Bilgisayar Programlama Becerisini Hangi Bilişsel ve Sinirsel Mekanizmalar Destekliyor?

İnsan zihnine, okuma, yazma, haritaya dayalı navigasyon, matematiksel akıl yürütme ve bilimsel mantık gibi yeni bilişsel becerileri destekleme konusunda dikkate değer bir yetenek kazandırılmıştır. Son zamanlarda, insanlık başka bir güçlü bilişsel araç olan bilgisayar programlamayı icat etmiştir. Programlanabilir makinelere esnek bir şekilde talimat verme yeteneği, dünya çapında toplulukların hızlı bir teknolojik dönüşümüne yol açmış olmasına karşın bilgisayar programlama becerilerinin altında yatan bilişsel ve sinirsel sistemler hakkında çok az şey bilinmektedir. Yapılan bu çalışmada araştırmacılar, hangi sinir sistemlerinin bilgisayar programlamanın kritik bir yönü olan bilgisayar kodunu anlamayı desteklediğini araştırdıklarını bildirmişlerdir. Çalışmada kod kavrayışıyla, programcıların ayrı program belirteçlerini yorumlamasına, bunları program ifadelerinin anlamını çıkarmak için birleştirmesine ve son olarak ifadeleri tüm programın zihinsel temsilinde birleştirmesine olanak tanıyan bir dizi bilişsel süreçten bahsedilmektedir. Araştırmacılar kod anlamanın, program içeriğini işlemek için gerekli olan bilişsel işlemlerden, yani kodla tanımlanan gerçek işlemlerden bilişsel ve sinirsel olarak ayrılabilir olabileceğini belirtmenin önemli olduğunu vurgulamışlardır. Örneğin, programın bir dizinin ilk üç elemanını toplayan çıktısını tahmin etmek için, programcı ilgili elemanları tanımlamalı ve ardından zihinsel olarak toplamayı gerçekleştirmelidir. Çoğu zaman, işleme programı içeriği, algoritma tanımlama, kalıp genelleme veya soyutlama ve yinelemeli akıl yürütmeyi içeren, hesaplamalı düşünme olarak bilinen bir dizi bilişsel süreci işe almaktadır. Bu bilişsel işlemler, kendi başına kod anlamadan önemli ölçüde farklı olamkal birlikte programlama bilgisi gerektirmeyebilir. Bu nedenle araştırmacılar, insanların bilgisayar programlarını okuduğu araştırma çalışmalarının, bir bilgisayar programını yorumlamanın iki ayrı bilişsel fenomeni olan programı içeren bilgisayar kodunu işleme ve programda açıklanan prosedürleri zihinsel olarak simüle etmeyi içerdiği gerçeğini hesaba katması gerektiğini belirtmişlerdir. Kodu anlamanın, tipik olarak geç çocuklukta veya yetişkinlikte edinilen yeni bir bilişsel araç olduğu göz önüne alındığında, önceden var olan bilişsel sistemlerden yararlanmasını beklenmektedir. Bununla birlikte araştırmacılar, hangi bilişsel süreçlerin kod anlamayı desteklediği sorusunun önemsiz olduğunu ifade etmişlerdir. Öncelikle tek bir bilişsel alanla bağlantılı olan bazı bilişsel icatların aksine, kodu anlama, makul bir şekilde birden fazla farklı bilişsel sistemle paralellikler taşımaktadır. Araştırmacılar birincisinin, çalışma belleği ve bilişsel kontrol dahil olmak üzere genel yönetim kaynaklarına güvenelebilir ve ikincisinin, problem çözme olarak geleneksel kodlama anlayışına uygun matematik ve mantıkla ilişkili bilişsel sistemlerden faydalanabilir olduğunu belirtmişlerdir. Son olarak araştırmacılar, kodu anlamanın, doğal dillerin anlaşılmasını destekleyen sisteme güvenebilir olduğunu ifade etmişlerdir.

Metin tabanlı bir programlama dili

Doğal dil gibi, bilgisayar kodu da hiyerarşik yapıları yoğun bir şekilde kullanmakta ve dil gibi sınırsız miktarda anlamlı bilgi aktarabilmektedir. Araştırmacılar bu benzerliklerin, prensip olarak, dil devrelerini bilgisayar kodunu işlemek için uygun hale getirebileceğini belirtmişlerdir. Yapılan bu çalışmada araştırmacılar, iki aday beyin sistemini araştırmak için fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme ile tipik olarak matematik, mantık, problem çözme ve yürütme görevleri sırasında işe alınan çoklu talep (MD) sistemi ve tipik olarak dilsel işlem sırasında işe alınan dil sistemi kullandıklarını bildirmişlerdir.

Çalışmada metin tabanlı bir programlama dili olan Python'da (Deney 1) ve bir grafik programlama dili olan ScratchJr'de (Deney 2) yazılmış koda MD ve dil sistemi yanıtları incelenmiş ve her ikisi için de, kod sorunlarına verilen yanıtlar, içerik uyumlu cümle sorunlarına verilen yanıtlarla karşılaştırılmıştır. Araştırmacılar, MD sisteminin her iki deneyde de koda karşı güçlü ikili tepkiler sergilediğini, dil sisteminin ise cümle sorunlarına güçlü bir şekilde yanıt verdiğini, ancak kod sorunlarına zayıf bir şekilde veya hiç yanıt vermediğini bulduklarını bildirmişlerdir. Sonuç olarak çalışma MD sisteminde, girdi yapısal olarak doğal dile benzese bile yeni bilişsel araçların kullanımını desteklediğini göstermiştir.