奥克兰大学研究:软件开发工具忽视思维方式差异

奥克兰大学(University of Auckland)博士生 Faith Culas 的研究显示,人们处理问题的方式各不相同,这种差异如果被软件工程工具忽视,可能会让部分工程师和最终用户处于不利地位。这项研究于8月23日(23 August)首次以“Brainwaves”专栏形式刊登于《Sunday Star-Times》。

Culas 是电气、计算机与软件工程专业的博士生,任职于工程与设计学院(Faculty of Engineering and Design),师从 Kelly Blincoe 教授和 Priyanka Dhopade 博士。她在文中提到,自己和丈夫组装一件平板包装家具时,两人采用了完全不同的方式:丈夫直接动手拼装,她则先看说明书。她表示,这两种方式没有优劣之分,只是“认知多样性”(cognitive diversity)的体现。

忽视认知多样性的代价

Culas 指出,工程师的思维方式会影响他们做出的设计决策,而这些决策最终决定了技术产品的样子。如果技术没有反映出认知多样性,后果可能很严重。

她举了汽车安全的例子:研究发现,在同等程度的碰撞中,系好安全带的女性在正面碰撞中受重伤的几率比男性高73%,死亡风险也高出约17%。原因之一是汽车安全标准长期依据碰撞测试假人制定,而代表“平均女性”体型的碰撞测试假人直到2022年才问世——距离假人首次出现已过去60多年。Culas 表示,这是设计过程中缺乏多样性带来的一个意外后果。

她还提到,人脸识别系统对深色皮肤人群的识别准确率较低;AI点餐系统也曾因无法识别不同口音而下错单,原因同样是背后的数据和设计决策没有充分考虑所有用户。

软件工程工具的研究发现

作为一名软件工程师,Culas 想弄清楚这类问题是否也存在于数百万人每天依赖的软件当中——现有的软件工程工具和方法,是否平等地支持所有的思维方式。

她的研究通过两项受控实验室研究展开,共有80多名软件工程专业学生参与,完成贴近实际的代码理解任务,研究人员在一对一实验环节中收集了多种数据。第一项研究采用“出声思考”(think-aloud)方法,记录学生的推理过程;第二项研究使用眼动仪,记录参与者的视线落点、信息搜索方式以及在代码中的浏览路径。两项研究都基于一套成熟的心理学框架,用来分析人们在信息处理、学习方式、自我能力判断和风险评估等方面的认知风格差异。

结果显示,在使用调试工具(debugger)完成任务时,“摸索型”(tinkerers)学生能够自行发现工具的功能,而“按部就班型”的学习者则感到吃力。在第二项研究中,学生搜索代码的方式和关注的信息各不相同。更重要的是,有证据表明,一些软件工程工具本身更适合某些思维方式,而非平等地支持所有人。

Culas 表示,许多软件工具默认所有软件工程师的思维方式都是一样的。一旦这个假设不成立,部分工程师就需要付出更多努力才能达到同样的效果。长期下来,这些看似微小的劣势可能会影响个人的信心和工作效率,甚至影响谁能晋升到高级或决策岗位。

她强调,这项研究的目的不是要改变软件工程师的思维方式,而是理解这些差异,从而设计出能够支持多种思维和解题方式的软件开发工具。她表示,通过让软件工程工具更好地兼顾认知多样性,有助于打造更具包容性的技术——不仅惠及开发技术的工程师,也惠及最终使用这些技术的人群。