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对语言与结构的说明

Posted on 2007-12-08 02:51 canonical 阅读(1326) 评论(7)  编辑  收藏 所属分类: 设计理论
   每当我在文字中对函数式语言有些不敬之意时,便好像动了某些人的奶酪,以至我的言辞总在被曲解后遭到排斥。我想这就是因为视角差异过大所造成的. 但是谦虚谨慎是传统的美德, 不能容纳他人的观点只会妨碍自己在某些方向的探索。
   首先请不要轻易怀疑我的知识水平。当然如果总无法聚集起足够的注意力来理解别人话语中的细节,我也无话可说。
   容纳他人的观点就意味着不要总在自己的话语体系中试图找到反例. 一个人总是受限于他的知识范围,因此他也经常在自己的知识范围内篡改曲解别人的意见。我从未说过 "一个具体的问题是现有的通用语言无法描述的". 我说的是"现实开发中所需要处理的结构问题并不是在语言层面得到充分解决的", "现在的通用语言也是无法有效承载Domain Specific Structure的". 请注意我对定语和动词的选择。其实我已经举了大量的例子来进行说明,但可能因为大多数人不是物理背景,对相关的内容不熟悉,所以直接无视了。这也很对,符合物理学的精神。

   可能大多数人都知道函数式语言和命令式语言都是和图灵机等价的,因此它具有某种终极能力,怀疑它无异于怀疑我们世界存在的基础。但是请注意,这种等价性是数学性的。它潜在的要求是无限的能量和时间消耗。如果在限定的物理约束下,我们会发现我们的选择范围会大大缩小。所以我说"函数式语言和命令式语言的计算能力相同,但是在具体的情形下它们的描述能力是不同的". 比如说我现在有无穷多种方式从北京跑到上海,但是如果限定只允许用1升汽油,那么我们的选择就近乎于0。飞机和汽车的运输能力是相同的吗。物理学的一个基本精神在于一种物理性的约束是始终存在的。而事实上,我们在实际工作中也总是在各种有限的物理条件下工作。

   也许有些人认为这种区分是无关紧要的,我们只关心某种终极的东西。但是物理学中有着太多的例证,说明在有限约束下,整个系统呈现出完全不同的性质。在通信领域我们都知道Shannon定理,它的物理诠释是在有噪声的信道上可以有效的进行准确的信息传递。但是这一诠释只能在有限的数学精度(远大于我们实际需求的精度)上成立, 在绝对准确的数学意义上,这是不可能的事情。

   你觉得现在的通用语言做起领域相关的东西来很方便吗,这就是我所谓无法有效承载的含义。在这里我也没有否认"未来的牛语言可以轻松搞定目前难题"的可能性。

   因为所有的软件设计最终都要落实到某种代码实现上,所以怎么会有什么神秘的软件结构是现有的语言无法描述的呢。但是ErLang中那种高并发,支持错误恢复的程序结构是在其他语言中能够轻松实现的吗。很多人不是在潜意识中认为ErLang的成功是函数式语言排他性的成功吗,不是认为命令式语言无论如何实现不了ErLang的程序结构的吗。很显然,在命令式语言中是无法直接实现ErLang中的程序结构的,否则它就变成了函数式语言,但是所有发生在ErLang世界中的事实都一样可以发生在命令式语言的世界中。ErLang语言的编译器可以是使用命令式语言实现的,在终极的意义上,语言之间能有什么区别呢?

   我说"实际上现在的通用语言也是无法有效承载Domain Specific Structure的", 这还有另一层含义。通用语言设计总是要考虑到内置结构的某种通用性,设计时能够凭依的信息较少,因此不可能直接制造某种复杂的领域相关的结构。而目前已知的通用语言中提供的结构抽象的手段也不够强大(实际上我认为任何语言都不会强大到内置所有结构,也无法提供所有的结构抽象手段), 相当于是把领域结构问题推给程序员解决。这就如同C语言把内存管理推给程序员解决一样。现在ruby比较流行不就是因为它能够动态处理很多结构问题吗,但是它现在所作的一切就是足够的了吗。难道二十年之后再来看这个语言,不能够发现它存在着巨大的改进空间吗。我们目前在Witrix中通过tpl模板语言,bizflow extends等机制,结合整体框架设计实现了一些与ruby不同的结构构造方法。这些手段都极大的增强了我们面对领域问题时的信心,也确保了我们的领域知识是技术层面上可积累的。但是即使这样,我对程序发展的现状就是满意的吗?难道不存在更加丰富的结构知识等待我们去发现吗?一般人总是习惯接受已经存在的现实,在有限的职业生涯中把它们当作不变的真理,却没有耐心的去思考如何去改变。

  我认为很多结构问题不是需要在语言层面得到解决的,而是应该在独立的结构层(平台,框架)进行解决。这意味着没有必要在语言层面直接内置某种特定的结构,内置某种特定的结构抽象手段。这基本类似于说不要把集合论扩大到包含所有的数学关系,请在别的学科分支中进行研究。需要注意的是,我所谓的领域知识不是特定的业务知识,而是从业务知识中可以分析得到的某种更加通用的普适的结构知识,甚至是可以使用数学进行精确描述的。

  现代软件发展的时间还很短,与数学和物理学这样深刻的学科相比,它无疑是相对幼稚的,是待成长的,是更加的不完美的。在程序构建的基本问题上并没有抽象出什么可以实际操作的精确规律。这是所谓Pattern在软件业流行的部分原因:我们希望用这种半形式化的方式捕获某种思考的结果。但是软件真的除了基于抽象数学的全局的全称性的证明之外,不能够在局部进行某种更加复杂,更加严谨的分析吗。

   我们说结构问题是独立的,这也意味着它和具体的实现语言具有某种意义上的分离性。通过一种语言书写的结构可以在另一种语言中得到表达。我们可以建立语言中立的技术结构。一种所谓的结构在概念上具有某种确定的形态,我们可以脱离具体的语言来理解它。例如我说"面向对象的继承关系从结构观点上看是两个一维集合之间的覆盖关系". 在java中我们可以直接使用语言提供的继承机制,而在C语言中我们就需要建立某种结构体,手动维持所有的指针关联。而在Witrix平台中,我们从继承的结构诠释出发,定义了更加复杂的extends算子,这就需要利用java语言编制特定的parser来实现了。但是显然,在思考的时候我们所有的思维指向是结构本身,而不是任何通用语言的语法。

   在物理学中,通过摄动分析我们可以清楚地意识到:同样一个物理现象对应的数学模型可以是众多的,但是在特定的参数区我们会选择某种特定的数学表述,并确定其中的待定参数。

   delta函数是物理学家狄拉克引入的,在Schwatz引入分布概念建立广义函数论之前,物理学家们已经使用这一函数工作了很多年。后来Abraham Robinsen利用数理逻辑方法,建立了非标准分析,通过模型论的方法精确定义了无穷小的概念,从更加直接的角度论证了delta的合理性。但是在物理学家看来,这些数学又有什么区别呢?物理学只是按照物理的诠释进行工作,具体的数学只是它可选的工具而已。

   物理的真理并不是蕴含在数学中的,它需要我们独立的探索,从与数学不同的观点进行思考,检验,最终我们才能做出真正的发现。广义相对论可以采用Riemman几何进行描述,但是它的物理诠释却是Einstein提出的. 没有人说Riemann或者Hilbert发现了广义相对论。另外一方面,因为Einstein的工作触发了对于微分几何的更加深入的研究,靠着物理直觉的导引,我们将这一数学分支推进到了难以想象的深度。"数学是无法涵盖物理学的". 这不是说最终物理学无法采用数学语言进行描述,而是说在这一发展过程中,所有思想的推动来源于物理学的经验,来源于我们在这个物质世界上所进行的反复验证。不是在一个封闭的小屋中,整天摆弄各种数学符号,我们就能够发明所有的物理公式所对应的数学。实际上,现在学术界普遍承认,没有物理学的推进,很多数学的进展是不可能发生的。

   物理系每天都在演算着Feynman路径积分, 但是所有人都知道这是没有什么严格的数学依据的.目前并无法定义路径积分的收敛性,但是所有人对此避而不谈. 只要形式演算合法,物理预测符合实验, 合理性的证明只是数学家们的事情. 在量子场论中所采用的重整化(Renormalization)方法不过是回避无穷大问题的一种形式手段.我们仍然无法在数学层面对所有的演算都给予合理化解释. 在更多的物理分支中工作,你就会发现物理学家的胆子不是一般的大。也许在未来我们能够发现这些物理过程背后数学机制的精确定义, 但也许最终我们也无法找到合适的定义方式. 但这对物理学家来说, 并不是很大的打击.因为指引我们的是物理直觉,是独立于数学的物质世界的意象。

   我所想讨论的不是某种终极意义上的可能性,不是绝对概念之间的冲突,而是在物理现实的约束下,我们如何才能有效工作的问题。我已经反复表述了自己的观点: "结构是可抽象的,是具有独立意义的。这就是Witrix所提出的面向结构的设计视角。不是强调对象的所谓业务含义,不是强调某种通用语言(例如ruby)的灵活的语法结构。在这之间存在着厚重的具有物理意义的可以进行结构分析的技术层". 也许有人觉得我说的这是废话, 但是当系统化的执行一种思想的时候,就会揭示出未预料到的可能性. 整个Witrix平台简单的说起来就是"面向结构的级列分析", 但是如何找到合适的技术形式来体现这一思想,却绝对不是一件平凡的事情. "在Witrix中我们实现的代码重用程度和程序整体结构控制能力是超越了目前所有已知的公开技术的。这不是什么哲学,而是我们在残酷的商业竞争中得以生存的资本".http://canonical.javaeye.com/blog/126467

   在我看来,计算机领域充斥着纯数学的深沉遐想和从工程实践而来的轻佻常识,还没有注意到物理学所能带来的不同的同样深刻的视角。我常说,好好学习物理是必要的,因为这个世界远比你想象的要复杂的多。


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2007-12-08 05:50 by gr8vyguy
>>>一个具体的问题是现有的通用语言无法描述的

这里的"通用语言"语言是指通用的计算机语言吗? 或者说Turing-Computable Language吗?

这里的"描述"是指解决吗? 不然还能是什么?

如果两个都是的,那么这样的具体问题太多!!! 学过点Computability Theory的人都能举出无数个!!!

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2007-12-09 20:25 by canonical
描述和解决能是一回事吗? 我写下一个方程,这叫描述. 求出它的解, 这叫解决.

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2007-12-10 07:24 by gr8vyguy
@canonical
在"通用的计算机语言"这个前提下,描述和解决当然就是一回事!因为那都是程序,或者用理论计算机的话讲Algorithms。这就是计算机科学和数学的一个主要区别。数学家能满足于建立正确的方程,但是搞计算机科学的,比如像你在探讨计算机语言,就必须解决所建的方程才有意义!

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2007-12-10 19:55 by canonical
我一直在讲物理,你现在来和我讲数学。。。

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2007-12-11 02:52 by gr8vyguy
物理的视角也好,数学的视角也好,你总在讲计算机语言吧

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2007-12-11 20:20 by canonical
我是在讲语言,讲的却是语言之外还有别的

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2007-12-12 20:48 by yesry
不明白啊老大。
看来你需要很多example来阐述该问题

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