设计出更优的人机互动界面

TEDtoChina上周曾报道了著名计算机科学家Alan Kay的一个关于计算机与儿童教育的演讲,今天我们为大家送上该演讲的中文全文翻译。

英文视频链接:http://www.ted.com/index.php/talks/alan_kay_shares_a_powerful_idea_about_ideas.html
中文简介:http://www.tedtochina.com/2009/05/19/alan_kay_shares_powerful_ideas_about_ideas/
中文翻译:Tony Yet(www.afterbabel.org)

以我个人的简单视角来看,做这么一个演讲最好的开题方式,就是看看活跃在TED会场上的头脑。你们现在都能明白自己为何会在这里。知道现在有什么事情在发生,并且作出这样的判断都是不需费劲的。而世界上最厉害的人工智能则会认为这是非常复杂、茫然无绪。而我家的小狗则会认为这是简单且容易理解的,可是它却根本上歪曲了原意。假如你能像汉斯·罗斯林那样讲得有趣生动,它也许会感到很开心。有些人可能会认为这样的复杂性很难理解,但是罗斯林却有一套秘密(来帮助你理解)。我说的是,他竟然施起口吞宝剑的绝技来了。这让我想到,我今天也可以玩一下吞东西的杂技。但我最终还是放弃了。但是罗斯林做了。我认为那是很了不起一件事情。所以,帕克说我们是傻子时不单单是带有嘲笑的口吻。我们确实很容易被愚弄。莎士比亚就曾经说过,“我们上剧院就是为了被戏弄。”我们内心是有这样一种欲望的,我们去看魔术表演也是同样道理。这就让很多事情变得有趣,但是这样一来,我们就很难看出世界以及自身的生存状况。

我们的朋友贝蒂·艾伍兹,她告诉我们要用右脑来画画,并且给她的学生展示了两张桌子,然后说,画画的一大难题,不是你自己不会运笔,而是在于你的大脑观察图像的方式是有错的,就是把图像看成是实物,而不是单纯的只看到图像本身。她说,下面这两个桌面的形状和大小都是一样的:

我现在就给大家演示一下,她是用纸板做演示的,我这里有一台价格不菲的电脑,我就用电脑做吧。看,我把这个桌面转过来:虽然我已经几百次重复这样的演示,因为我做的每一次演讲都会用到这个演示,可我还是不能相信他们具有同样的形状和大小。我想你也不一定肯定的这么说。那么艺术家们会怎么做?他们会去测量。他们会测量得非常非常仔细。要是你非常认真的拿着一把直尺、绷紧双臂去量的话,你会发现,那两个形状是完全一样大小的。

《塔木德》很早就有这样的记载,我们看到的事物,并不是它们本身的形态,而是他们反映在我们的头脑和思维中的形态。我很想知道,当初认识到这一点的人,假如他能够将这种想法付诸实践的话,最终将得到什么启示。

假如说世界并非如我们所观察到的那个样子,而是我们自身按照自己的理解来看待这个世界,那么我们所言的现实,就是一种幻觉。它就发生在大脑里,我们都沉醉于梦国。而要意识到这样一种生存状况,就是人类历史上最大的知识论局限。那就意味着:所谓的“简单、可理解”,可能事实上既不简单,又不容易理解。而那些我们认为是复杂的事物则是由简单、可理解的事物组成的,我们需要理解自我,才能走出我们自身的一些缺陷。我们可以把自己当成是一种噪声信道。我认为,除非我们承认自己是盲的,否则我们不能学会看东西。一旦你从这样谦卑的位置开始做,你就可以掌握看事情的办法。特别是在过去的400年里,人类发明了“脑挂”(brainlet),就是各种对大脑的辅助装置,这些装置帮助我们,去以一种不一样的眼光,去看待这个世界。它们通常是作为人体感官之辅助出现,比如望远镜、显微镜,以及各种思维上的辅助工具。以及更重要的,就是以全新的视角去看待同样的问题。我今天要谈的就是这个问题。恰恰是这种视野上的改变,以及我们看待事物的态度的改变,使得我们得以在过去的400年里取得了巨大的进步。这是人类历史上未曾有过的。可是,这样的理念却没有在任何一间幼儿园到中学的课堂上得以呈现。

我们做事情做得越来越多的时候,事情就会从简单变为复杂。人喜欢更多的东西,假如我们是以一种傻乎乎的方式去做事,那么简单的事情也会变得复杂。事实上,我们可以长期做这样的事情。默里·盖尔曼昨天就提到了一个叫“涌现”的特征,其另一名字就是“建筑”。就是把同样的古老的材料,通过不寻常的、不是简单的方式来加以组合。事实上,盖尔曼昨天提到的自然的分形之美。就是指可以在不同的层次存在结构类似的解释。而所有的一切皆可归结到基本粒子的解释。这些粒子既是固定的,同时又处于不断的变化状态。在此三者之上,即可诞生出这个世界上的千姿百态的复杂。

但是何为简单?几年前我看到罗斯林的Gapminder演示的时候,我认为那是我见过的最好的演示。它很好的把复杂的东西简单化了。可是转念一想,那似乎也做得太简单了,于是我决定去验证一下图上显示出来的数据走势是否与实际相吻合。事实表明,图上的数据确实是与实际一致的,并且关联度非常大。所以说,罗斯林能够在保证数据不被破坏的情况下,做出形象化的展示。而在我们昨天看到的那部电影里,那是关于监狱内部的一个模拟。我曾经是一位分子生物学家,但是我不喜欢电影对此的描述。不是说它不美,而是说它没能把大多数学生关于分子生物学感觉难以理解的东西说清楚。那就是,为何两个不同的复杂形状,能够知道对方就是自己需要的伙伴。并且能够相互结合,产生化学作用?我们昨天看得到的就是,每一次反应都是相当随机的。他们在空中飞舞,而后奇迹就发生了。但事实上,这些分子是以每秒100万次的速度在旋转,每隔一分钟,他们就会改变自身的大小。它们都是笼聚在一起的,像是塞车的车龙,相互摩擦。假如你不能理解这样的一个模型,简而言之,发生在细胞内部的一切事情是充满神秘感与随意的。但这恰恰是一个错误的看法。




假如你是教科学的话,我们做的另一件事情,就是利用一些具体的例证,来破除避免年轻人走进成人思维之局限。一个14岁的孩子,在学校里学会了这样一套关于勾股定理的方法。这是一个非常微妙而有趣的证明。但这并非学习数学的一个很好的门路。更为直观的,反而是毕达哥拉斯本人提出的这个证明方法,这一方法更容易让人找到数学的感觉。这里有一个三角形,假如我们在三角形周围放几个正方形。大家注意 我可以这样子移动这几个三角形,就在画面中留下两处空白区。看上去似乎有点奇怪。好,我们就这么做可以了。这样的证明就是你在学习数学的时候,应该学习的证明的方式,就是首先弄这东西是什么含义,而不是首先去看前人得出的那1500多个(勾股定理的)证明思路。

好,我们现在谈谈青年。这是一位相当特殊的老师:她既是幼儿园和小学一年级的老师,同时也是一位天生的数学家。她就像一些爵士乐音乐家一样,他们从未真正了解音乐的背景知识。但这是很糟糕的一种做法。她自身对于数学有一种感情,她面对的是6岁的学生,她让孩子玩拼图游戏,他们选了自己喜欢的一个形状,比如钻石型,比如方形,比如三角形,或平行四边形,让孩子在此基础上搭建出一个更大的形状。对于孩子而言,平行四边形是一个极大的挑战。这位老师所做的,就是让孩子感知到那是一个创意艺术的项目,而后才是科学知识的学习。他们制作了这些仿制品,老师叫学生看着他们的创作,并且让他们观察很久。我想了很久,不懂。直到她跟我说,她这么做,目的在于让孩子停下来去思考。他们从卡纸上把小纸片剪下来,然后贴在这里。而这一切的目的在于,让他们填好这个表。你注意到了什么?6岁的罗伦注意到 第一格需要一个纸片,第二格则需要额外的3个。总计需要4个。第三个则需要额外的5个,加起来是9个。以此类推。她马上就发现 所需的额外纸片数量总是以2为基准增加,到了边缘的时候就肯定是以2为基数增加。她对此非常自信,她发现一直去到数字6 都会出现平方数。她还不知道6剩以6等于多少,也不知7剩以7等于多少。但她马上又变得自信起来了,这就是罗伦的故事。

她的老师 Gillian Ishijima要求孩子把所有的作业拿到课室前面,扔在地板上。大家都乐了,原来大家得到的是同样的结果。不管大家拿的是什么形状的纸片 最终得出的增长规律是一致的,在座的数学家和科学家应该知道,这两种演变之名称分别为“一阶微分方程”和“二阶微分方程”,而这居然被6岁的孩子发现了。实在是妙不可言。这可不是我们惯常的教6岁小孩的方法。接下来让我们看看电脑如何帮助我们实现同样的目的。

首先我想给大家看看孩子通常会怎么玩。我用的是OLPC笔记本电脑上的软件,我先画一辆小小的车,我画得很快 还要加上大大的轮胎。好了,现在我有一个东西在这里了 我还能看出其内部之组成。我把它成为汽车,我还定义了一个行为,那就是汽车前进。我点击它,它就会动,要是我要通过脚本来反复实现这样的功能的话,只需要把这些东西拖出来就行了。我还能让汽车转弯,看到它稍微转了个弯吗?要是我把这一数值降到零呢?汽车就会一直往前走,这对于9岁的孩子而言就是莫大的启示。还可以让汽车走其他的方向。但是,单单会开一辆汽车跟,给你的妹妹一个亲吻没有两样,孩子想要自己的一个方向盘。于是他们自己画一个。我们将其命名为方向盘。看到方向盘的走势吗?要是我拨弄一下这方向盘,你会看到那个数字在上下波动。我们通过这样的方式,让孩子学会这些数字。他们只需要把数字拉到这里就行了。现在我就能通过方向盘控制整个汽车了,真的很好玩。孩子们对于变量这个概念很难把握,而假如他们是在类似的情景下去学习,他们永远也不会忘记自己所做的实验,不会忘记何为变量,也不会忘记变量的使用方法。我们可以回想一下 Gillian Ishijima 的那个说法。假如你看看这一脚本,上面写着速度总是保持30英里不变。我们将按照那个规则来驱动车子前进,每走一段我都会让车子留下点印迹,每两段之间的距离是均等的,都是30。一个6岁的孩子就会问,要是我每次增加2英里,又会出现什么?路程上又会增加多少呢?于是我们就得出了“加速”这个概念,这是9岁的孩子想得到的概念。我们会问,孩子怎么会懂得这样的科学?很明显,亚里斯多德从没有问过一个孩子这个问题,因为他自身并不觉得这个问题很有趣。托马斯·亚奎那也没有问,直到加利略做出这个实验,年长一辈才学会了像孩子那样去想问题。那是400年以后的事情了。每一个30人的教室里就有一位孩子懂得这样问问题,有这样的睿智挖掘到事物之根蒂。要是我们想看得更深入一层呢?我们可以拍一个短片,但即使我们每秒拍一次,也很难看出实际发生了什么。不过我们可以把拍下来的帧片逐一晒出来,或者是垒在一起。孩子们看到这个,他们就会说,这不就是加速吗?因为他们记得四个月前做过汽车的实验。并且动手去测量,看到底加速是如何演进的。我现在就从一个照片的底部,丈量到下一张照片的底部,这是五分之一秒的间距。并且会变得越来越快。要是我们把它们堆起来,就可以发现,速度上的增长量是不变的,他们就会惊呼:哦,不就是恒定变速吗?我们已经做过这样的实验了。那么我们如何验证这一假设呢?单单是扔一个球是很难看出效果的?假如我们在抛出球的同时播放短片,我们就能发现,我们得出了一个非常准确的物理模型。而加利略则非常巧妙的,让球沿着他的鲁特琴逆向滚动。

我拿出这些苹果,是想告诉大家。这是一个牛顿的苹果的故事。但这个故事很伟大,我今天只做一件事,就是用OLPC向大家演示一下,证明这东西是可行的。有了重力,于是速度会按照一定的规律增加,使得船的速度增加,要是我演示一下孩子玩过的这个游戏,可以看到苹果会撞毁飞机。假如是反重力呢?噢……(笑声)再来一个。就这样子,不是吗?

我最后想引用两个人的话来结束这个演讲,麦克卢恩(Marshall McLuhan)曾言,“孩子是我们交给未来的信息”。但事实上,只要你认真想想,孩子就是我们交给未来的希望。不要管什么信息了,孩子就是未来。生活在第一、第二世界的孩子,还有生活在第三世界的孩子,都需要导师,后者对此需求更大。这个夏季,我们将生产500万台这样的儿童笔记本。下一年也许会增加到5000万。但是我们不可能仅仅通过一个暑假培训出1000名教师。换而言之,现在工具有了,但是,相匹配的老师不够。iChat这样的聊天工具,要发展出更深刻的应用,这样的应用暂时还没有开发出来。我相信,通过新一代的交互界面,这样的愿望可以实现。这样的交互界面,用一亿美金就可以开发出来了。看似很多钱,但事实上,美军在伊拉克每18分钟就花去一亿美金。我们在伊拉克每个月花去80亿美金,每18分钟花去一亿。所以说这笔钱不算多。爱因斯坦曾说,事物应当使之趋近简单,但要简单得适度(Things should be as simple as possible, but not simpler.)。谢谢大家。

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《设计出更优的人机互动界面》有10个想法

  1. @小石 Thanks. It seems that Wiser-U as introduced in the SciFoo at PKU is a potential open network for collaborated learning. Nice slides by Bastien.

  2. Alan Kay演示的这个软件挺好玩的,不知道哪里可以获取到这个软件?购买一个OLPC就可以了吗?

  3. Alan Kay演示的这个软件挺好玩的,不知道哪里可以获取到这个软件?购买一个OLPC就可以了吗?

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