Как программируется мозг для компьютерного программирования

20 февраль, 2021 - 15:05Леонид Бараш

Опытные компьютерные программисты демонстрируют более высокий уровень владения некоторыми поведенческими навыками и навыками внимания, чем новички. Чтобы определить ответственные области мозга, ученые использовали функциональную МРТ для анализа активности мозга 30 программистов разного уровня подготовки и обнаружили, что семь областей лобной, теменной и височной коры мозга опытных программистов оптимизированы для программирования. Результаты могут предоставить более эффективные методы и инструменты для изучения программирования всеми.

Во всем мире наблюдается рост числа студентов, изучающих информатику. В то же время возраст, чтобы начать программировать, становится все моложе и моложе, потому что правительства многих разных стран продвигают образование в области компьютерных наук для школьников до 12 лет. Несмотря на растущую популярность компьютерного программирования, мало что известно о том, как наш мозг адаптируется к этой относительно этой деятельности. Новое исследование, проведенное учеными из Японии, изучило мозговую активность 30 программистов разного уровня знаний и обнаружило, что семь областей лобной, теменной и височной коры головного мозга опытного программиста хорошо настроены для программирования. Открытие предполагает, что более высокие навыки программирования основаны на точно настроенной деятельности мозга в сети из нескольких распределенных областей мозга.

«Во многих исследованиях сообщалось о различиях между опытными и начинающими программистами в поведенческих характеристиках, структуре знаний и избирательном внимании. Мы не знаем, где именно в мозгу проявляются эти различия», - говорит Такатоми Кубо (Takatomi Kubo), доцент Института науки и технологии Нара, Япония, и одним из ведущих авторов исследования.

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи наблюдали за группами новичков и опытных программистов. Программистам показали 72 различных фрагмента кода под наблюдением функциональной МРТ (фМРТ) и попросили поместить каждый фрагмент в одну из четырех функциональных категорий. Как и ожидалось, программисты с более высокими навыками лучше правильно распределяли фрагменты по категориям. Поисковый анализ (также называемый информационным картированием) показал, что объем информации в семи областях мозга – двусторонняя нижняя лобная извилина pars triangularis (IFG Tri), левая нижняя теменная долька (IPL), левая надмаргинальная извилина (SMG), левая средняя и нижняя височные извилины (MTG/IT) и правая средняя лобная извилина (MFG) – увеличивался с уровнем навыков программиста:

«Определение этих характеристик в мозгу опытных программистов предлагает хорошую отправную точку для понимания когнитивных механизмов, лежащих в основе опыта программирования. Наши результаты проливают свет на потенциальный набор когнитивных функций, составляющих опыт программирования», - говорит Кубо.

В частности, известно, что левые IFG Tri и MTG связаны с обработкой естественного языка и, в частности, с поиском семантических знаний целенаправленным образом. Левая IPL и SMG связаны с эпизодическим извлечением из памяти. Правый MFG и IFG Tri функционально связаны с управляемым стимулом контролем внимания.

«Программирование - относительно новый вид деятельности в истории человечества, и механизм этого в значительной степени неизвестен. Связь этой деятельности с другими хорошо известными когнитивными функциями человека улучшит наше понимание опыта программирования. Если мы получим более полную теорию об опыте программирования, это приведет к лучшим методам изучения и преподавания компьютерного программирования», - говорит Кубо.