數學好＝編程能力強？MIT新發現：二者激活大腦區域并不同
怪不得看別人代碼這么“燒腦”
金磊 發自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
都說學編程就像學一門新的語言，但事實真的如此嗎？
不不不，起碼在讀代碼這件事上，你的大腦可不這么認為。
最近，MIT神經科學家在eLife期刊發表了一項新研究：
在讀代碼的時候，并不會激活人類大腦涉及語言處理的區域。
相反，激活的是一個叫做多需求?（multiple demand，MD）網絡的分布式網絡。
而這個MD網絡，通常在人們處理比較復雜的認知任務時被激活。
舉個例子，數學問題、填字游戲等……
怪不得……看別人的代碼，一直有種很痛苦的趕腳，原來它真的是很“燒腦”啊！
讀代碼時，你的大腦會發生什么？
或許你會認為，代碼嘛，本質上就是解決數學或邏輯相關的問題，那讀代碼會激活MD網絡也是可以理解的。
Too simple，too naive.
MIT的研究人員進一步發現：
盡管讀代碼的時候激活了MD網絡，但和數學、邏輯問題相比，它似乎更加依賴這個網絡的不同部分。
也就是說，讀代碼時大腦的工作狀態，還不能精確復制解數學問題時的大腦認知需求。
通訊作者Anna A Ivanova這樣表述道：
理解計算機代碼，不同于語言，也不同于數學和邏輯，仿佛是它自己的事情一樣。
嗯，有種“VIP專屬區域”的味道了。
研究人員測試的編程語言主要有2個：一個是Python；另一個是在少兒編程較火的可視化編程語言ScratchJr。
測試對象是兩組年輕人，分別對上述2個編程語言達到了精通狀態。
大致的測試過程是讓這些年輕人平躺，工作人員會給他們展示代碼片段和文字描述（如上圖所示），并讓他們預測這些代碼將產生什么樣的結果。
在這個過程當中，研究人員還會用腦功能磁共振成像?（fMRI）來掃描，以此來檢測這些年輕人大腦的活動。
上述的實驗是這次研究的“主實驗”（上圖A），除此之外，還有額外的2個“副實驗”（上圖B，與定位器相關）：
- MD System Localizer：困難模式，在出現的8個藍色方塊中，一次性記住2個的位置；簡單模式，在出現的4個藍色方塊中，一次性記住1個的位置。
- Language System Localizer：包括一個句子，以及非單詞（一次出現一個）。
對測試對象掃描過后，便得到了如下結果。
圖中的A展示了MD網絡在大腦左半球和右半球的位置，以及大腦涉及語言的區域。
B和C分別展示了在讀Python和ScratchJr代碼或文本時，通過fMRI掃描得到的響應反饋情況。
再具體的，SR代表句子閱讀，NR代表非單詞閱讀，SP表示句子問題，CP表示代碼問題。
從實驗結果難看出，大腦中的語言區域，幾乎對代碼問題（CP）沒有反應，或者說反應極低。
但十分意外的是，在讀代碼過程中，主要激活了MD網絡，活動分布在大腦的額葉和頂葉。
Anna A Ivanova對此表示道：
MD網絡幾乎可以做任何具有認知挑戰性的事情。
然而，先前的研究表明，數學和邏輯問題似乎主要依賴于左腦的MD區域，而涉及空間導航的任務對右腦的激活程度要高于左腦。
MIT這次的研究表明，讀代碼過程中，似乎同時激活了MD網絡的左右兩個部分；并且，讀ScratchJr代碼時，對右側大腦的激活程度略高于左側大腦。
同時也推翻了以往的認知，即讀代碼時大腦的活動，和數學邏輯相同。
到底更傾向于“數學邏輯”還是“語言”？
對于人們在處理代碼過程中，大腦的活動機制，更加傾向于“數學邏輯”還是“語言”，這個問題并不是第一次被拿出來研究。
正如Anna A Ivanova所述，關于大腦如何學習編程，有兩種思想派系：
有人認為，為了擅長編程，人們必須強化數學能力。
另一種觀點是，由于編程和語言之間的相似性，語言技能可能更具相關性。
第一次利用科學成像工具來做這方面研究的，需要追溯的2014年。
來自帕紹大學（德國）、CMU等機構聯手，對程序員大腦如何理解代碼做了研究。
當時所采用的方法依舊是fMRI，參與測試的是17名精通Java的學生。
被測試的學生，每個人都需要閱讀不同的幾段Java代碼片段，且難度相似，因此研究人員可以平均得到的大腦成像數據。
這項研究雖然并沒有得到非常有力的結果，但第二作者表示：
讀代碼更像“語言”，是錯誤的。
除了MIT這次在eLife發表的研究外，同期還有一篇配套論文，來自約翰·霍普金斯大學。
他們的研究也表明，讀代碼的過程中，大腦眾多的MD網絡被激活，而不是與語言相關的區域。
至于在讀代碼時，大腦是否有專屬的“工作區域”，MIT研究人員表示：
雖然沒有任何似乎明確的“編程區域”，但這種專屬的大腦活動，可能在具備更多編程經驗的人身上會有發展。
實驗團隊介紹
這項研究來自MIT腦與認知科學系。
本研究的第一作者是Anna A Ivanova，是MIT的一名研究生，對語言和語義處理的神經基礎感興趣。
另外一位通訊作者叫做Evelina Fedorenko，目前在MIT腦與認知科學系助理教授。
參考鏈接：
https://elifesciences.org/articles/58906
https://www.zdnet.com/article/reading-software-code-activates-the-part-of-your-brain-used-for-crossword-puzzles-and-logic-problems/
https://www.fastcompany.com/3029364/this-is-your-brain-on-code-according-to-functional-mri-imaging
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