Аркадий Частиков - Архитекторы компьютерного мира
Сеймур Пейперт родился в Южной Африке.
Еще в школьные годы он оказался вовлечен в бурные политические события, участвуя в выступлениях против существовавшего в то время режима апартеида. Одно время он примыкал к коммунистической партии ЮАР, однако вскоре отошел от нее. Но, помимо политики, Пейперта интересовали — математика и философия, поэтому в двадцать четыре года он становится студентом Кембриджского университета, где с 1954 по 1958 год активно занимается математическими исследованиями. А после Кембриджа он переезжает в Париж. "Это был конец 50-х годов. Несмотря на свою страсть к математике, я все же сохранил интерес к философии. Поиски ответов на какие-то глубокие вопросы привели меня к Жану Пиаже", — вспоминает Пейперт.
Сделаем небольшое отступление. Жан Пиаже родился в 1896 году в швейцарском городе Невшателе, а умер в Женеве в 1980 году. Он известен как создатель концепции развития интеллекта и генетической эпистемологии. В 1955 году в Париже Жан Пиаже основал Международный центр генетической эпистемологии. Согласно его операциональной концепции, функционирование и развитие психики совершаются вследствие адаптации индивида к среде — ассимиляции нового наличными схемами поведения индивида и приспособления этих схем к конкретным ситуациям. Высшей формой уравновешивания субъекта и объекта является образование операциональных структур. Операцией по Пиаже называется "внутреннее действие" субъекта, производное от внешнего, предметного действия и скоординированное с другими в определенную систему. Пиаже выделяет четыре основные стадии развития интеллекта: сенсомоторную, дооперациональную, стадию конкретных операций и стадию формальных операций.
Итак, с 1958 года по 1963 год Сеймур Пейперт работает с Жаном Пиаже в университете Женевы. Именно это сотрудничество привело его к идее использования математики для понимания проблемы обучения детей. Затем из Европы он переезжает в Америку.
Вспоминает Сеймур Пейперт: "В 1964 году я сменил один мир на другой. В предшествующие пять лет я жил в альпийской деревне в Швейцарии, недалеко от Женевы, и работал вместе с Жаном Пиаже. Предметом моего внимания были дети, природа их мышления и то, как они становятся мыслящими людьми. Я прибыл в Массачусетский технологический институт, в урбанистический мир кибернетики и компьютеров. Предметом моего внимания по-прежнему оставалась природа мышления, но теперь меня больше интересовала проблема искусственного интеллекта".
В Массачусетском технологическом институте он работает профессором математики и вместе с Марвином Минским организует Лабораторию искусственного интеллекта. В 1970 году в соавторстве с Минским он выпускает книгу "Перцептроны", в которой был дан критический анализ исследований нейромодельного направления искусственного интеллекта, проводимых в тот период. Параллельно с этим он руководит группой исследователей, занимающейся проблемами обучения детей с помощью компьютеров. Именно в эти годы Сеймур Пейперт и его коллеги поняли, что компьютер должен обладать лучшей графикой, более гибким языком программирования и должен быть более доступным по цене школам. "В 1967 году еще до того, как в Массачусетском технологическом институте была официально организована детская лаборатория, я начал думать о создании языка программирования, который мог бы быть доступен детям", — писал Пейперт. И такой язык был создан. Назвали его — LOGO.
Название языка LOGO происходит от греческого слова "логос", что в переводе означает "мысль". Язык был разработан в начале 70-х годов в Массачусетском технологическом институте. За основу LOGO был взят язык LISP, предназначенный для исследований в области искусственного интеллекта. Очень важной отличительной особенностью LOGO является его расширяемость. На LOGO учитель может сам написать ряд процедур, соответствующих своему предмету, и объявить их частью словаря учеников. При этом новые процедуры синтаксически не будут отличаться от встроенных команд.
LOGO — это обозначение философии обучения с помощью расширяющейся семьи языков программирования, которые эта философия и породила. К характерным особенностям семьи языков LOGO относятся функциональность и рекурсия. Таким образом, в этом языке возможно вводить новые команды и функции, которые затем могут использоваться абсолютно так же, как элементарные команды и функции. LOGO — язык, допускающий интерпретацию. Это значит, что он может использоваться в диалоговом режиме. Современные системы программирования на языке LOGO представляют собой целостные списковые структуры, т. е. они реализуют списковые языки, куда включены сами списки, списки списков и т. д. Некоторые из вариантов языка LOGO содержат элементы параллельной обработки и измерения движения, что облегчает графическое программирование. Примером плодотворного использования списковой структуры является представление процедур LOGO как списков, что позволяет эти процедуры создавать, модифицировать и включать в другие процедуры LOGO. Таким образом, LOGO — это не игрушка, а настоящий язык программирования, но только для детей.
Подмножество языка LOGO, включающее команды для Черепашки, чаще всего используется новичками "при овладении основами". Данное подмножество обозначено как "Разговор с Черепашкой", оно отличается от других языков для компьютера, таких как Smalltalk, PASCAL, тем, что обеспечивает для Черепашек систему команд, первоначально разработанных для языка LOGO. "Разговор с Черепашкой" — подмножество LOGO, легко реализуемое в других языках программирования. Следует пояснить, что LOGO никогда не задумывался как нечто завершенное и никогда не объявлялся "окончательным языком". С. Пейперт представлял LOGO как "пробный образец, показывающий, что нечто лучшее вполне возможно".
Для языка LOGO требуется значительно большая память, чем менее мощным языкам, таким как язык BASIC, поэтому раньше LOGO мог использоваться только на относительно больших компьютерах. Прототипы системы программирования на языке LOGO восходят к системам APPLE II (48Ё) и Т199/4 с расширенной памятью.
Графические изображения в языке LOGO строятся с помощью упомянутой Черепашки. История ее создания началась в 1968–1969 годах, когда группа из 12 средних по успеваемости семиклассников из смешанной школы для молодежи в Лексингтоне (штат Массачусетс) впервые работала с LOGO вместо обычной школьной программы по математике на протяжении учебного года.
С. Пейперту хотелось научить работать с LOGO не только пятиклассников, но и дошкольников, которых нельзя было загружать тонкостями тематического программирования. И Пейперт нашел выход с помощью Черепашки — вымышленного объекта, благодаря которому дети могли рисовать на экране компьютеров. Управление Черепашкой улучшало деятельность даже умственно отсталых детей, детей с недостатками слуха и детей с трудностями в обучении. Одна из студенток Массачусетского технологического института впервые обучила работе с Черепашкой 3-, 4-летних детей. Черепашку использовали также при обучении программированию на языке PASCAL учащихся колледжа. И повсюду были поразительные результаты: дети с интересом делали свои первые шаги в мире программирования.
Дальнейшим развитием LOGO стала среда LOGOWRITER, которая ориентирована на форматирование представлений о программировании в самом общем смысле и позволяет ребенку продумывать отдельные шаги и их последовательность, чтобы достичь цели. Таким образом, ребенок сам управляет процессом обучения: сам себе ставит задачу и сам находит пути ее решения. Была также реализована музыкальная версия LOGO. Ее язык оказался хорошим средством обучения музыке и сочинения новых мелодий, а также развития образного мышления. Основные музыкальные понятия (тональность, высота, октава) реализованы здесь в виде процедур, а к компьютеру подключается синтезатор с усилителем и двумя стереофоническими динамиками.
В настоящее время LOGO широко применяется при раннем обучении программированию.
Многие люди внесли свой вклад в разработку идей обучения детей языку LOGO. Ирина Гольдштейн участвовала в разработке наиболее трудной проблемы — формировании системы понятий для описания процесса обучения, и эту работу продолжил Марк Миллер. Другие подходы к процессу обучения были более прагматичными. Особый вклад внесли в эту работу Ховард Аустин, Пауль Гольденберг, Джерманн Еольдштейн, Вирджиния Ераммар, Эндри Грин, Эллен Хилдрет, Киоко Окамура, Нейл Роу и Дин Уатт. Джинни Бамбергер разработала методы использования LOGO при изучении музыки и методы повышения восприимчивости учителей к собственному мышлению.
Центральным представлением, скрывавшимся за данной средой обучения, был образ ребенка, умеющего использовать плодотворные идеи из математики и естественных наук. Например, геометрия должна была стать средством создания на экране монитора зрительных эффектов. Но достижение этого представления часто означало разработку новых разделов математики и естественных наук, и такое предприятие оказалось осуществимым только потому, что С. Пейперт работал в институте, богатом математическими талантами. Приходилось решать совсем новый тип задачи: проводилось действительно оригинальное математическое или естественнонаучное исследование, но в направлениях, выбранных в силу того, что они приводили к более доступным или более легко осваиваемым формам знаний, а не по каким- либо иным причинам, обычно мотивирующим математическое исследование.
