代码老矣，尚能跑否？

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之后他黑进了军方收集里，几乎激发了一场环球性的热核战役。Rougier的需求就没这么刺激了。他只想从本身的Mac台式机往一台老骨董电脑上传一个文本文件——1977年的出品的Apple II。这是苹果公司的第一部斲丧产物。

Rougier是法国国度信息与自动化研究所（INRIA）的计较神经科学家兼措施员。传这个文件是他本身提出的计较挑衅的最后一步：十年月码复现大挑衅（Ten Years Reproducibility Challenge， https：//rescience.github.io/ten-years/）。2019年，他和法国国度科学研究中心（CNRS）的理论生物物理学家Konrad Hinsen配合提倡了这个挑衅，要求找一份老代码并从头执行，从而对至少已颁发了十年的以计较为主的论文举办复现。本来的打算是参加者在波尔多6月举行的研讨会上接头心得，可是由于COVID-19被迫延期（今朝暂定延期到2021年6月）。

双胞胎打算的插图

固然计较在科学中起到了越来越要害的浸染，但科学文章很少会包括计较用的代码，Rougier说。纵然有包括，也很难由其他人执行，乃至连原作者过一段时刻后，都也许在执行时碰着题目。编程说话在成长，运行代码的计较机情形也是一样。本日可以顺遂运行的代码来日诰日也许就会出题目。

2015年，Rougier和Hinsen开办了《ReScience C》。这份期刊刊载的是研究职员怎样基于原始论文和自行编写的开源代码来复现其他人的计较要领。评审人再研究代码以确认它是否能用。但纵然在这种抱负化的场景——作者故意愿让代码复现、评审人熟练于计较规模、代码也是新写的——整个流程依然有许多灾点。

十年月码大挑衅的方针是“找出十年前哪些写作和宣布代码的技能好到现在依然可用”，Hinsen说。挑衅的时刻设在了2020年1月1日这个Python 2“退场”的时刻点。这个在科学规模很是风行的说话在呈现20年之后抉择终止支持。（2008年呈现的Python 3如故在继承开拓，可是这两者之间的区别较量大，用个中一种写成的代码在另一个情形下也许无法运行。）

“在软件的天下里，十年是很长很长很长的时刻。”Victoria Stodden说。她在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校研究计较的可复现性。作出这一论断后，她嗣魅这个挑衅本质上是勉励研究者试探代码复现的极限，能不能在一个“对软件天下来说险些无限长的时刻”里复现。

一共有35个挑衅者。在他们提出要复现的43篇文章里，个中28篇提交了复现陈诉。《ReScience C》从本年头开始刊载他们的事变。行使的措施说话从C和R到Mathematica和Pascal；一位挑衅者复现的不是代码，而是用体系生物学标志说话（SBML）编码的分子模子。

固然是在数码天下，但挑衅者的经验和实际天下的考古一样可以借古喻今，提出将来复当代码的最佳计策。个中一个配合点是，科学家想要复当代码就必需优化文档。“2002年，我认为我全部对象都能记一辈子，”威斯康星大学麦迪逊分校的生物统计学家Karl Broman说，“之后我才意识到，过不了一个月就会忘了。”

重现科研

Rougier的参赛作品重现的是整个挑衅里最老的代码[1]，他在16岁时为Apple II写的图像放大器，文章颁发于一份已经停刊的法国业余喜爱者杂志《Tremplin Micro》（挑衅里最老的科学代码是一份28年前的绘制水质数据的Pascal措施，之后会在《ReScience C》上颁发）。32年之后，Rougier已经记不清代码是怎么运作的了，它用的照旧长得像咒语一样的AppleSoft BASIC代码——“挺稀疏的，事实是我本人写的”。但他乐成地在网上找到了这份代码，并用网页版本的Apple II模仿器乐成运行。这一步较量简朴，他说，在现实的Apple II上运行才是真正的坚苦。

硬件并不是题目——Rougier在办公室有一台Apple II，是他同事整理办公室的时辰捡返来的。“年青人会问‘这是个啥？’”他说，“然后你就得表明‘这是台电脑’。老人看到就会说‘哦，我对这呆板有印象’。”可是由于Apple II比USB和互联网还要早——而当代的电脑也没法直接和老式硬盘毗连——Rougier就必要一些廉价的硬件，外加上一盒老式软盘，才气让电脑读代替码。他在亚马逊上找到了这些对象，1993年造的“全新”品。写入三次担保全部比特都不变之后，他确认了这些软盘可用。

INRIA研究中心的计较机科学家Bruno Levy评审了Rougier写的内容。Levy也有一台Apple II，还在推特上宣布了一小段视频。在老式键盘的一声“咔哒”之后，他挪用了代码并乐成执行，渐渐表现出一行纯绿色的“我们重现科研！”。

过期的硬件，已死的说话

当法国国度科学研究中心的生物物理化学家Charles Robert传闻这一挑衅的时辰，他抉择用这个机遇回首一个他许多年都没再思索的研究课题。“这个挑衅给了我临门一脚，让我再向谁人偏向全力一把。”他说。

1995年，Robert用运行了贸易软件Mathematica的计较条记本为真核染色体的三维布局做了建模。Robert在MacBook上有Mathematica，可是为了好玩，他花了100欧元（约合800人民币）买了一台Raspberry Pi，这是个喜爱者玩的单片机，上面安装了Linux体系，并预安装了Mathematica 12。

Robert运行代码时根基没什么题目，可是袒暴露了计较条记本也许会激发的难点[2]，譬喻缺乏代码布局，而代码段也也许不按次序执行。到了本日，Robert通过将代码拆成模块并写了代码测试。他还行使了版本节制来追踪代码的修改，并记录了哪个版本的软件发生了什么样的功效。“当我读到老代码的时辰，无意会起鸡皮疙瘩，然后思索此刻能怎样做得更好，”他说，“不外，我还认为整个进程让我温习了从那之后学的一些常识。”

乐成完成挑衅的Robert并非孤例：至今为止颁发的13份重现论文中只有2篇失败了。个中之一是Hinsen写的，1990年月初他用来体系性储存代码的磁带让他栽了跟头[3]。“这就是做了备份却没能在十年后搜查备份是否能读的了局。”他说，“之前你有这套很好的磁带，尚有备份，可是此刻没有读取装备了。”（Hinsen还颁发了一篇乐成完成的文章[4]）其他没能乐成完成挑衅的参加者归因于时刻不敷，出格是在疫情之下。

挑衅者碰着的另一个广泛题目是过期的计较情形。此刻在意大利国度研究委员会的大气污染研究所任职的计较物理学家Sabino Maggi曾经行使措施说话Fortran为一种叫做Josephson结的超导装备举办了建模，并用微软的Visual Basic处理赏罚了功效。在那之后，Fortran的改变不多，因此Maggi只微调了一些就乐成编译了代码。Visual Basic则造成了更大的贫困。

“Visual Basic，”Maggi在文章[5]里写道，“是一门已死的说话，已经被Visual Basic.NET代替好久了，而两者之间只著名字一样。”为了运行代码，他不得不在Mac条记本上重构了一个十年前的Windows假造机。他用网上找到的安装盘装了微软DOS6.22和Windows3.11（都是1994年前后的软件）以及Visual Basic。“纵然是好久早年的软件，行使模仿器安装版权软件如故也许有正当性的题目。”Maggi认可。不外，由于他其时做科研的时辰有正当的证书，他说他认为“至少道德上有资格”行使。

可是该用哪个版本的Visual Basic？微软在几年内宣布了好几个版本的Visual Basic，而且不都是向前兼容的。Maggi已经记不起1996年他用的是哪个版本的了，而地下室的一次漏水摧毁了他从前记录这些细节的条记本。“我得从新开始了。”他说。

在Mac上运行1994年Windows的模仿器以运行微软的Visual Basic。来历：Sabino Maggi

INRIA的研究工程师Ludovic Courtès重现了一份2006年的研究，内容是较量差异的数据压缩计策，代码是用C说话[6]写的。可是措施员所行使的应用措施接口（API）变了，因此他的措施没步伐用当代的软件库编译。“全部的对象都在进化——虽然了，只有论文里用到的那段软件除外。”他说。最后，他不得不将五六个措施库回退到了老版本——他称为“降级的连锁回响”。“这坑有点深。”他说。

本日，研究者可以行使Docker容器[7]和Conda假造情形[8]对计较情形举办包装以便于重用。可是几个挑衅者选择了另一种方法。Courtes嗣魅这“很也许代表了重现科研论文的‘黄金尺度’”：一个叫做Guix的Linux软件包揽理体系。它担保情形可以连每个比特都完全重现，而且对付代码链接时的版本完全透明。“整个情形，究竟上整篇论文都可以从源代码开始查察并链接。”他说。Hinsen将它称为“也许是今朝为止重现科研最好用的对象。”

必要文档

在INRIA和巴黎大学的计较机科学家Roberto DiCosmo实行重现[9]的论文中，他提出了另一个挑衅者常见的困难：探求本身到底把代码放哪了。DiCosmo挑衅的是1998年的一篇论文，个中描写了一个叫做OcamlP3l的并行措施体系。他搜遍了硬盘和备份，还请1998年的相助者们也搜了一遍，可是什么都没找到。之后他搜了本身2015年成立的一个处事Software Heritage。“找到了，不行思议。”他说。

Software Heritage按期爬Github一类的代码分享站，和Internet Archive备份网页一样备份源代码。开拓者也可以要求该处事备份本身的库，而挑衅的法则也要求挑衅者这样做：DiCosmo并不是一开始就去Software Heritage上搜刮的，由于他开拓OcamlP3l的时辰Software Heritage还没呈现。不外，不知道是谁把他的代码发到了一个叫Gitorious的库上。Gitorious此刻已经消散了，但在那之前被Software Heritage备份，上面的OcamlP3l也就一路被收录进去。

虽然了，找到代码不料味着就知道该怎么用。好比说，Broman的文章里就提到，他在重现2003年一篇论文[10]的时辰由于缺乏文档和“离奇的”文件布局而花了很大力大举气才搞大白到底该运行哪个代码。“功效到头来我得花工夫去读当初的那篇论文。”他写道。

“（在布局精采的措施里）文档比代码长并不是有数的工作。”在加州大学伯克利分校重点研究计较可重现性的Karthik Ram说，“有了足够具体的文档，再更普及地描写说明要领，数据来历，数据和代码的元数据，这些都是很要害的。”

爱丁堡大学的神经科学家Melanie Stefan操作这次挑衅评估了她用SBML写的计较模子的可重现性。固然代码很好找，可是她找不到之前行使的参数了（譬喻分子浓度）。数据归一化时的要害细节也没有具体记录。功效，Stefan无法重现一部门研究。“你做科研时辰差不多是显而易见的事不再那么显而易见了——对10-12年之后的你来说。谁能想到！”她自嘲。

可重现性的光谱

Stefan的经验差遣她给尝试室订下了文档上的规章——譬喻，模子中必需附上这样的声名：“想重现图5的话，必要按以下步调执行。”

可是写这些资源必要时刻，Stodden说。整理代码并增补文档，撰写测试，清算数据集，重现计较情形——“这些事变量都不出成就”。研究者没什么动力去做这些事，她增补说，而科学界关于可重现的论文该当长什么样也没什么共鸣。让题目进一步伟大化的是计较体系还在继承进化，因此难以猜测哪种计策能一向有用。

可重现性是一条光谱，曼彻斯特大学的计较机科学家、研究可重现性的Carole Goble说。从科学家复现本身的研究，到偕行评审人试运行代码以证明其有用，再到研究者将颁发的算法应用在新数据上。相同地，研究者为了担保可重现性所做的工作也可以或许成一条光谱（见下“可重现性搜查表”），可是这张表也许会很长。Goble说，把源代码宣布出去，这样至少将来其他人可以赏识并按需改写——Goble管它叫“读代码的重现本领”。“软件是有生命的，”她说，“而有生命的对象终将溃烂，因此必要不绝补缀，最终就得换掉。”

可重现性搜查表

固然以下本领不行能百分之百担保计较可重现性，可是可以增大乐成率。

代码 – 假如你的计较进程是在图形界面上点来点去，譬喻Excel，是不行重现的。将你的计较和数据操纵写成代码。

文档 – 行使注释、计较条记本和README文件来表明措施的运作方法，并将预期的参数和所需的计较情形也界说好。

记录 – 记录要害参数，譬喻随机数天生器的种子。这类记录可以用来重当代码，发明裂痕并追踪料想之外的功效。

测试 – 写一套测试函数。行使正向和负向的节制组数据集来确保你能得到预期的功效，并在开拓进程中不绝运行这些测试以便在编程堕落时立即发明。

指南 – 写一个主剧本（譬喻run.sh文件）来下载所必要的数据集和变量，执行计较流程并为你的代码提供一个显而易见的进口。

存档 – GitHub是一个风行但长短永世性的在线代码库。行使Zenodo、Figshare和Software Heritage这样的存档处事来担保恒久的不变性。

追踪 – 行使Git一类的版本节制器材记录项目汗青。记录发生各类功效的别离是哪个版本。

打包 – 行使容器化的器材（譬喻Docker和Singularity）、网上处事（Code Ocean、Gigantum、Binder）或是假造情形打点器（Conda）配置可以即时行使的计较情形。

自动化 – 行使一连集成处事（譬喻Travis CI）来自动、按期、在各类计较情形下测试代码。

简化 – 停止有数或难以安装的第三方代码库，以简化重用代码的难度。

验证 – 在差异的计较情形下运行你的代码，以确认其可移植性。

一个不怎么切合直觉的究竟是，许多挑衅者都发明行使更老的说话写成的代码反而更易于复用。新说话的应用措施接口会频仍更新，而它们所依靠的第三方库则导致代码更易破坏。从这个意义上讲，本年头Python 2.7的退役为科学家提供了一个机遇，Rougier和Hinsen说。Python 2.7“让我们有了一个担保不会再变革的高级编程说话。”Rougier写道[1]。

无论研究者行使什么样的编程说话和可复现计策，现实行证一遍都是明智之举，谢菲尔德大学的研究软件工程师Anna Krystalli说。Krystalli认真举行一个叫ReproHacks的研讨会，让研究者提交已经颁发的论文、代码和数据，然后要求其他参加者重现其功效。她说，大大都环境下是重现不出来的：作者没能提供一些他们看起来显而易见而其他人却不知道的要害细节。“无论我们在做什么，假如不现适用一用，摆弄摆弄的话就不行能知道是否真的可以重现。”Krystalli说，“现实上，这比人们所想象的要可贵多。”

本文素材来自互联网

（编辑：湖南网）

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