程序设计方法的进化

                             程序设计方法的进化<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

一：开篇

从简单到复杂，从小到大，从低级到高级是人类认识世界的过程，程序设计正如同此。
从身边的一草一木到周围的天空和大地，到整个地球，太阳系，银河系，最终到整个宇宙，这是人类认识可感知世界的历程。
从在纸带机上敲打0和1到汇编，到结构化程序设计，面向对象设计(Object-oriented programme)，面向主体设计(Agent-oriented programme)，这是上个世纪程序设计的发展历程，但其最终将驶向何方，我们都在拭目以待。
这里引入一个术语---“粒度”来表达程序设计的发展方向，在纸带机上编程的粒度是位，0和1；汇编的粒度是一条条语句，mov  30H, ds ；结构化设计的粒度是函数，int add(int a, int b){……}；面向对象设计的粒度是类，class  Man extend Object {…}；面向主体的设计粒度是主体(Agent)，人的化身；应用归纳原理，我们不难得出这样的结论，程序设计的发展是设计粒度从小到大的发展过程。这也正符合人类使用计算机模拟复杂社会的需要。面向主体是比面向对象更大的社会描述单位，因而也更适合用来解决复杂，大型问题。
结构化程序设计现在已经很少有人再讨论，因为它已经成为程序员的基本技能。面向对象程序设计现在正如日中天，但我相信在不久的将来面向主体设计将大行其道。下面将简单介绍和比较面向对象设计和面向主体设计。
二：面向对象与面向主体

从某一角度来看，客观世界是由由客观世界中的实体及其相互关系构成的，我们把客观世界中的实体抽象成问题空间的对象，于是我们得到了面向对象程序设计方法。对于面向对象设计我们可以用以下语言来描述：面向对象程序设计是通过对象，对象间消息传递等语言机制，使软件开发者在解空间中直接模拟问题空间中的对象及其行为，从而提供了一种直观的，自然的语言支持和方法学指导。面向对象设计的基本操纵单位为对象，即类的实例。对象间通过消息传递机制实现功能调用。使用封装，继承和多态等方法具体实现数据的安全操作，代码复用和方法重载。
社会是人和人与人之间关系的复杂组合体，我们用主体(Agent)来模拟人的思想和行为，进而用多主体系统(Multi-Agent system)模拟社会，于是我们得到了面向主体设计方法。对于面向主体设计我们可以用以下语言简单描述：面向主体方法是希望通过对人解决应用问题的智能行为进行模拟，在软件解空间中建立一种嵌入在不断变化，不确定世界中，能进行感知并能自主采取行动的计算实体。主体是含有心智成分，如信念，愿望，能力，职责，承诺等，的实体。主体程序控制主体的行为和心智状态，主体间通过各种类型的Speech Act原语实现通信。

为了得到对面向主体更清晰的认识，这里对面向主体和面向对象进行以下四方面的比较：
1：自主性

主体是位于某一环境中的一个计算实体，它有能力在该环境中自主的采取行动，即在没有人直接干预下能够采取行动，并能控制自己的行为和内部状态。对象不具有自主性，不能控制自己的行为。面向对象有public 关键字，如果将一个方法置于其下，则其他对象可任意调用该方法，拥有该方法的对象不能控制该方法是否执行。既面向对象通过直接的方法调用实现交互。面向主体是通过任务请求的方法实现交互，当主体A需要主体B来完成某个功能时，A不能直接调用B的方法和属性，只能向B发送一个任务请求，B返回结果，至于B如何完成，A无权知道。
2：反应性

主体能够感知它们的环境，如客观世界，用户，其他主体等，并以实时方式响应环境中发生的变化。对象不能自主感知外部世界，并实时做出反应。
3：社会性

主体能够在履行其自身职能的同时，还能够根据其求解状态和技能，在合适的时候与其他主体交互，以提高自己的问题求解能力或帮助其他主体的问题求解活动。而对象系统中的对象之间的关系是单向的调用关系，不存在相互作用。
4：学习能力

主体在运行过程中，通过学习以往的经验不断改善自己对同一问题的求解能力，而对象的方法却是一成不变的。假如主体M和对象N都可以求解Sin(x)和Cos(y)，主体M可以通过自学习求解出Sin(x)+Cos(y)，而对象N则不会，必须人工加入Sin(x)+Cos(y)函数。
看完上面的内容，请大家不要产生误解，即将面向对象和面向主体对立起来，认为是两种截然不同的方法，其实它们之间的关系是包含关系，即面向主体包含面向对象，面向对象设计方法的一切优点都可以被面向主体所吸收和容纳。从最初的SmallTalk到纯面向对象的Java ， 面向对象的程序设计语言现在已经相当成熟；但到目前为止，还没有任何一种面向主体设计语言，我给不出详尽的面向主体的编程实现方法，这里讨论的只能称之为面向主体设计思想和方法。就目前的技术结构而言，面向主体的设计还需要靠面向对象程序设计语言来具体实现。
三：篇后语

面向主体设计技术的核心是人工智能，但用当前的硬件技术和知识表达方式开发人工智能始终缺少突破，现在的人工智能就象一个丑小鸭，生活在错误的环境中，故始终不能飞翔于蓝天。人工智能的发展亟待硬件技术和知识表达方式的撤底变革，变革后硬件我引用《骇客帝国》里的名词，称之为----母体：孕育智慧和生命的摇篮。从程序设计粒度从小到大的进化过程来看，我们可以预言程序设计方法的明天，答案是什么呢？从不同的角度分析我们这个复杂的世界，可以得到不同的答案。
四：参考文献

 姚莉，张维明：智能协作信息技术，电子工业出版社；