軟件、軟件開(kāi)發(fā)與演化

軟件是人類制造的最復(fù)雜制品，軟件開(kāi)發(fā)和演化是人類針對(duì)所解決問(wèn)題的創(chuàng)造性思維活動(dòng)?？茖W(xué)家探索世界、工程師改造世界、計(jì)算機(jī)科學(xué)家和軟件工程師是創(chuàng)造世界的。具體來(lái)講，軟件是人類大腦思維活動(dòng)的體現(xiàn)。認(rèn)識(shí)和理解人的思維活動(dòng)是非常困難的，因?yàn)檐浖侨祟惔竽X邏輯思維活動(dòng)的體現(xiàn)，所以認(rèn)識(shí)與理解人的思維活動(dòng)非常困難，理解軟件系統(tǒng)也非常困難，這是最基本的觀點(diǎn)，也是核心觀點(diǎn)。

軟件的創(chuàng)造過(guò)程與制造過(guò)程合二為一，所以軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出來(lái)之前沒(méi)有參考樣品，而且?guī)?lái)很多問(wèn)題，比如軟件系統(tǒng)是難以估算成本的，所以投資軟件具有相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。

人是軟件開(kāi)發(fā)與演化的主體，而軟件開(kāi)發(fā)與演化是把現(xiàn)實(shí)世界復(fù)雜的問(wèn)題模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算模型。目標(biāo)是追求高效、高質(zhì)量、低成本，而解決的核心問(wèn)題是如何使得軟件系統(tǒng)滿足需求，擺脫缺陷。這兩個(gè)問(wèn)題和人密切相關(guān)，人是軟件需求產(chǎn)生、認(rèn)識(shí)、確認(rèn)的主體，需求是人類在認(rèn)識(shí)復(fù)雜世界的基礎(chǔ)上形成的主觀意圖，經(jīng)常不斷變化。從軟件工程師角度說(shuō)，經(jīng)常面對(duì)按照錯(cuò)誤的需求開(kāi)發(fā)出正確軟件的困局。

另外一個(gè)方面，人在軟件開(kāi)發(fā)演化中會(huì)犯錯(cuò)，因?yàn)槿藢?duì)復(fù)雜事物的認(rèn)識(shí)不是一蹴而就，需要經(jīng)歷循環(huán)反復(fù)、不斷探索的過(guò)程，所以軟件系統(tǒng)的缺陷是難以避免的。軟件可信保障成本很高，其實(shí)大家都知道，任何人和機(jī)構(gòu)都不能確保軟件質(zhì)量。通俗說(shuō)大家都知道，軟件產(chǎn)品是沒(méi)有三包的。曾經(jīng)軟件質(zhì)量是以正確性為目標(biāo)的，強(qiáng)調(diào)軟件系統(tǒng)的絕對(duì)正確性，要形成客觀認(rèn)識(shí)。但那個(gè)時(shí)候軟件系統(tǒng)是運(yùn)行在封閉靜態(tài)環(huán)境中的系統(tǒng)，可以看成是個(gè)數(shù)學(xué)系統(tǒng)。希望基于這種數(shù)學(xué)證明基礎(chǔ)之上對(duì)軟件正確性形成客觀認(rèn)識(shí)。基本條件是軟件需求由形式化規(guī)約描述，形成人對(duì)軟件系統(tǒng)的確認(rèn)關(guān)系，但是實(shí)際上現(xiàn)實(shí)中做不到，是一個(gè)理想。所以現(xiàn)在軟件質(zhì)量是以可信性為目標(biāo)，退了一步，強(qiáng)調(diào)相對(duì)可信，主觀認(rèn)識(shí)，這是因?yàn)檐浖到y(tǒng)是在開(kāi)放動(dòng)態(tài)環(huán)境下不斷演化的系統(tǒng)。

沒(méi)有辦法把它看成數(shù)學(xué)系統(tǒng)，由于復(fù)雜性和規(guī)模不斷地增大，數(shù)學(xué)證明這種需要投入巨大的成本，現(xiàn)實(shí)中沒(méi)法投入，也做不到。所以后退一步是強(qiáng)調(diào)可信性，可信性是基于認(rèn)識(shí)與理解、獲取客觀證據(jù)基礎(chǔ)之上形成主觀認(rèn)識(shí)，人為判斷這個(gè)軟件可以運(yùn)行或不可運(yùn)行。前提條件是軟件需求是自然語(yǔ)言來(lái)描述，形成人類與軟件系統(tǒng)的一種信用關(guān)系。

再看軟件開(kāi)發(fā)與演化任務(wù)，人類在現(xiàn)實(shí)世界中所承擔(dān)的任務(wù)分為兩大類：一類是預(yù)測(cè)性任務(wù)，通常不需要承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任，沒(méi)有可信保障需求。另外一類是是決策性任務(wù)，要完成決策性任務(wù)，通常是需要承擔(dān)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任，有可信保障需求。比方天氣預(yù)報(bào)就是典型的預(yù)測(cè)性任務(wù)。人在軟件開(kāi)發(fā)與演化中完成的是決策性任務(wù)，需要對(duì)任務(wù)完成正確與否作出可信性判斷，需要對(duì)軟件系統(tǒng)是否滿足需求、擺脫缺陷作出可信性判斷，承擔(dān)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)增長(zhǎng)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)成一定的可信保障。

具體來(lái)說(shuō)，軟件開(kāi)發(fā)與演化過(guò)程是把自然語(yǔ)言的需求轉(zhuǎn)換成為滿足需求的程序代碼，這是一個(gè)創(chuàng)造性過(guò)程，也是一個(gè)決策性過(guò)程。所以動(dòng)作難度很大，而且人力成本很高，需要經(jīng)過(guò)一系列的工作才能最終達(dá)到的目標(biāo)。在這個(gè)過(guò)程里面，主要設(shè)計(jì)兩種語(yǔ)言：一種是自然語(yǔ)言，一種是程序語(yǔ)言。正是因?yàn)檐浖_(kāi)發(fā)與演化是創(chuàng)造性的過(guò)程，是決策性任務(wù)，非常困難，所以就想辦法通過(guò)開(kāi)發(fā)研制各種各樣的軟件工具給人提供幫助和支持，提高軟件開(kāi)發(fā)與演化各個(gè)階段的自動(dòng)化程度，從而希望形成一種人機(jī)協(xié)同的軟件開(kāi)發(fā)與演化環(huán)境。但在現(xiàn)有軟件工具有兩方面的弱點(diǎn)：

一方面現(xiàn)有軟件工具很少考慮按照自然語(yǔ)言需求直接生成程序代碼，這是因?yàn)閷⒆匀徽Z(yǔ)言描述需求轉(zhuǎn)換為滿足需求的程序代碼，這是不可判定的計(jì)算問(wèn)題?，F(xiàn)有的軟件工具難以突破自然交互障礙，缺乏自然語(yǔ)言接口與人交互，所以人機(jī)協(xié)同的工作空間、有效性和靈活性受到了大量的限制。這兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)其實(shí)在大語(yǔ)言模型出來(lái)以后，應(yīng)該來(lái)說(shuō)都有了比較大的突破。

軟件系統(tǒng)是通過(guò)算法解決問(wèn)題的，而算法是求解問(wèn)題需要遵循的被清楚指定簡(jiǎn)單指令的集合。現(xiàn)實(shí)世界中能用計(jì)算機(jī)解決的問(wèn)題和不能用計(jì)算機(jī)解決的問(wèn)題，分別稱為可判定計(jì)算問(wèn)題與不可判定計(jì)算問(wèn)題。而這兩類問(wèn)題的分類基本條件或基本依據(jù)，是否存在解決問(wèn)題的算法，當(dāng)然算法解決問(wèn)題需要消耗資源，所以有算法復(fù)雜性，有易解問(wèn)題和難解問(wèn)題。

現(xiàn)在討論的算法都是基于邏輯設(shè)計(jì)的算法，也就是說(shuō)求解問(wèn)題需要遵循清楚指令的簡(jiǎn)單指令集合，算法每一步都有內(nèi)在的解釋，理論上算法的正確性是可證明的，也就是可以證明算法的輸出結(jié)果是滿足需求公約的。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的出現(xiàn)和大量的使用，現(xiàn)在又有了另外一類算法，稱之為是預(yù)測(cè)性算法。這個(gè)預(yù)測(cè)性是算法是基于概率與統(tǒng)計(jì)原理以及訓(xùn)練數(shù)據(jù)形成的數(shù)學(xué)模型。典型的特征是輸出結(jié)果是預(yù)測(cè)性結(jié)果，可以輸出預(yù)測(cè)性判斷、預(yù)測(cè)性的內(nèi)容生成。既然是預(yù)測(cè)性結(jié)果，就像天氣預(yù)報(bào)是不負(fù)責(zé)任的，不一定滿足數(shù)據(jù)公約，輸出結(jié)果缺失可信性判斷。相比于前面的基于邏輯設(shè)計(jì)的算法，具有內(nèi)在不可解釋、易受數(shù)據(jù)擾動(dòng)、輸出結(jié)果不一定滿足需求規(guī)約、缺失可信性判斷。

這些算法打開(kāi)了解決問(wèn)題的新空間，給軟件可信保障帶來(lái)挑戰(zhàn)，預(yù)測(cè)性算法基于給定數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，基于預(yù)測(cè)結(jié)果解決實(shí)際問(wèn)題，可以使用預(yù)測(cè)性任務(wù)，但直接用于決策存在的問(wèn)題會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)。所以，預(yù)測(cè)性算法打開(kāi)了解決問(wèn)題的新空間，但是給軟件可信保障帶來(lái)挑戰(zhàn)。

大語(yǔ)言模型就是這樣的產(chǎn)物，大語(yǔ)言模型本身是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，同時(shí)由于采用大量的語(yǔ)料進(jìn)行訓(xùn)練，突破了工程化的訓(xùn)練技術(shù)，所以使得可以高效地利用互聯(lián)網(wǎng)和圖書(shū)資料中所積累的海量文本進(jìn)行訓(xùn)練。因而匯聚豐富知識(shí)的基礎(chǔ)上形成了強(qiáng)大自然語(yǔ)言生成能力，簡(jiǎn)單說(shuō)可以針對(duì)自然語(yǔ)言提問(wèn)，生成預(yù)測(cè)性的回答。同時(shí)還通過(guò)一系列的技術(shù)創(chuàng)新，使得它的能力進(jìn)一步增強(qiáng)。

這樣一個(gè)自然語(yǔ)言問(wèn)答的工具，在訓(xùn)練的時(shí)候也采用了大量程序語(yǔ)言的語(yǔ)料，所以通過(guò)類似自然語(yǔ)言的處理方式采用大量程序語(yǔ)言相關(guān)語(yǔ)料進(jìn)行訓(xùn)練，所以也積累了豐富的軟件開(kāi)發(fā)與演化知識(shí)。因而，它也可以通過(guò)自然語(yǔ)言與軟件開(kāi)發(fā)與人工交互，通過(guò)給給的軟件開(kāi)發(fā)與演化任務(wù)生成預(yù)測(cè)性內(nèi)容，所生成的預(yù)測(cè)性內(nèi)容折戟軟件開(kāi)發(fā)與演化各個(gè)階段。因而給軟件開(kāi)發(fā)和演化人員完成相應(yīng)任務(wù)提供一定程度的幫助。所以把大語(yǔ)言模型又稱之為是基于自然語(yǔ)言交互的軟件工具。大語(yǔ)言模型一方面是基于自然語(yǔ)言的人機(jī)交互的特征，再就是針對(duì)軟件開(kāi)發(fā)與演化的預(yù)測(cè)性內(nèi)容生成，這兩大特征使它成為人機(jī)協(xié)同軟件開(kāi)發(fā)與演化工具。但是所生成的預(yù)測(cè)性內(nèi)容是缺失可信性判斷，需要人工分析理解和確認(rèn)，這使得這樣一種工具也帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

大模型打開(kāi)了解決問(wèn)題的新空間、帶來(lái)了新挑戰(zhàn)

大語(yǔ)言模型打開(kāi)了解決問(wèn)題的新空間，帶來(lái)了新挑戰(zhàn)。而帶來(lái)的挑戰(zhàn)就是軟件開(kāi)發(fā)與演化人員如何基于大模型生成的預(yù)測(cè)性內(nèi)容進(jìn)行開(kāi)發(fā)和演化高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)。

大模型模型支持從自然語(yǔ)言需求生成預(yù)測(cè)性代碼，將自然語(yǔ)言的語(yǔ)言描述的需求轉(zhuǎn)換為滿足需求的程序代碼是不可判定的計(jì)算問(wèn)題，大模型所生成的是不一定滿足需求的預(yù)測(cè)性代碼，其實(shí)是放棄了可信約束條件生成預(yù)測(cè)性代碼。軟件開(kāi)發(fā)和演化的過(guò)程可以簡(jiǎn)單分為從無(wú)到有，從有到對(duì)，大模型解決了從無(wú)到有，但是留下的問(wèn)題是從有到對(duì)的問(wèn)題。也就是說(shuō)可信性保障的問(wèn)題，如何基于大模型的預(yù)測(cè)性代碼得到滿足需求的程序。

簡(jiǎn)單對(duì)比一下人工編程和基于大模型的人機(jī)協(xié)同編程。人工編程是程序員編寫(xiě)代碼和文檔，同時(shí)自身也對(duì)代碼和文檔分析和理解進(jìn)行了過(guò)程，所以程序員編寫(xiě)完代碼之后，對(duì)代碼的理解是相當(dāng)深刻的。然后在此基礎(chǔ)上程序員再完成其他可信保障的活動(dòng)。基于大模型的人機(jī)協(xié)同編程，首先是編程人員引導(dǎo)大模型生成預(yù)測(cè)性代碼，然后大模型需要分析理解預(yù)測(cè)性代碼、修改和確認(rèn)代碼，如果這一步缺失，或者說(shuō)做得不好，其實(shí)無(wú)法支撐編碼這樣決策性任務(wù)的完成。再是編程人員完成其他相關(guān)可信保障的活動(dòng)。

現(xiàn)在要做到基于大模型的人機(jī)協(xié)同編程，希望人機(jī)協(xié)同編程的可信度要和人工編程可信度一樣，在這個(gè)基礎(chǔ)上，人機(jī)協(xié)同編程的效率要大于等于人工編程的效率。這里打了兩個(gè)問(wèn)號(hào)，要實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)問(wèn)號(hào)，既然大模型生成是預(yù)測(cè)性代碼，需要進(jìn)行人工分析理解和確認(rèn)。而人工分析理解和確認(rèn)意味著編程人員要理解代碼，其實(shí)在軟件工程領(lǐng)域，有一句行話：寧可自己寫(xiě)代碼，也不愿意讀別人的代碼。說(shuō)明編程人員理解代碼的難度通常高于寫(xiě)代碼的難度，這也說(shuō)明軟件是人類制造最復(fù)雜的制品。比如說(shuō)讓大模型寫(xiě)一個(gè)講稿，其實(shí)花5分鐘讀一下就知道可用不可用。但是如果讓大模型生成一段預(yù)測(cè)性代碼，花5分鐘是絕對(duì)不可能的，除非是高手。還有一個(gè)問(wèn)題是，大模型從無(wú)到有生成預(yù)測(cè)性代碼，關(guān)鍵問(wèn)題是要解決人性所致的程序員松懈、偷懶和犯錯(cuò)，可能不認(rèn)真分析預(yù)測(cè)性代碼，直接提交，這都是有可能的。

所以說(shuō)大模型如同專業(yè)相機(jī)，大模型是傻瓜相機(jī)還是專業(yè)相機(jī)？首先是自然語(yǔ)言交互能力使得大模型成為傻瓜相機(jī)，人人都可以使用，這是從使用角度，大模型是傻瓜相機(jī)。

但是大模型的預(yù)測(cè)性內(nèi)容生成對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)演化來(lái)講是專業(yè)相機(jī)，也就是說(shuō)因?yàn)轭A(yù)測(cè)性的生成內(nèi)容缺乏可信判斷，需要人工分析和理解，修改和確認(rèn)。從解決問(wèn)題的角度看，大模型是專業(yè)相機(jī)。正是因?yàn)榇竽Ｐ褪菍I(yè)相機(jī)，你就需要有駕馭專業(yè)相機(jī)的專業(yè)能力，所以駕馭大模型需要具備更強(qiáng)專業(yè)能力，需要對(duì)大模型生成預(yù)測(cè)性內(nèi)容進(jìn)行判斷的能力，目前來(lái)講，解決這樣需要更強(qiáng)的能力的問(wèn)題有兩個(gè)視角：一個(gè)是從企業(yè)應(yīng)對(duì)視角來(lái)講，專業(yè)能力達(dá)不到要求要禁止使用大模型。但并不意味著要把專業(yè)能力達(dá)不到要求都開(kāi)了，沒(méi)有初級(jí)程序員哪來(lái)高級(jí)程序員，因?yàn)槿艘袛啻a是不是符合要求，判斷代碼是否符合要求的能力比寫(xiě)代碼的能力還要高，而不具備寫(xiě)代碼的能力，肯定不具備判斷代碼是否符合要求的能力。所以從這個(gè)角度講，要保留人工編程流程和初級(jí)程序員的崗位?，F(xiàn)在很多媒體說(shuō)初級(jí)程序員要下崗，人工變成被大模型替代，其實(shí)不是這個(gè)概念。

從個(gè)人應(yīng)對(duì)的視角，要不斷夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，全面提升專業(yè)能力。其實(shí)企業(yè)要裁掉沒(méi)有專業(yè)能力提升空間的人。整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)與演化是人類針對(duì)所解決問(wèn)題的創(chuàng)新性思維活動(dòng)。從自然語(yǔ)言需求到滿足需求的程序代碼是有可信保障需求的決策性任務(wù)。大語(yǔ)言模型打開(kāi)自然語(yǔ)言到程序代碼的空間，因?yàn)榭梢陨深A(yù)測(cè)性內(nèi)容，可以實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有，但是又缺失可信性判斷，對(duì)從有到對(duì)的過(guò)程，帶來(lái)了可信保障難題與挑戰(zhàn)。

而解決問(wèn)題、應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的途徑，一方面從技術(shù)角度講，希望不斷地通過(guò)各種各樣的辦法降低可信性判斷的復(fù)雜性。另外一方面最重要的是全面提升專業(yè)能力駕馭大模型。