Más agyterületeket vesz igénybe a programkódok értelmezése és a szövegolvasás. Elsőre talán nem tűnik jelentős felfedezésnek az MIT (Massachusetts Institute of Technology) egy kutatásának közelmúltban publikált eredménye, pedig komoly hatással lehet a programnyelvek fejlődésére, valamint az algoritmikus gondolkodás és a programozási készségek oktatására, sőt a mesterségesintelligencia- és gépitanulás-kutatásra is.

Sem nyelv, sem matematika

Sok olyan eleme van a programozástanulásnak, mint amikor egy új nyelvet sajátítunk el: meg kell tanulni az adott nyelv jeleit, kifejezéseit, valamint a jelhasználat szabályait. A létrejövő "szövegnek" pedig olyannak kell lennie, hogy azt más, az adott nyelvet "beszélő" programozók is megértsék. Végül is ez lenne a nyelv lényege is.

Csakhogy az MIT neurológiai kutatása kiderítette: a hasonlóságok ellenére a kódolvasásnak semmi köze a klasszikus szövegolvasáshoz. Ilyenkor nem az agy nyelvfeldolgozást végző területeit dolgoznak, sőt érdekes módon a másik kézenfekvőnek tűnő területtel, a matematikai és logikai problémákkal kapcsolatos kognitív tevékenységgel sem fedhető le ez az agyi folyamat. A kutatók szerint a kódolvasás mindkettőtől elkülönülő, önálló tevékenység, amelynek során egy különleges elosztott hálózat lép működésbe. Ezt a neurológiai hálózatot MDN-nek (Multiple Demand Network) nevezik a kutatók. Egy MDN több alhálózatból áll, és képes akár egymástól távolabbi agyi területeket is összekapcsolni.

A kutatók egy hosszabb kutatási programban arra próbáltak rájönni, hogy a nyelvfeldolgozás hogyan kapcsolódik más kognitív funkciókhoz, illetve azok mennyiben támaszkodnak a nyelvi képességekre, és mindez hogyan jelenik meg az agyi működésben. Konkrétan azt vizsgálták, hogyan aktivizálódik a beszédközpontért felelős ún. Broca-terület, valamint a bal agyfélteke más területei. (Általánosságban a bal félteke felelős a beszédért, az írásért, az olvasásért, azt használjunk, ha számolunk, elemzünk és érvelünk.) A csapatnak azt már korábban sikerült kimutatnia, hogy a zene értelmezése és a matematikai tevékenységek nem aktiválják a nyelvi képességekeért felelős ideghálózatot.

A most publikált tanulmányban a nyelv és a számítógépes programozás kapcsolatát vizsgálták. Ez azért érdekes a kutatók szerint, mert a számítógépes programozás annyira új találmány, hogy annak még biztosan nincs az ideghálózat "huzalozásában" nyoma, azaz nincsenek olyan agyi struktúrák, melyektől valaki programozóvá válik, míg más nem lesz képes ilyen feladatokra.

Arról, hogy mitől lesz valaki jó programozó, illetve az ember hogyan sajátítja el a programozást, alapvetően két szélesebb körben elfogadott felfogás terjedt el. Az egyik irányzat képviselői szerint a jó matematikai képességek számítanak. A másik szerint viszont a kódolás és a nyelv párhuzamai miatt a nyelvi képességek a fontosabbak.

A vizsgálatokhoz a kutatók két olyan nyelvet, választottak, melyek fejlesztésénél nagyon fontos szempont volt az olvashatóság: a Pythont és a ScratchJr-t – utóbbit kifejezetten 5-8 éves gyermekeknek tervezték. A vizsgálati alanyok fiatal felnőttek voltak, akik jól ismerték a két nyelv valamelyikét. A vizsgálat során egy az általuk ismert nyelven írt kódrészletről kellett megmondaniuk, hogy szerint ott milyen műveletet hajt végre a kód. A kutatók eközben az egyes agyterületek aktivitását szkennelték egy fMRI-készülékkel.

Az fMRI egyértelműen azt mutatta, hogy az agy nyelvfeldolgozásért felelős területei inaktívak maradnak. Aktiválódik azonban egy MDN hálózat, amely olyan területeket kapcsolt be a kódrészlet feldolgozásánál, melyeket jellemzően olyankor használ az ember, amikor egyszerre kell sok információra figyelnie, valamint azokat a területeket, melyek a mentális funkciókért felelnek, azaz kiterjedten bevonják a jobb agyféltekét is.

Nagyon fontos a tapasztalat...

Ami különösen érdekes, hogy még a két vizsgált nyelv által kiváltott aktivitás sem mutat azonos mintázatot: a ScratchJr például intenzívebben használja a jobb agyféltekét, mint a Python. Az eredmények egyértelműen cáfolták azt a felfogást, hogy a matematika és a kódolás ugyanazon az agyi mechanizmusokon alapul, de ugyanez igaz a nyelvi központ és a kódolás kapcsolatára is.

A kódolásnál kialakuló speciális agyi aktivitás azonban nem mindenkinél egyforma. A kutatók szerint itt óriási szerepe van a tapasztalatnak: minél többet kódolt valaki, annál intenzívebben tudja mozgósítani ezt a képességét. A kutatás vezetője szerint valószínűleg letisztultabb neurológiai hálózatokat találnának egy olyan ember agyában, aki már 30-40 évet töltött el programozással.

A kutatás vezetője szerint a vizsgálataik eredménye segíthet az informatikaoktatás megreformálásában, hogy a diákok a korábbinál hatékonyabban és gyorsabban sajátíthassák el a programozás alapjait.