कम्प्यूटेशनल थिंकिंग

कम्प्यूटेशनल थिंकिंग (सीटी) प्रॉब्लम को तैयार करने में सम्मिलित थॉट प्रोसेस को संदर्भित करता है ताकि उनके सॉल्युशन को कम्प्यूटेशनल स्टेप और एल्गोरिदम के रूप में रिप्रेजेंट किया जा सके। एजुकेशन में, सीटी प्रॉब्लम-सॉल्विंग मेथड का एक समूह है जिसमें प्रॉब्लम और उनके सॉल्युशन को उन तरीकों से व्यक्त करना इनक्लूड है जिन्हें कंप्यूटर भी एक्सीक्यूट कर सकता है। इसमें प्रोसेस का ऑटोमेशन इनक्लूड है, लेकिन प्रोसेस (प्राकृतिक और कृत्रिम) का पता लगाने, एनालाइज करने और समझने के लिए कंप्यूटिंग का उपयोग भी किया जाता है।

इतिहास
एक कॉन्सेप्ट के रूप में कम्प्यूटेशनल थिंकिंग का इतिहास कम से कम 1950 के दशक का है लेकिन अधिकांश आईडिया बहुत पुराने हैं। कम्प्यूटेशनल थिंकिंग में एब्स्ट्रक्शन, डाटा रिप्रजेंटेशन और लॉजिकली डेटा को ऑर्गनाइज़ करने जैसे आईडिया इनक्लूड हैं, जो अन्य प्रकार की थिंकिंग में भी प्रचलित हैं, जैसे साइंटिफिक थिंकिंग, इंजीनियरिंग थिंकिंग, सिस्टम थिंकिंग, डिजाइन थिंकिंग, मॉडल-बेस्ड थिंकिंग और इसी तरह प्रचलित हैं। न तो आईडिया और न ही टर्म रीसेंट हैं: एल्गोरिथमाइज़िंग, प्रोसीड्यूरल थिंकिंग, एल्गोरिथम थिंकिंग और कम्प्यूटेशनल पिओनीर जैसे टर्मों से पहले एलन पर्लिस और डोनाल्ड नुथ जैसे कंप्यूटिंग अग्रदूतों द्वारा, कम्प्यूटेशनल थिंकिंग टर्म का उपयोग पहली बार 1980 में और फिर 1996 में सेमुर पैपर्ट द्वारा किया गया था।  कम्प्यूटेशनल थिंकिंग का उपयोग स्केल की कॉम्प्लिकेटेड प्रॉब्लम को एल्गोरिथ्म रूप से सॉल्व करने के लिए किया जा सकता है, और प्रायः एफिशिएंसी में बड़े सुधार रीयलाइज़ करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। Computational thinking:
 * Center for Computational thinking at Carnegie Mellon cmu.edu8
 * Exploring Computational Thinking, Google.com
 * How to Teach Computational Thinking by Stephen Wolfram, Stephen Wolfram Blog, 7 September 2016.
 * , TED talk 15 November 2010
 * What is Computational Thinking? CS4FN at CS4FN
 * The Sacramento Regional CPATH Team has created a Think CT website with information on CT developed by this NSF-funded project.
 * A short introduction to Computational Thinking by the Open University कम्प्यूटेशनल थिंकिंग फ्रेज को जेनेट विंग द्वारा इस सब्जेक्ट पर एसीएम ऐसे के कम्युनिकेशन रिजल्ट के रूप में 2006 में कंप्यूटर साइंस एजुकेशन कम्युनिटी में सबसे आगे लाया गया था। ऐसे ने सजेशन दिया कि कम्प्यूटेशनल थिंकिंग केवल कंप्यूटर साइंटिस्ट के लिए ही नहीं, बल्कि सभी के लिए एक फंडामेंटल स्किल था, और स्कूल में अन्य सब्जेक्ट्स में कम्प्यूटेशनल आईडिया को इंटीग्रेट करने के महत्व के लिए आरग्यु किया। ऐसे में यह भी कहा गया है कि कम्प्यूटेशनल थिंकिंग सीखने से, बच्चे कई एवरीडे टास्क में बेहतर होंगे - उदाहरण के तौर पर, ऐसे में किसी के बैकपैक को पैक करना, किसी के खोए हुए ग्लव्स ढूंढना, और यह जानना कि किराए पर लेना और खरीदना कब बंद करना है। एजुकेशन में कम्प्यूटेशनल थिंकिंग के सवालों की कॉन्टिनम बच्चों के लिए K-9 कंप्यूटिंग से लेकर प्रोफेशनल और कंटीन्यूइंग एजुकेशन तक है, जहां चुनौती यह है कि विशेषज्ञों के बीच डीप प्रिंसिपल, मैक्सिमस और थिंकिंग के तरीकों को कैसे कम्यूनिकेट किया जाए।
 * What is Computational Thinking? CS4FN at CS4FN
 * The Sacramento Regional CPATH Team has created a Think CT website with information on CT developed by this NSF-funded project.
 * A short introduction to Computational Thinking by the Open University कम्प्यूटेशनल थिंकिंग फ्रेज को जेनेट विंग द्वारा इस सब्जेक्ट पर एसीएम ऐसे के कम्युनिकेशन रिजल्ट के रूप में 2006 में कंप्यूटर साइंस एजुकेशन कम्युनिटी में सबसे आगे लाया गया था। ऐसे ने सजेशन दिया कि कम्प्यूटेशनल थिंकिंग केवल कंप्यूटर साइंटिस्ट के लिए ही नहीं, बल्कि सभी के लिए एक फंडामेंटल स्किल था, और स्कूल में अन्य सब्जेक्ट्स में कम्प्यूटेशनल आईडिया को इंटीग्रेट करने के महत्व के लिए आरग्यु किया। ऐसे में यह भी कहा गया है कि कम्प्यूटेशनल थिंकिंग सीखने से, बच्चे कई एवरीडे टास्क में बेहतर होंगे - उदाहरण के तौर पर, ऐसे में किसी के बैकपैक को पैक करना, किसी के खोए हुए ग्लव्स ढूंढना, और यह जानना कि किराए पर लेना और खरीदना कब बंद करना है। एजुकेशन में कम्प्यूटेशनल थिंकिंग के सवालों की कॉन्टिनम बच्चों के लिए K-9 कंप्यूटिंग से लेकर प्रोफेशनल और कंटीन्यूइंग एजुकेशन तक है, जहां चुनौती यह है कि विशेषज्ञों के बीच डीप प्रिंसिपल, मैक्सिमस और थिंकिंग के तरीकों को कैसे कम्यूनिकेट किया जाए।

पहले दस वर्षों तक कम्प्यूटेशनल थिंकिंग एक यूएस-केंद्रित मूवमेंट था, और आज भी उस अर्ली फोकस को फील्ड रिसर्च में देखा जाता है। क्षेत्र के सबसे साइटेड लेख और सबसे अधिक साइटेड लोग प्रारम्भिक यूएस सीटी वेव में सक्रिय थे, और क्षेत्र के सबसे सक्रिय रिसर्चर नेटवर्क यूएस-बेस्ड हैं। अमेरिकी और यूरोपीय रिसर्चर के प्रभुत्व के कारण, यह स्पष्ट नहीं है कि इस क्षेत्र का मुख्य रूप से पश्चिमी शोध साहित्य निकाय अन्य सांस्कृतिक समूहों के स्टूडेंट की जरूरतों को किस हद तक पूरा कर सकता है।

विशेषताएँ
कम्प्यूटेशनल थिंकिंग को परिभाषित करने वाली विशेषताएँ अपघटन (कंप्यूटर साइंस), पैटर्न रिकग्निशन/डेटा रीप्रेजेंटेशन, जनरलाइज़ेशन/एब्स्ट्रक्शन और एल्गोरिदम हैं। किसी प्रॉब्लम को डीकंपोज़ करके, डेटा रिप्रजेंटेशन का उपयोग करके इसमें इनक्लूड वेरिएबल की पहचान करके और एल्गोरिदम बनाकर, एक जेनेरिक सोल्युशन रिजल्ट मिलता है। जेनेरिक सोल्युशन एक जनरलाइज़ेशन या एब्स्ट्रक्शन है जिसका उपयोग प्रारंभिक प्रॉब्लम की कई वेरिएशन को सॉल्व करने के लिए किया जा सकता है।

कम्प्यूटेशनल थिंकिंग का एक और कैरेक्टराइजेशन तीन स्टेप पर बेस्ड तीन इटीरेटिव प्रोसेस है:
 * 1) अब्स्ट्रक्शन: प्रॉब्लम फार्मूलेशन;
 * 2) ऑटोमेशन: सोल्युशन एक्सप्रेशन;
 * 3) एनालिसिस: सोल्युशन एक्सिक्यूशन एंड इवैल्यूएशन।

चार सीएस से कनेक्शन
21वीं सदी की एजुकेशन के चार C कम्युनिकेशन, क्रिटिकल थिंकिंग, कोलैबोरेशन और क्रिएटिविटी हैं। पांचवां C कम्प्यूटेशनल थिंकिंग हो सकता है जिसमें एल्गोरिदम और लॉजिकली प्रॉब्लम को सॉल्व करने की कैपबिलिटी इनक्लूड है। इसमें ऐसे उपकरण इनक्लूड हैं जो मॉडल तैयार करते हैं और डेटा की कल्पना करते हैं। ग्रोवर बताते हैं कि कैसे कम्प्यूटेशनल थिंकिंग साइंस, टेक्नोलॉजी, इंजीनियरिंग और मैथमेटिक्स (एसटीईएम) से परे सब्जेक्ट्स पर लागू होती है जिसमें सोशल साइंस और लैंग्वेज आर्ट इनक्लूड हैं।

अपने इन्सेप्शन के बाद से, 4 C को धीरे-धीरे कई स्कूल सिलेबस के महत्वपूर्ण एलिमेंट के रूप में एक्सेप्टेन्स मिल गई है। इस डेवलपमेंट ने सभी K-12 लेवल पर पूछताछ, प्रोजेक्ट-बेस्ड और अधिक प्रोफाउंड लर्निंग जैसे प्लेटफार्मों और डायरेक्शन में ट्रिगर प्रारम्भ कर दिया। कई देशों ने सभी स्टूडेंट को कंप्यूटर थिंकिंग से इंट्रोड्यूस कराया है। यूनाइटेड किंगडम ने 2012 से अपने नेशनल करिकुलम में सीटी को इनक्लूड किया है। सिंगापुर सीटी को नेशनल कैपबिलिटी कहता है। ऑस्ट्रेलिया, चीन, कोरिया और न्यूजीलैंड जैसे अन्य देशों ने स्कूलों में कम्प्यूटेशनल थिंकिंग प्रारम्भ करने के लिए बड़े स्केल पर प्रयास प्रारम्भ किए। संयुक्त राज्य अमेरिका में, राष्ट्रपति बराक ओबामा ने डिजिटल इकॉनमी में फ्लॉरिश होने के लिए आवश्यक उचित कंप्यूटर साइंस एफिशिएंसी के साथ अमेरिका में स्टूडेंट की इस जनरेशन को एम्पॉवर करने के लिए सभी के लिए कंप्यूटर साइंस प्रोफिशिएंसी बनाई। कम्प्यूटेशनल थिंकिंग का अर्थ है कंप्यूटर साइंटिस्ट की तरह थिंकिंग या प्रॉब्लम का सोल्युशन करना। सीटी का तात्पर्य प्रॉब्लम को समझने और सोल्युशन तैयार करने में आवश्यक आईडिया प्रोसेस से है। सीटी में आर्ग्युमेंट, असेसमेंट, पैटर्न, ऑटोमेशन और जनरलाइज़ेशन इनक्लूड है। कैरियर की तैयारी को कई तरीकों से ऐकडेमिक एन्वॉयरमेंट में इंटीग्रेट किया जा सकता है।

CT के एल्गोरिथम भाग को चौथे R के रूप में भी संदर्भित किया गया है, जहां अन्य रीडिंग,राइटिंग और अरिथमेटिक हैं।

K–12 एजुकेशन में
पहले सेमुर पैपर्ट, एलन पर्लिस और मार्विन मिंस्की के समान, जेनेट विंग ने कम्प्यूटेशनल थिंकिंग को हर बच्चे की एजुकेशन का एक एसेंशियल पार्ट बनने की कल्पना की थी। हालाँकि, K-12 करिकुलम और कंप्यूटर साइंस एजुकेशन में कम्प्यूटेशनल थिंकिंग को इंटीग्रेट करने में कम्प्यूटेशनल थिंकिंग की परिभाषा पर समझौते सहित कई चैलेंज का सामना करना पड़ा है, इसमें बच्चों के डेवलपमेंट का असेस कैसे किया जाए, और इसे सिस्टम थिंकिंग, डिज़ाइन थिंकिंग और इंजीनियरिंग थिंकिंग जैसी अन्य समान थिंकिंग से कैसे अलग किया जाए।  करंट में, कम्प्यूटेशनल थिंकिंग को मोटे तौर पर कॉग्निटिव स्किल्स और प्रॉब्लम सॉल्विंग प्रोसेस के एक सेट के रूप में परिभाषित किया गया है जिसमें निम्नलिखित कैरक्टरिस्टिक्स इनक्लूड हैं (लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं) (लेकिन ऐसे आर्ग्युमेंट हैं कि उनमें से कुछ, यदि कोई हैं, साइंस और इंजीनियरिंग के कई क्षेत्रों में सिद्धांत होने के स्थान पर विशेष रूप से कंप्यूटिंग से संबंधित हैं )


 * प्रॉब्लम को नए और अलग-अलग तरीकों से प्रस्तुत करने के लिए अब्स्ट्रक्शंस और पैटर्न रिकग्निशन का उपयोग करना
 * डेटा को लॉजिकली ऑर्गनाइज़ और एनालाइज करना
 * प्रॉब्लम को छोटे-छोटे भागों में ब्रेक करना
 * इटीरेशन, सिंबॉलिक रिप्रजेंटेशन और लॉजिकल ऑपरेशन जैसी प्रोग्रामेटिक थिंकिंग तकनीकों का उपयोग करके प्रॉब्लम सॉल्विंग करना
 * प्रॉब्लम को ऑर्डरड स्टेप की एक सीरीज में रीफॉर्मुलेट करना (एल्गोरिदमिक थिंकिंग)
 * स्टेप्स और रिसोर्स के सबसे एफिशिएंट और इफेक्टिव कॉम्बिनेशन को प्राप्त करने के लक्ष्य के साथ पॉसिबल सोल्युशन को आइडेंटीफाय करना, उनका एनालाइज करना और उन्हें इम्प्लीमेंट करना
 * विभिन्न प्रकार की प्रॉब्लम के लिए इस प्रॉब्लम-सॉल्विंग प्रोसेस को जनरलाइज़ करना

K-12 करिकुलम में करंट इंटीग्रेशन कम्प्यूटेशनल थिंकिंग दो रूपों में आती है: कंप्यूटर साइंस क्लास में डायरेक्टली या अन्य सब्जेक्ट्स में कम्प्यूटेशनल थिंकिंग तकनीकों के उपयोग और मेज़र के माध्यम से आती है। साइंस, टेक्नोलॉजी, इंजीनियरिंग और मैथमेटिक्स (एसटीईएम क्षेत्रों) में टीचर ने क्लासेज पर ध्यान केंद्रित किया है जिसमें कम्प्यूटेशनल थिंकिंग इनक्लूड है, जो स्टूडेंट को प्रॉब्लम-सॉल्विंग स्किल जैसे ट्रायल और एरर का अभ्यास करने की अनुमति देता है। वैलेरी बर्र और क्रिस स्टीफेंसन ने 2011 एसीएम इनरोड्स लेख में सभी सब्जेक्ट्स में कम्प्यूटेशनल थिंकिंग पैटर्न को डिस्क्राइब किया है। हालाँकि कॉनराड वोल्फ्राम ने आरग्यु किया है कि कम्प्यूटेशनल थिंकिंग को एक अलग सब्जेक्ट के रूप में पढ़ाया जाना चाहिए।

ऐसे ऑनलाइन इंस्टीट्यूशन हैं जो प्री-कॉलेज स्टूडेंट को कम्प्यूटेशनल थिंकिंग, एनालिसिस और प्रॉब्लम-सॉल्विंग के साथ बिल्ड और स्ट्रेंथेन करने के लिए करिकुलम और अन्य संबंधित संसाधन प्रदान करते हैं।

कम्प्यूटेशनल थिंकिंग के लिए सेंटर
पिट्सबर्ग में कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय में कम्प्यूटेशनल थिंकिंग के लिए एक सेंटर है। सेंटर की मेजर एक्टिविटी प्रोब या प्रॉब्लम-ओरिएंटेड एक्सप्लोरेशन को कंडक्ट करना है। ये प्रोब ऐसे एक्सपैरिमेंट हैं जो कम्प्यूटेशनल थिंकिंग के वैल्यू को दिखाने के लिए प्रॉब्लम पर नॉवेल कंप्यूटिंग कॉन्सेप्ट को लागू करते हैं। एक प्रोब एक्सपेरिमेंट सामान्यतः एक कंप्यूटर साइंटिस्ट और अध्ययन किए जाने वाले क्षेत्र के एक एक्सपर्ट के बीच एक कोलैबोरेशन है। एक्सपैरिमेंट सामान्यतः एक वर्ष तक चलता है। सामान्यतः, एक प्रोब ब्रॉडली लागू प्रॉब्लम का सोल्युशन ढूंढने और नैरोली फोकस्ड इशू से बचने की कोशिश करेगा। प्रोब एक्सपैरिमेंट के कुछ उदाहरण हैं ऑप्टीमल किडनी ट्रांसप्लांट लोजिस्टिक्स और ऐसे ड्रग कैसे बनाये जाएं जो ड्रग-रेसिस्टेंट वायरस ब्रीड न करें।

क्रिटिसिज्म
कम्प्यूटेशनल थिंकिंग की कॉन्सेप्ट की बहुत वेग्यु होने के कारण क्रिटिसिज्म की गई है, क्योंकि यह रेयरली ही कभी स्पष्ट किया गया है कि यह आईडिया के अन्य रूपों से कैसे भिन्न है। कंप्यूटर साइंटिस्ट के बीच कम्प्यूटेशनल सॉल्युशन को अन्य क्षेत्रों पर फाॅर्स इंक्लिनेशन को कम्प्यूटेशनल चौविनिस्म कहा गया है। कुछ कंप्यूटर साइंटिस्ट कंप्यूटर साइंस एजुकेशन के विकल्प के रूप में कम्प्यूटेशनल थिंकिंग को बढ़ावा देने के बारे में चिंता करते हैं, क्योंकि कम्प्यूटेशनल थिंकिंग फील्ड के सिर्फ एक छोटे से हिस्से का रिप्रजेंटेशन करती है। दूसरों को चिंता है कि कम्प्यूटेशनल थिंकिंग पर जोर कंप्यूटर साइंटिस्ट को उन प्रॉब्लम के बारे में बहुत नैरोली थिंकिंग के लिए इनकरेज करता है जिन्हें वे सॉल्व कर सकते हैं, इस प्रकार वे जो तकनीक बनाते हैं उसके सामाजिक, नैतिक और पर्यावरणीय प्रभावों से बचते हैं। इसके अतिरिक्त, चूंकि लगभग सभी सीटी रिसर्च अमेरिका और यूरोप में किए जाते हैं, इसलिए यह निश्चित नहीं है कि वे एजुकेशनल आईडिया अन्य कल्चरल कॉन्टेक्स्ट में कितनी अच्छी तरह काम करते हैं।

2019 के एक पेपर में आरग्यु किया गया है कि कम्प्यूटेशनल थिंकिंग (सीटी) टर्म का इस्तेमाल मुख्य रूप से कंप्यूटर साइंस के एजुकेशनल वैल्यू को बताने के लिए शॉर्टहैंड के रूप में किया जाना चाहिए, इसलिए इसे स्कूल में पढ़ाने की आवश्यकता है। स्ट्रैटेजिक गोल सीटी के लिए बॉडी ऑफ़ नॉलेज या असेसमेंट मेथड की पहचान करने के प्रयास से अधिक स्कूल में कंप्यूटर साइंस को एक ऑटोनोमस साइंटिफिक सब्जेक्ट के रूप में रिकग्नाइज़ करना है। इस तथ्य पर स्ट्रेस देना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है कि सीटी से जुड़ी साइंटिफिक नोवेल्टी मैथमेटिक्स की प्रॉब्लम को सॉल्व करने से लेकर कंप्यूटर साइंस की प्रॉब्लम को सॉल्व करने की ओर चेंज है। इफेक्टिव एजेंट के बिना, जो प्रॉब्लम को सॉल्व करने के लिए प्राप्त इंस्ट्रक्शन को ऑटोमेटिक रूप से एक्सीक्यूट करता है, कोई कंप्यूटर साइंस नहीं होगा, बल्कि केवल मैथमेटिक्स होगा। उसी पेपर में एक और क्रिटिसिज्म यह है कि प्रॉब्लम सॉल्विंग पर ध्यान केंद्रित करना बहुत नैरो है, क्योंकि किसी प्रॉब्लम को सॉल्व करना उस सिचुएशन का एक उदाहरण मात्र है जहां कोई एक स्पेसिफिक गोल तक पहुंचना चाहता है। इसलिए पेपर क्यूनी, स्नाइडर और विंग और अहो द्वारा मूल परिभाषाओं का जनरलाइज़ेशन करता है इस प्रकार: कम्प्यूटेशनल थिंकिंग एक स्थिति को मॉडलिंग करने और एक इनफार्मेशन-प्रोसेसिंग एजेंट के बाहरी रूप से निर्दिष्ट (लक्ष्यों के सेट) तक पहुंचने के लिए इफेक्टिव ढंग से काम करने के तरीकों को निर्दिष्ट करने में इनक्लूड आईडिया प्रोसेस हैं।

सीटी की कई परिभाषाएँ इसे केवल स्किल लेवल पर वर्णित करती हैं क्योंकि इसके डेवलपमेंट के पीछे की स्पीड एसटीईएम एजुकेशन को बूस्ट करने के इसके प्रॉमिस से आती है। और, एसटीईएम एजुकेशन में रीसेंट मूवमेंट उन सजेशनों (सिद्धांतों को सीखने के माध्यम से) पर बेस्ड है जो हम स्टूडेंट एक्सपर्ट्स की माइंड की हैबिट सिखाते हैं। इसलिए, चाहे वह कम्प्यूटेशनल थिंकिंग हो, साइंटिफिक थिंकिंग हो, या इंजीनियरिंग थिंकिंग हो, मोटिवेशन एक ही है और चैलेंज भी एक ही है: नोविसेस को विशेषज्ञों की माइंड हैबिट सिखाना इन्हेरेन्टलीसे प्रोब्लेमैटिक है क्योंकि उन्हें एक्सपर्ट के समान थिंकिंग प्रोसेस में इंगेज करने के लिए रीक्वीसाइट कंटेंट नॉलेज और प्रैक्टिस स्किल्स की आवश्यकता होती है। केवल जब हम एक्सपर्ट की माइंड हैबिट को फंडामेंटल कॉग्निटिव प्रोसेस से जोड़ते हैं तो हम उनके स्किल-सेट को अधिक बेसिक एफिशिएंसीओं तक सीमित कर सकते हैं जिन्हें नोविसेस को सिखाया जा सकता है। केवल कुछ ही स्टडीज हुई हैं जो वास्तव में सीटी के कॉग्निटिव एसेंस को संबोधित करते हैं। उनमें से, यासर (एसीएम का संचार, खंड 61, संख्या 7, जुलाई 2018) सीटी को ऐसी थिंकिंग के रूप में वर्णित किया गया है जो एक कम्प्यूटेशनल उपकरण द्वारा जनरेटेड/फैसिलिटेटेड है, चाहे वह बायोलॉजिकल हो या इलेक्ट्रॉनिक। तदनुसार, केवल कंप्यूटर साइंटिफिक ही नहीं, बल्कि हर कोई सीटी को एम्प्लॉय करता है, और इसे एजुकेशन और एक्सपीरियंस के माध्यम से बेहतर बनाया जा सकता है।

यह भी देखें

 * कंप्यूटर बेस्ड मैथमेटिक्स
 * कंप्यूटर इंटेलिजेंस
 * आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस
 * डिसिजन मेकिंग
 * यंत्र अधिगम
 * डेटा साइंस
 * कम्प्यूटेशनल पिओनीर