как программирование влияет на мозг
Программист на всю голову: как кодинг влияет на мышление
Научиться программировать — значит не только развить полезный навык, но и приобрести особый тип мышления. Программисты умеют хорошо решать математические и логические задачи. Также они обращают внимание на детали, моделируют ситуации в обычной жизни и дают оценку на основе большого количества факторов.
В преддверии нашего курса Go Workshop рассказываем, что психологи, лингвисты и педагоги думают о влиянии кодинга на мозг, при чем тут австралийские индейцы и гипотеза Сепира-Уорфа.
В 30-х годах прошлого века появилась, названная по аналогии с открытием Эйнштейна, теория лингвистической относительности. Она гласит: язык определяет сознание, то есть люди воспринимают мир неодинаково, потому что лингвистические категории родного языка накладывают ограничения и даже определяют мышление.
Эту мысль сформулировали Эдвард Сепир и его ученик Бенджамин Уорф, однако они были не правы. Любую идею можно передать на любом языке. Они же приписывали колоссальное влияние на когнитивные процессы простым различиям в грамматике, но при этом концепция содержала и здравое зерно. Гай Дойчер в своей книге «Сквозь зеркало языка» объясняет, какое:
«Если разные языки по-разному влияют на мышление своих носителей, то тут дело не в том, что каждый язык позволяет думать своим носителям, а скорее в тех частях смысла, о которых каждый язык обычно заставляет думать. Когда язык принуждает своих носителей обращать внимание на отдельные аспекты мира… такие привычки речи могут в конце концов стать привычками мышления с последствиями для памяти, восприятия, ассоциаций и даже практических навыков».
Истина где-то к северу
Убедительно доказано, что система родов существительных влияет на ассоциативные ряды, вынуждает наделять те или иные неодушевленные объекты воображаемыми женскими или мужскими чертами. Похожий эффект связан с различиями в чувствительности к оттенкам цветов, для которых в языке есть название.
Но это мелочи по сравнению с тем, что язык может формировать навыки. Это выяснилось при изучении одного из языков австралийских аборигенов. Они вместо привычных «спереди» и «сзади», «лево» и «право» для указания направления используют исключительно стороны света.
Это могло бы показаться розыгрышем, но если носитель этого языка попросит вас освободить место на лавочке, то это будет звучать как «подвинься, пожалуйста, восточнее». Если при этом вы читаете книгу, сидя лицом к югу, и абориген захочет, чтобы вы перелистнули на пару страниц вперед, то вы услышите «листай дальше на запад». Если же развернуться лицом к северу, просьба будет звучать по-другому — вас попросят листать на восток.
Чтобы говорить на этом языке, приходится постоянно отслеживать расположение сторон света, что формирует географическую память и не требующее сознательного контроля чувства направления. Так, глубокое изучение языка — больше чем просто знание грамматики и лексики.
Изучение влияния языка на мышление еще только начинается, но уже идут схожие исследования языков программирования, которых роднит с естественными не только название.
Программирование ≥ речь
Вопреки стереотипам, в программировании наиболее важны не математические способности, а лингвистические. Об этом еще в 1982 году в своих «Этюдах для программистов» писал Чарльз Уэзрел. Он обратил внимание на вербальные способности как на важный аспект личности успешного программиста, имея в виду умение работать с грамматикой как искусственных, так и естественных языков.
Его наблюдения подтверждаются. Статистические исследования выявили корреляцию между программированием и высокими лингвистическими способностями. Непосредственные наблюдения за активностью в различных зонах мозга при помощи МРТ установили, что во время работы над кодом активируются те же отделы мозга, что отвечают за естественные языки.
Не удивительно, что многие программисты считают гипотезу Сапира-Уорфа применимой к их работе. Подобных взглядов придерживался Кеннет Айверсон, создатель APL. Юкихиро Мацумото признавался, что при разработке Ruby, вдохновлялся романом «Babel-17», основанным на гипотезе лингвистической относительности.
Схожие мотивы развиваются в эссе «Побеждая посредственность» Пола Грэма, в его парадоксе «Blub», согласно которому программист, овладевший одним языком и решающий с его помощью все задачи, не понимает ценности более эффективных инструментов из других языков программирования, воспринимая их как нечто странное, непривычное и ненужное.
Первую попытку обобщить имеющиеся данные по влиянию программирования на когнитивные процессы, предприняли в 1987 году в майском номере журнала Educational Computing Research.
Тогда исследователи подметили, что программирование с его разнообразными задачами может положительно влиять на умение стратегически решать задачи, на способности к формальной логике, на навыки моделирования и на когнитивные стили, но к однозначным и доказательным выводам так и не пришли из-за недостатка данных.
Еще шесть лет прошло, прежде чем была собрана статистика, которая позволила конкретизировать представления о влиянии кодинга на мышление. Она представлена в метаанализе шестидесяти пяти исследований о влиянии программирования на когнитивные процессы, опубликованном в 1991 году.
Оказалось, что в большинстве случаев программирование действительно положительно влияет на различные познавательные навыки, коррелирующие с длительностью изучения языка программирования и успехами в нем. «Последствия изучения языка программирования выходят за рамки содержания конкретного компьютерного языка», — утверждают ученые. С умением программировать улучшаются навыки планирования, способность к построению рассуждений, логическое мышление, а также общие навыки решения проблем с помощью компьютерных программ.
Сравнительные исследования влияния различных языков программирования на познавательные процессы продолжаются. На анализ содержимого онлайн-репозиториев Github и BitBucket, вопросов и ответов, размещенных на StackExchange выделено 750 тысяч долларов гранта. По ним Knowledge Lab и Department of Psychology Висконсинского университета Мадисона восстановят «естественную историю» языков программирования, отследят, как часто и для каких целей используется каждый из них.
К 2020 году исследователи планируют выяснить, как специфические особенности языков программирования влияют на число путей и скорость решения различных задач, проанализируют насколько хорошо тот или иной язык подходит для коллективного программирования.
Перед проектом поставлена амбициозная задача: предоставить информацию о том, какие языки стоит выбирать для конкретных проектов, и выяснить, насколько этот выбор влияет на то, как разработчики думают и работают.
Больше чем навык
Помимо собственно навыков программирования, изучение языков формирует привычку к тому, что математик, психолог и программист Сеймур Паперт в своих работах называет «вычислительным мышлением».
Это — гибкий набор навыков, нацеленных на алгоритмическое решение задач, привычка комплексно использовать в повседневной жизни абстрагирование, декомпозицию, оценку, логическое мышление, точность и привычку замечать детали.
Концепция вычислительного мышления приобрела авторитет в педагогике, легла в основу многих образовательных программ, но со временем, как и предполагалось в восьмидесятых годах прошлого века, ее влияние распространилось далеко за пределы колледжей и ВУЗов.
С помощью методологии программирования успешно решаются самые разнообразные проблемы. Примером тому служат не только компьютерное моделирование, сбор больших данных, внедрение автоматизированных систем, успехи финтеха.
Вычислительное мышление применимо и полезно в повседневной жизни и для профессионалов, далеких от IT-технологий. Изучение программирования помогает найти новые подходы и решения, о чем бы ни шла речь. Будь то физика, биология, химия, социология, педагогика, бизнес или здравоохранение.
Так появилась концепция эффективного альтруизма, начались поиски наиболее эффективных стратегий благотворительности. Благодаря этим исследованиям выяснилось, например, что в борьбе с малярией эффективнее жертвовать деньги на антимоскитные сетки, а не дорогие лекарства.
Другое следствие вычислительного мышления — идея использовать инструменты математического анализа бартерных сделок и большие данные для решения проблемы подбора доноров органов. В результате разработан дизайн действующей в США сложной и в тоже время надежной и эффективной системы обмена донорскими почками «по цепочке» за который профессор Гарвардского университета Элвин Рот в 2012 году получил Нобелевскую премию.
В контексте новых исследований, изучение языка программирования — не просто получение навыка, но и способ по-новому взглянуть на жизнь, по-новому справляться с вызовами, что она ставит.
Совсем скоро в Binary District стартует курс Go Workshop — отличный старт для начинающих программистов и логическое продолжение для тех, кто уже сталкивался с проектированием собственных веб-сервисов.
Разработка и мышление: как работает мозг во время кодинга
Существует мнение, что программирование само по себе напоминает процесс изучения иностранного языка. Технически здесь есть общие моменты, но фактически для мозга все выглядит не совсем одинаково. Чтобы выяснить, какие же части мозга отвечают за кодинг, ученые из MIT просканировали мозг разработчиков-добровольцев в процессе работы. Молодые люди работали с применением текстового языка Python и графического языка ScratchJr.
В ходе исследования выяснили, что участки мозга, отвечающие за обработку информации о языке, в процессе кодинга никак не задействовались. Зато ученые заметили активность в тех частях головного мозга, которые начинают работать в ходе решения сложных математических задач.
С математическими задачами все не так просто: согласно последним исследованиям при решении задач на логику и математику активнее работает левое полушарие. А во время поиска ответов на задачи пространственной навигации больше задействовано правое полушарие.
Так вот, кодирование активирует сразу оба полушария. Получается, что несмотря на то, что кодирование больше похоже на математику, в реальности все не совсем так.
Как еще программирование влияет на мозг
Программисты известны специфическим мышлением. Ученые давно изучают влияние программирования на мышление. Вот три интересных вывода.
Как это происходит? Важным оказывается тот язык, с которого вы начали знакомство с программированием. Это мог быть любой язык, включая морально устаревший Basic или Pascal.
Но, в любом случае, идиомы первого языка программирования сильно влияют на видение структур, построение логического дерева, выстраивание алгоритмом и прочее.
Есть также мнение, что владение двумя языками программирования на одинаковом уровне почти невозможно: один из них всегда будет «родным», а второй, третий и все остальные — дополнительными.
2. Написание кода влияет на наше здоровье, укрепляя его.
Мозг, словно мышцу, можно (и нужно) тренировать. Исследования, посвященные влиянию программирования на способности учащихся, проводили еще в конце 20 века. Тогда было отмечено улучшение показателей на тестах когнитивных способностей у студентов, умеющих программировать или имевших опыт в написании кода.
3. Программирование — это еще и речь.
Как и говорилось выше, когда разработчик кодит, области мозга, отвечающие за языковые функции, бездействуют. Иная ситуация — когда программист читает чужой код. В ходе изучения программистами фрагментов исходного кода авторы проекта провели сканирование фМРТ их головного мозга. Как оказалось, в процессе анализа кода у разработчиков задействованы области мозга, которые обычно связаны с обработкой речи, памятью и вниманием:
Как программирование влияет на мозг и мышление
Это правда, что мышление программистов устроено иначе, чем у других людей. Не сказать, что они обязательно умнее, логичнее или рациональнее остальных. Однако не так давно учёные приступили к изучению влияния программирования на мозг, и пришли к интересным заключениям.
Как занятия искусствами могут по-разному менять ваше мышление, так и программирование влияет на ваш образ мыслей — возможно, не так, как вы ожидали.
1. Программирование влияет на ваши когнитивные модели
Важно ли, с какого языка программирования вы начали свой путь в этой профессии? Да!
Звучит нечестно, правда? Как ни крути, а большинство из нас познакомились с программированием ещё в школе, и первый язык нам навязывали. Я начал с языка С. Те, кто постарше меня, начинали с FORTRAN, COBOL или BASIC. А те, кто младше? Вы наверняка начинали с Java или Python.
Вне всяких сомнений, структура языка программирования влияет на образ мышления. Эдсгер Дейкстра, один из влиятельнейших учёных в сфере информатики, знал об этом, когда сказал:
Инструменты, которые мы используем, оказывают глубокое (и подспудное) влияние на наши мыслительные привычки, и, следовательно, на наши мыслительные способности.
COBOL уродует разум; его преподавание нужно расценивать как уголовное преступление.
Практически невозможно научить хорошо программировать студентов, которые раньше изучали BASIC: как потенциальные программисты они умственно искалечены, без надежды на восстановление.
В каком-то смысле, все языки программирования равны, потому что они полны по Тьюрингу. С другой стороны, овладение одним языком может привести к проблемам в другом. Программисты на Java и на Python — два разных типа специалистов, которые совершенно по-разному подходят к программированию.
Иными словами, парадигмы и идиомы вашего первого языка программирования влияют, и даже диктуют ваши ментальные подходы к структурам данных, алгоритмам и так далее.
Более того, можно взять анонимизированный код и определить, кто его написал, опираясь только на выбранный подход к решению задачи и стиль написания кода. И чем сложнее задача, тем легче «деанонимизировать» код.
Программисты могут обфусцировать переменные или имена функций, но не структуры, которые они подсознательно предпочитают использовать, или любимые операторы инкрементирования.
В английском языке есть пословица, которая суммирует всё вышесказанное в одной понятной фразе: «Когда у тебя есть только молоток, всё похоже на гвоздь». То есть научившись программировать определённым образом, вы будете аналогично подходить к решению всех задач.
Так что выбирайте язык программирования с умом!
2. Программирование помогает укрепить здоровье мозга
Мозг часто сравнивают с мышцей, которую нужно постоянно тренировать, чтобы оставаться умным и сообразительным. Так ли это? И если да, то можно ли считать программирование ментальным упражнением, достаточным для укрепления здоровья мозга?
Авторы метаисследования 1991 года хотели выяснить «влияние компьютерного программирования на когнитивные результаты», и обнаружили, что студенты, имевшие опыт программирования, при тестировании когнитивных способностей набирают на 16 перцентильных баллов больше, чем студенты без опыта программирования.
В ходе более крупного исследования 1999 года подтвердилось, что «интеллектуальная деятельность препятствует снижению [когнитивных] способностей». Но также авторы отметили, что, возможно, снижение когнитивных способностей может привести уменьшению вовлечённости в интеллектуальную деятельность.
Авторы ещё более крупного исследования 2009 года пришли к тому же выводу, и предположили, что «люди, участвующие в деятельности, стимулирующей мозг, в последующие годы могут снизить вероятность [и даже оттянуть начало] болезни Альцгеймера и прочих видов слабоумия». К стимулирующей мозг деятельности отнесли чтение, письмо, головоломки, настольные и карточные игры, исполнение музыки.
Наконец, в исследовании, опубликованном в 2013-м, сказано, что лишь строго определённые виды мыслительной деятельность действительно улучшают наш мозг, а именно — интенсивная когнитивная деятельность, интеллектуально трудная и подразумевающая изучение чего-либо.
Конечно, эта тема требует большего количества исследований, но всё же трудно представить себе такую умственную деятельность, которая требует больше сил и больше сосредоточена на изучении, чем программирование.
Хотя все упомянутые исследования и не доказывают, что интеллектуальная деятельность делает нас умнее или способнее, однако результаты говорят о том, что трудные когнитивные задачи как минимум улучшают текущее состояние мозга и значительно снижают вероятность деградации.
Бытует точка зрения, что учиться программированию никогда не поздно, и описанные исследования лишь подтверждают это мнение. Программирование идёт на пользу!
3. Программирование — это не одни лишь математика с логикой
Обратите внимание, что при этом почти не задействованы разделы мозга, связанные с математикой и вычислениями — даже при анализе фрагментов с циклами, условными и арифметическими вычислениями, и прочими алгоритмическими операциями.
Конечно, исследование не было всеобъемлющим, и его авторы указывают:
Так что это исследование вовсе не бессмысленно. Программирование — не просто «деятельность левого полушария мозга», и можно даже предположить, что у «правополушарных» программистов есть определённое преимущество.
Разработка и мышление: как работает мозг во время кодинга
Массачусетский технологический институт известен своими неординарными исследованиями и разработками. На днях представители института опубликовали результаты интересного исследования. Нейробиологи MIT обнаружили, что при кодировании активность мозга существенно отличается от его активности при выполнении математических операций или в процессе обработки речи.
Существует мнение, что программирование само по себе напоминает процесс изучения иностранного языка. Технически здесь есть общие моменты, но фактически для мозга все выглядит не совсем одинаково. Чтобы выяснить, какие же части мозга отвечают за кодинг, ученые из MIT просканировали мозг разработчиков-добровольцев в процессе работы. Молодые люди работали с применением текстового языка Python и графического языка ScratchJr.
В ходе исследования выяснили, что участки мозга, отвечающие за обработку информации о языке, в процессе кодинга никак не задействовались. Зато ученые заметили активность в тех частях головного мозга, которые начинают работать в ходе решения сложных математических задач.
С математическими задачами все не так просто: согласно последним исследованиям при решении задач на логику и математику активнее работает левое полушарие. А во время поиска ответов на задачи пространственной навигации больше задействовано правое полушарие.
Так вот, кодирование активирует сразу оба полушария. Получается, что несмотря на то, что кодирование больше похоже на математику, в реальности все не совсем так.
Как еще программирование влияет на мозг
Программисты известны специфическим мышлением. Ученые давно изучают влияние программирования на мышление. Вот три интересных вывода.
1. Программирование формирует наш образ мышления и закладывает ментальные модели.
Как это происходит? Важным оказывается тот язык, с которого вы начали знакомство с программированием. Это мог быть любой язык, включая морально устаревший Basic или Pascal.
Но, в любом случае, идиомы первого языка программирования сильно влияют на видение структур, построение логического дерева, выстраивание алгоритмов и прочее.
Есть также мнение, что владение двумя языками программирования на одинаковом уровне почти невозможно: один из них всегда будет «родным», а второй, третий и все остальные — дополнительными.
2. Написание кода влияет на наше здоровье, укрепляя его.
Мозг, словно мышцу, можно (и нужно) тренировать. Исследования, посвященные влиянию программирования на способности учащихся, проводили еще в конце 20 века. Тогда было отмечено улучшение показателей на тестах когнитивных способностей у студентов, умеющих программировать или имевших опыт в написании кода.
В исследовании восьмилетней давности утверждается, что степень активности мозга влияет только на специфические виды деятельности, требующие обучения и предполагающие постоянное решение задач и преодоление трудностей. Программирование не влияет напрямую на наше здоровье, но улучшает текущее состояние мозга, положительно влияя на эффективность мыслительного аппарата, когнитивные способности и т.п.
3. Программирование — это еще и речь.
Как и говорилось выше, когда разработчик кодит, области мозга, отвечающие за языковые функции, бездействуют. Иная ситуация — когда программист читает чужой код. В ходе изучения программистами фрагментов исходного кода авторы проекта провели сканирование фМРТ их головного мозга. Как оказалось, в процессе анализа кода у разработчиков задействованы области мозга, которые обычно связаны с обработкой речи, памятью и вниманием:
Как программирование влияет на мозг и мышление
Это правда, что мышление программистов устроено иначе, чем у других людей. Не сказать, что они обязательно умнее, логичнее или рациональнее остальных. Однако не так давно учёные приступили к изучению влияния программирования на мозг, и пришли к интересным заключениям.
Как занятия искусствами могут по-разному менять ваше мышление, так и программирование влияет на ваш образ мыслей — возможно, не так, как вы ожидали.
1. Программирование влияет на ваши когнитивные модели
Важно ли, с какого языка программирования вы начали свой путь в этой профессии? Да!
Звучит нечестно, правда? Как ни крути, а большинство из нас познакомились с программированием ещё в школе, и первый язык нам навязывали. Я начал с языка С. Те, кто постарше меня, начинали с FORTRAN, COBOL или BASIC. А те, кто младше? Вы наверняка начинали с Java или Python.
Вне всяких сомнений, структура языка программирования влияет на образ мышления. Эдсгер Дейкстра, один из влиятельнейших учёных в сфере информатики, знал об этом, когда сказал:
Инструменты, которые мы используем, оказывают глубокое (и подспудное) влияние на наши мыслительные привычки, и, следовательно, на наши мыслительные способности.
COBOL уродует разум; его преподавание нужно расценивать как уголовное преступление.
Практически невозможно научить хорошо программировать студентов, которые раньше изучали BASIC: как потенциальные программисты они умственно искалечены, без надежды на восстановление.
В каком-то смысле, все языки программирования равны, потому что они полны по Тьюрингу. С другой стороны, овладение одним языком может привести к проблемам в другом. Программисты на Java и на Python — два разных типа специалистов, которые совершенно по-разному подходят к программированию.
Иными словами, парадигмы и идиомы вашего первого языка программирования влияют, и даже диктуют ваши ментальные подходы к структурам данных, алгоритмам и так далее.
Более того, можно взять анонимизированный код и определить, кто его написал, опираясь только на выбранный подход к решению задачи и стиль написания кода. И чем сложнее задача, тем легче «деанонимизировать» код.
Программисты могут обфусцировать переменные или имена функций, но не структуры, которые они подсознательно предпочитают использовать, или любимые операторы инкрементирования.
В английском языке есть пословица, которая суммирует всё вышесказанное в одной понятной фразе: «Когда у тебя есть только молоток, всё похоже на гвоздь». То есть научившись программировать определённым образом, вы будете аналогично подходить к решению всех задач.
Так что выбирайте язык программирования с умом!
2. Программирование помогает укрепить здоровье мозга
Мозг часто сравнивают с мышцей, которую нужно постоянно тренировать, чтобы оставаться умным и сообразительным. Так ли это? И если да, то можно ли считать программирование ментальным упражнением, достаточным для укрепления здоровья мозга?
Авторы метаисследования 1991 года хотели выяснить «влияние компьютерного программирования на когнитивные результаты», и обнаружили, что студенты, имевшие опыт программирования, при тестировании когнитивных способностей набирают на 16 перцентильных баллов больше, чем студенты без опыта программирования.
В ходе более крупного исследования 1999 года подтвердилось, что «интеллектуальная деятельность препятствует снижению [когнитивных] способностей». Но также авторы отметили, что, возможно, снижение когнитивных способностей может привести уменьшению вовлечённости в интеллектуальную деятельность.
Авторы ещё более крупного исследования 2009 года пришли к тому же выводу, и предположили, что «люди, участвующие в деятельности, стимулирующей мозг, в последующие годы могут снизить вероятность [и даже оттянуть начало] болезни Альцгеймера и прочих видов слабоумия». К стимулирующей мозг деятельности отнесли чтение, письмо, головоломки, настольные и карточные игры, исполнение музыки.
Наконец, в исследовании, опубликованном в 2013-м, сказано, что лишь строго определённые виды мыслительной деятельность действительно улучшают наш мозг, а именно — интенсивная когнитивная деятельность, интеллектуально трудная и подразумевающая изучение чего-либо.
Конечно, эта тема требует большего количества исследований, но всё же трудно представить себе такую умственную деятельность, которая требует больше сил и больше сосредоточена на изучении, чем программирование.
Хотя все упомянутые исследования и не доказывают, что интеллектуальная деятельность делает нас умнее или способнее, однако результаты говорят о том, что трудные когнитивные задачи как минимум улучшают текущее состояние мозга и значительно снижают вероятность деградации.
Бытует точка зрения, что учиться программированию никогда не поздно, и описанные исследования лишь подтверждают это мнение. Программирование идёт на пользу!
3. Программирование — это не одни лишь математика с логикой
Обратите внимание, что при этом почти не задействованы разделы мозга, связанные с математикой и вычислениями — даже при анализе фрагментов с циклами, условными и арифметическими вычислениями, и прочими алгоритмическими операциями.
Конечно, исследование не было всеобъемлющим, и его авторы указывают:
Так что это исследование вовсе не бессмысленно. Программирование — не просто «деятельность левого полушария мозга», и можно даже предположить, что у «правополушарных» программистов есть определённое преимущество.