[论文解读] Informaticology: combining Computer Science, Data Science, and Fiction Science

J.A. Bergstra|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2012

Data Visualization and Analytics参考文献 18被引用 5

一句话总结

本文提出信息学（informaticology）作为计算机科学、数据科学与虚构科学整合的学术框架，以克服传统信息学的局限。通过将游戏设计与叙事建模视为正当的科学探究，本文展示了如何通过虚构化的软件开发模型，在安全关键系统中实现稳健、以人为本的质量评估，尤其体现在对虚构化生产流程中的概率推理。

ABSTRACT

Motivated by an intention to remedy current complications with Dutch terminology concerning informatics, the term informaticology is positioned to denote an academic counterpart of informatics where informatics is conceived of as a container for a coherent family of practical disciplines ranging from computer engineering and software engineering to network technology, data center management, information technology, and information management in a broad sense. Informaticology escapes from the limitations of instrumental objectives and the perspective of usage that both restrict the scope of informatics. That is achieved by including fiction science in informaticology and by ranking fiction science on equal terms with computer science and data science, and framing (the study of) game design, evelopment, assessment and distribution, ranging from serious gaming to entertainment gaming, as a chapter of fiction science. A suggestion for the scope of fiction science is specified in some detail. In order to illustrate the coherence of informaticology thus conceived, a potential application of fiction to the ontology of instruction sequences and to software quality assessment is sketched, thereby highlighting a possible role of fiction (science) within informaticology but outside gaming.

研究动机与目标

• 通过提出'信息学'作为'informatica'的学术替代术语，解决荷兰信息学中的术语混淆问题。
• 在信息学中确立'虚构科学'作为合法的学术学科，聚焦于软件工程中的叙事建模。
• 证明虚构化的软件开发过程表示可支持在安全关键系统中实现可靠的质量评估。
• 为在人类参与的情境下使用虚构进行不确定性推理提供方法论基础，尤其是当人类行为难以形式化时。
• 主张虚构叙事在复杂系统中比纯粹形式化模型更有效地支持默认推理与类比推理。

提出的方法

• 将信息学定义为计算机科学（CS）、数据科学（DS）与虚构科学（FS）的结合，其中FS涵盖游戏设计、开发及基于叙事的建模。
• 通过虚构化生产流程形式化软件质量评估，其中故障概率通过基于叙事的推理进行估算。
• 将贝叶斯更新应用于从模拟现实世界开发过程（在不确定性下）的故事情节中推导出的虚构化概率估计。
• 使用问卷调查与评分技术将虚构化工程流程操作化，实现软件可靠性的可重复评估。
• 将虚构承诺与伦理标准整合到软件生产模型中，以抽象化的叙事形式反映专业行为。
• 将系统工程中的人类行为建模为虚构角色，其行为可通过合理的叙事假设进行推断，而非数学抽象。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何将虚构科学正式整合进计算学科的学术框架中，以解决传统信息学的局限？
• RQ2 在真实世界数据不完整的情况下，虚构化的软件开发过程在支持安全关键系统质量评估方面发挥何种作用？
• RQ3 当形式化模型失效时，叙事推理在建模系统工程中人类行为方面扮演何种角色？
• RQ4 如何通过基于故事的类比，从真实世界过程推导并验证虚构化概率估计？
• RQ5 为支持复杂、人机协同系统中的推理，虚构科学需要何种方法论基础？

主要发现

• 虚构科学为建模人机协同系统提供了可行的方法论框架，尤其在形式化模型因认知不确定性而不足时。
• 虚构化生产流程可通过基于叙事的类比推理估算故障概率，即使缺乏真实数据亦可实现。
• 通过使用虚构工程师与虚构化开发流水线，可实现贝叶斯更新，这是单一形式化模型无法达成的。
• 可开发基于问卷的评分系统，以操作化虚构化工程流程，实现软件质量的可重复评估。
• 虚构叙事可实现合理的默认推理，填补抽象逻辑形式化无法覆盖的信息空白。
• 将伦理标准与专业承诺整合进虚构模型，可增强软件工程中质量评估的现实性与可靠性。