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以下為朗讀小姐姐全文音頻
作者 |Anne Trafton
翻譯 |陳陽
審校 |酷炫腦主創
朗讀|鴿仔
美工|老鵰蟲
編輯 |湘蓉
一句話總結：大腦在理解計算機代碼時，並沒有激活語言加工區域。
我們之所以把計算機編程語言稱為“語言”，是因為學習編程和學習語言之間有很多相似之處。學編程時需要掌握新的符號和規則。為了讓計算機實現某個功能，要用合理的方式組織這些符號和規則。同時，計算機代碼還得清晰、簡潔，才能被其他程序員理解。
雖然有這些相似點，但麻省理工學院的神經科學研究者們卻發現，閱讀計算機代碼時被激活的大腦區域並不包括專門加工語言的區域。相反，它激活了另一個分佈式的網絡——多需求網絡（multiple demand network），這個區域在以往研究裡被認為是解決數學問題和謎語的地方。
該研究近期發表在生命科學期刊《eLife》上，其第一作者安娜·伊凡諾娃（Anna A Ivanova）說：“理解計算機代碼看起來十分獨特，既與理解語言不同，又有別於數學和邏輯。”伊凡諾娃的研究組組長是來自麥戈文腦科學研究所（McGovern Institute for Brain Research）的副教授伊芙麗娜·費多連科（Evelina Fedorenko）。
語言與認知
費多連科研究組的研究重點是語言與其他認知功能的關係。具體來說，就是語言以外的其他功能是否依賴於大腦的語言網絡，這其中包括了左半腦的布洛卡區（Broca’s area）和其他一些區域。在以往的工作中，他們已發現大腦在處理音樂與數學時並不會激活語言網絡。
伊凡諾娃指出，計算機是人類最近的發明之一，研究語言和計算機編程之間有何關係很有意思。理論上說，我們的大腦中不會有現成的網絡結構來專門處理計算機語言。或者說，人類並不是天生的程序員。目前，對於大腦如何學習編程有兩種理論。一種理論認為，編程能力強的前提是要擅長數學。而另一種觀點則認為編程與語言之間的關係更緊密。為了探究這個問題，研究者們設計了神經科學實驗來記錄大腦在閱讀計算機代碼時的神經活動情況，考察它是否與語言相關的大腦活動有重合。
在實驗中，研究者們使用的實驗材料是兩種可讀性比較強的編程語言：一種是當前流行的Python，而另一種則是專門為5歲及以上兒童設計的可視化編程語言ScratchJr。來參加實驗的受試者們均為年輕的成年人，他們都擅長這兩種語言中的一種。這些程序員躺在功能性磁共振掃描儀器中，一邊接受掃描一邊閱讀代碼片段，並回答這段代碼能實現什麼樣的功能。
實驗結果顯示，大腦的語言區域對於代碼並沒有明顯的反應，而一個被稱為“多需求網絡”的地方卻被明顯激活了。這個網絡分佈於大腦的額葉和頂葉區域，通常在大腦需要同時處理多重信息時會活躍起來。多需求網絡對許多思維功能的實現都十分重要。
伊凡諾娃介紹說，多需求網絡幾乎參與了所有在認知上有挑戰性的任務。換句話說，凡是要人開動腦筋苦苦思索的任務，都有它的份。
讀取計算機代碼並不依賴與語言處理相關的大腦區域
以往研究顯示，數學和邏輯任務主要依賴於左半腦的多需求網絡，而空間定位對右半腦比左半腦的需求更高。本研究的麻省理工團隊則發現，閱讀計算機代碼同時激活了左半腦和右半腦的多需求網絡。與Python相比，可視化較強的ScratchJr對右半腦網絡的激活還略微高於左半腦。這一結果並不支持數學和編程有相同腦機制的觀點。
經驗的效應
研究者們指出，雖然他們沒有發現哪個大腦區域只負責編程這件事，但對於編程經驗更豐富的人來說，可能會出現特定的大腦活動模式。
“如果一個人從事編程工作很長時間，比如使用某種計算機語言長達30到40年，那麼很有可能會在他們大腦中發現一些特殊的地方，比如多需求網絡中的某些部分會固定下來。” 費多連科說，“而對那些會編程但經驗有限的人來說，大腦中就看不到特殊反應了。”
(Anna A Ivanova et al., 2020)
在同一期的《eLife》上，另一組來自約翰霍普金斯大學的研究者也報道了一項相關的發現，在解決編程問題中，大腦被激活的區域正是多需求網絡，而不是語言區。
這些結果對於編程的教學有一定的啟示。人們是應該把編程當作一門數學技能還是語言技能來教學呢？或許這個問題並沒有確定的答案。雖然學會編程以後，我們可能已不再依賴語言區，但學習編程的過程中，其實語言和多功能網絡都參與其中。
伊凡諾娃說：“對於如何教編程，兩種觀點都存在。要麼把它和數學聯繫在一起，要麼依賴於語言。但計算機學科的教育者們還是需要找到一套適合自己的教學方法，來提高學生在學習編程的過程效率和效果。”
（這項研究的經費來自美國國家科學基金會、麻省理工學院腦認知學院以及麥戈文大腦研究所。）
參考文獻
Ivanova, A., Srikant, S., Seuoka, Y., Kean, H., Dhamala, R., O’Reilly U., Bers, M., Fedorenko, E. Comprehension of computer code relies primarily on domain-general executive brain regions. eLife 2020;9:e58906 DOI: 10.7554/eLife.58906eLife
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