Nature总结六大ChatGPT编程技巧：非常强大的编程辅助工具！

2023-06-08 06:06

作者｜Jeffrey M. Perkel

编译 | 核子可乐、褚杏娟

Nature 近日发表文章，总结了多位计算机科学家的使用经验，给出了更好使用 ChatGPT 编码的六个技巧。虽然 Nature 认为 AI 工具功能非常强大，但他们也提醒大家仍需要谨慎使用。我们在不改变原意的基础上做了翻译和整理，希望对读者有所帮助。

如今的 ChatGPT 已经火爆全网、席卷全球，这款由 OpenAI 打造的 AI 聊天机器人具备与人类几乎无异的顺畅语言表达能力。ChatGPT 在大量文本语料库之上训练而成，能够根据文本参与对话，由用户不断引导以改进响应结果。即使最初的答案有所偏颇，它往往也能借助对话循环最终给出正确的结果，甚至是软件代码。

研究人员已经在使用 ChatGPT 调试和注释代码，将软件从一种编程语言翻译成另一种编程语言，并借此执行数据绘制等枯燥乏味的流程化操作。今年 3 月的一份预发表报告称，ChatGPT 仅凭一次尝试就能解决 184 项生物信息学入门任务中的 76%（例如处理电子表格），而在七次尝试后的解决率将提升至 97%。

这对不太熟悉编程，或者没有预算聘请全职程序员的研究者来说无疑是个好消息。聊天机器人，也许会成为科研大众化转型中的一股重要力量。

可尽管聊天机器人看似拥有认知能力，但它们跟“聪明”二字并不沾边。不少技术专家认为它们类似于“随机鹦鹉”，会随机按照之前看过的内容拼凑出答案。西雅图华盛顿大学的计算机科学家 Amy Ko 在 Mastodon 社交网站上这样描述了这款工具的局限性：“ChatGPT 就像一个绝望的有奖问答选手，他对流行文化的关注停留在 2021 年之前，但却真心想要赢得游戏。这就是 ChatGPT，一个没有意识、主体道德、具身认知和内心情感的机器。”（用于训练 ChatGPT 的数据只截止到 2021 年。）

简而言之，ChatGPT 和基于大语言模型（LLM）的相关工具，包括微软 Bing 和 GitHub Copilot，都属于非常强大编程辅助工具，只是使用时也须谨慎。而要充分发挥其中的潜能，不妨参考以下六个技巧。

六大使用技巧

精心挑选应用场景

聊天机器人最适合小型、离散的编程任务，包括加载数据、执行基本数据操作和创建可视化图表 / 网站，但这跟真正的软件工程还不是一回事。

加拿大维多利亚大学计算机科学家 Neil Ernst 解释道，“软件工程不只要解决编程难题，更要考虑测试框架、编写出可维护的代码并理解系统构建当中的种种权衡”——比如在运行速度和代码可读性间的取舍，“我认为当前的 AI 工具还做不到这些。”

但它们还是相当有用，比如提示 Matplotlib（Python 的图形库）中的可视化创建语法。从这个意义上看，聊天机器人更像是程序员在线问答论坛 Stack Overflow 的对话界面版本。“它能分担不少耗费程序员时间和精力的工作，把时间节约下来处理真正棘手的数据分析难题。”

聊天机器人还挺擅长解释目前的代码里存在哪些问题。马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的计算机科学家 Emery Berger 就借此构建出好几款实用工具。首先是 cwhy，使用 ChatGPT 来解释 C、C++ 和 Rust 代码中的编译器错误。还有 ChatDBG，能够提供一套用于调试的对话界面。再就是 Scalene，使用 AI 提供代码优化建议以提高运行性能。

聊天机器人甚至可以把代码从一种编程语言翻译成另一种语言。巴黎居里研究所的生物物理学家 Mathieu Coppey 就在用 ChatGPT 将 MATLAB 代码转换为 Python 形式。以往，他需要查询谷歌和线上论坛花几天时间让自己的 Python 代码跑起来。“现在，整个过程只要一小时左右就能完成。”

还算稳定，但须验证

聊天机器人有时候并不知道自己在说什么，但却态度坚定、言之凿凿。某些情况下，AI 似乎无法理解问题内容，有时候则会直接提供错误答案。输出的代码根本无法运行还算是好的，更要命的是代码能运行，但却产生了难以察觉的错误结果。

根据加州大学戴维斯分校语言学家 Emily Morgan 参与的研究，与作为训练素材的人类代码一样，聊天机器人也经常会犯下“简单而愚蠢的错误”。这些单一错误（比如在条件语句中使用了>而非>=）倒是不难修复，可排查起来相当费劲。“如果用户的知识不足以做区分和验证，那盲目信任 AI 可能会给自己惹出麻烦。”

Iza Romanowska 是丹麦奥尔胡斯高等研究院研究古代文明复杂性的科学家，他使用 ChatGPT 生成 NetLogo 代码。因为训练数据集中关于 NetLogo 的代码远不像 Python 和 R 语言那么丰富，所以 ChatGPT 的表现就有些捉急。她还发现 AI 有时会在建议代码中引入实际上并不存在的函数，也就是大家所熟悉的 AI“幻觉”问题。

总之，不要盲目接受 ChatGPT 输出的一切——请务必认真阅读、详加测试，确保它能在“边缘情况”下也按预期执行。比如在对 n 个数字进行排序的算法中，第 n 个数字是否被包含在内。加拿大滑铁卢大学计算机科学家 Patrick Lam 坦言，“我会抱着对自己编写的代码相同的怀疑态度，审视 ChatGPT 输出的代码。”

牢记安全

聊天机器人的输出质量，与训练数据集中的代码质量密切相关。Ko 表示问题也正在于此，“网络上共享的代码总体质量偏低，聊天机器人当作学习材料的多数代码其实并不可靠。”例如，AI 不光很难处理好大型数据集，甚至可能在代码中包含安全漏洞。

在 GitHub 的 Copilot 编程工具于 2021 年首次亮相时，纽约大学计算机科学家 Brendan Dolan-Gavitt 带领团队在 89 个安全相关场景中对其进行了测试。其中之一正是发现 SQL 注入攻击的能力，即使用可能损坏数据库的错误格式执行 SQL 查询。

“Copilot 生成的约 40% 代码都存在安全隐患。”但情况正在显著改善，如今 Dolan-Gavitt 对更新版本 GPT-4 开展相同测试时，其错误率已经降低至 5%。

但大家还是不能掉以轻心，还要特别关注那些看似无关紧要的应用场景。比如，用户需要在为数据库或可视化工具生成 Web 界面时提高警惕。

新泽西州普林斯顿大学计算机科学家 Sayash Kapoor 强调，“一定先确保你自己就能解决这些编程问题，然后再放手交给 AI 去作，这样你才能发现其中的错误。”

不断迭代

Ko 认为，基于聊天机器人的编程“绝不是一锤子买卖”，而是反复迭代的一段对话。“你先写出要求，然后得到相应回答；你带着怀疑态度审视这段结果，提出更多细节并要求 AI 加以完善。”

西弗吉尼亚大学生物信息学核心设施负责人 Gangqing Hu 就通过这种迭代工作流程开发出一种名为 OPTIMAL 的新方法，帮助生物信息初学者们优化机器人提示。用户可以不断提交详细的提示词、测试回复，再向聊天机器人提供反馈以调整响应结果。“沟通是关键。”

南达科他州立大学生物信息学家 Xijin Ge 也建议，遇到困难时请尝试调整设置。例如，ChatGPT 当中的“温度”选项其实就是创造力控制旋钮——温度设定得越高，AI 就越是脑洞大开。“这有时候确实能解决问题。”

但 Ko 提醒称，实际情况没这么简单，必要时“用户还是得介入接管”。

拟人化

聊天机器人并不是人，但以这种方式跟它相处也可能有所帮助。Ge 建议“把 AI 当作暑期实习生”——就是那种努力进取、渴望被表扬但又因缺乏经验而经常犯错的大学生。

新西兰奥克兰大学计算机科学家 Paul Denny 建议尽量消除提示词中的歧义，并将问题拆分成一个个更小的部分。

另外，可以指示聊天机器人扮演某种角色，比如精通 Python 的生物学家。再就是指定需要使用的工具或编程库。Ko 表示这类操作可以帮助聊天机器人“进入正确的概率空间”，找到最可能符合提示要求的文本。

例如，Hu 在研究中就询问 ChatGPT：“作为一名精通 ChIP-Seq 数据分析的资深生物信息学家，请你协助我尽可能压缩代码数量。根据我的要求，你需要重置当前线程。收到请回复「是」。”如果可能，还请尽量提供起始代码、注释和预期结果。哥伦比亚密苏里大学计算机科学家 Dong Xu 表示“示例确实能帮助 ChatGPT 牢牢把握住正确的方向。”

拥抱变革

必须承认，大语言模型仍在不断发展、愈发强大。这对研究人员来说既是个好消息，也仍须对此保持警惕。提示词的长度不断增加，AI 模型也能做出更细微的响应。与之配套的新工具也在不断涌现，比如 Code Interpreter 插件就能让 ChatGPT 扮演数字数据分析师，供用户上传数据集、询问数据模式并下载结果。正如位 AI 博主所言，“这就像在直接跟数据对话，太酷了！”

结束语

现在的开发者几乎分成了使用和不使用 AI 辅助编程两个“派别”。

“我几乎总是通过向 ChatGPT 询问框架来开始我的任务。它给我框架，我据此进行调整和扩展，效果很好。”但也有开发者表示，“对我来说，它就像一只会说话的狗——不可思议但毫无用处。”

你对此持什么观点呢？欢迎在评论区留下你的想法。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/d41586-023-01833-0

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