

所以Barbara Liskov究竟是怎样的传奇计算机科学家？

在其80岁寿诞之际，我们一起看看她改变了编程的故事。

好的设计，才有好的代码

上世纪40年代，美国发明了第一台电子计算机ENIAC。虽然早期的计算机体积很大，但提供的功能简单，那时候的编程也不必考虑太复杂的结构。

goto语句是最简单的方法，只需把程序的执行引导到对应的某一句即可。

广泛使用的goto语句虽然简单，但是却没有逻辑章法。用这种方式编写的程序既难以阅读，又容易造成危险，甚至还闹出过人命。

曾经有一种名为Therac-25的软件控制的放射治疗机，就因为使用了过时程序设计方法，导致6名患者接受严重超剂量的辐射，造成了死亡事故。

如果没有一个程序设计的基本架构，计算机硬件的发展已经超出了程序员能力所能承受之重。

终于在60年代，计算机程序设计迎来了新的理论，当时Böhm和Jacopini两位计算机学家提出，可以用结构化的程序完全代替goto语句，只需使用顺序、选择和循环三种结构即可。

这种结构一直被使用至今。

1974年，彼时仅35岁的MIT女教授和她的学生将这种思想付诸实践，他们发明了一种新的编程语言CLU。

CLU完全抛弃了goto语句，虽然这种编程语言没有被广泛采用，但是它在面向编程语言的发展过程中起过非常重要的作用。

CLU中的一些概念在许多方面影响了后来的编程语言，对后来出现的一些面向对象编程（OOP）语言做出了许多贡献。

后来出现的Java、C++、C#、Python都是CLU的后代。

CLU的关键贡献包括抽象数据类型、共享调用、迭代器、多个返回值、类型安全的参数化类型和变量类型。

Liskov对程序设计的贡献不仅于此，现代面向对象程序设计的5大原则“SOLID”中的L就是以她名字命名的里氏替换原则（Liskov Substitution principle）。

1987年，Liskov在一次大会的主题演讲中最早提出了这一原则，即继承必须确保超类所拥有的性质在子类中仍然成立。

遵循里氏替换原则编写的程序，克服了继承中重写父类造成的可复用性变差的缺点。

而且这一原则还保证了程序的正确性，扩展的子类不会给已有的系统引入新的错误，降低了代码出错的可能性。

直至今日，所有面向对象编程的程序员还在遵守着Liskov提出的这项原则。

传奇的女性，Barbara Liskov

如今Liskov的学术成就已经获得的广泛的承认。

但在那个年代，作为一个科学家，还是个女性，真的挺不容易，曾因为性别申请普林斯顿数学研究生遭拒。

Liskov在伯克利读本科期间，100人的班里，只有一两名女性同学，她就是其中之一。

她修完了所有和数学、科学相关的课程，而学校当时却不鼓励女性同学这样的做法。

也从来没有人对她说：“嘿，你这样做很好，不考虑跟我们一起合作吗？”之类的话。

好在Liskov的母亲没有当面反对过她(虽然只是鼓励她要在学校好好表现)。

但她对此不以为然，直到在斯坦福读研毕业时，才意识到“性别”问题的存在。

因为在她毕业的时候，没有任何人找她谈工作的事情。

而像她的男性同学(Raj Reddy)就能被招聘到学术方向的岗位。

要知道，在那个年代，就业有点像“包分配”——顾问会通过与全国各地部门的合作来安排毕业生的工作。

但对于Liskov，可谓是“无人问津”。

在这之前，Liskov已经向MIT求职过，但得到的反馈却是“不考虑担任教授”。

发生这种情况时，你会认为“是我自己还不够优秀”。

“但同时我也认为，计算机科学是开放的。”

幸好Liskov在Mitre公司的第一份工作还算不错，她在这家公司期间，深入的研究了编程方法。

△Barbara Liskov正在设计抽象数据类型(ADT)

这项研究让她获得了一个一等奖论文。

1971年，她针对这项研究发表了一次演讲，而后便受到了MIT和伯克利的邀请。

事情至此才发生了改变。

刚刚进入MIT时，大约1000名员工中只有约10名左右的女性教员。但其实，MIT有很多杰出的女性并不在教职人员之列。

在科学领域，很少有人能够意识到女性做出的一些基础性贡献。

90年代，她回到斯坦福参加了一个部门庆典。一群老教授们谈论着“校园关系网(old-boy network)”的八卦，他们说：

有个年轻女人表现得确实非常不错，但那是因为她嫁给了一个教授。

Liskov觉得这件事情真是愚昧至极。

在Liskov担任计算机科学系主任之前的10年里，部门只发现了一位值得聘用的女性。

2001-2004年，在她担任部门领导期间，Liskov共聘用了7名女性，她并没有滥竽充数，其中的3名初级教员都非常优秀。

再后来，Liskov获得了图灵奖，即便拥有了如此殊荣，还是免不了质疑的声音。

△2008年度美国计算机学会(ACM)图灵奖(Turing Award)

她做的工作，没有我不知道的。为什么她会获得图灵奖？

哦，那个工作不是她做的，是一个男同事替她做的。

“简直一派胡言”，Liskov说道。

即便到了足够开放的今天，她也认为现在的情况并不比那时好：

也许我是幸运的。如果我大学一毕业就结婚了，我可能会有一个完全不一样的结果。

如何看待AI的未来

那么，Liskov对人工智能和机器学习发展有什么看法呢？

我博士学位的工作是与John McCarthy合作研究人工智能。

John提出了「国际象棋残局」这个主题，由于我没有玩过国际象棋，所以我读了相关书籍，并将国际象棋的一些算法翻译成了计算机算法。

那时候，人们认为，一个明智的做法是让程序按照人类的意愿来行事，但现在已然不是这样了。

现在的机器学习程序在多数情况下效果还是不错的。但有些情况下效果却并不是理想，人们不知道问题出在了哪里。

如果我在研究一个问题的时候，需要知道它的工作原理，那我不会用机器学习方法。

人工智能是一种应用，而不是一门核心科学。

而对于计算机科学的发展，Liskov比较担心的是互联网，包括假新闻和安全问题。

若是一对离婚的夫妇，丈夫在发表一些对妻子诽谤的内容，包括她的住址之类的私人信息，那就很可能引发一些非常可怕的事情。

这要回溯到80年代。那时候，15所大学和几个政府单位实验室通过互联网连在一起。我们都是好朋友。他们当时的态度是，网站不应该对内容负责，这将扼杀他们的发展。

而现如今，这种态度还在继续。

我们现在解决当下问题的时候，需要的不仅仅是技术，还需要法律来解决人们的不良行为，解决隐私与安全的问题。

One More Thing

分享Liskov对女性在事业发展过程中的一点建议：

在你能真正站起来之前，保持低调。而后再去拥抱成功。

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博客：
https://www.quantamagazine.org/barbara-liskov-is-the-architect-of-modern-algorithms-20191120/

维基百科：
https://en.wikipedia.org/wiki/Barbara_Liskov

个人主页：
https://www.csail.mit.edu/person/barbara-liskov

— 完 —