使用ChatGPT o1-preview 进行软件开发：一种 Brain-Spans （认知跨度）的方法

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随着人工智能技术的不断进步，ChatGPT o1 - preview （OpenAI o1：AI 推理的新时代）等语言模型为软件开发带来了新的机遇。今天我们来分享一种基于Brain-Spans （认知跨度）理论的软件开发方法，结合与 ChatGPT o1 - preview 的协作实践，展示其在实际项目中的应用与优势。

ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", "Source Han Sans CN", sans-serif, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji";font-size: 15px;line-height: 1.7;color: rgb(5, 7, 59);letter-spacing: normal;text-align: start;background-color: rgb(253, 253, 254);">一、ChatGPT o1-preview简介

ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", "Source Han Sans CN", sans-serif, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji";font-size: 15px;line-height: 1.7;color: rgb(5, 7, 59);letter-spacing: normal;text-align: start;background-color: rgb(253, 253, 254);">ChatGPT是OpenAI推出的一款强大的自然语言处理模型，而ChatGPT o1-preview则是其早期版本之一，专注于代码生成和软件开发相关的任务。该模型能够理解复杂的编程指令，提供高质量的代码片段，并能在与开发者交互的过程中不断学习和优化输出。ChatGPT o1-preview（OpenAI o1：AI 推理的新时代）的引入，标志着软件开发领域向更加智能化、高效化的方向迈进。

ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", "Source Han Sans CN", sans-serif, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji";font-size: 15px;line-height: 1.7;color: rgb(5, 7, 59);letter-spacing: normal;text-align: start;background-color: rgb(253, 253, 254);">二、Brain - Spans 理论概述

Yehonathan Sharvit 提出的 Brain - Spans 理论涵盖了记忆、注意力和结构三个关键方面。在软件开发中，尊重这些认知跨度对于理解和操作代码至关重要。

ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", "Source Han Sans CN", sans-serif, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji";font-size: 15px;line-height: 1.7;color: rgb(5, 7, 59);letter-spacing: normal;text-align: start;background-color: rgb(253, 253, 254);font-weight: bold;">
ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", "Source Han Sans CN", sans-serif, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji";font-size: 15px;line-height: 1.7;color: rgb(5, 7, 59);letter-spacing: normal;text-align: start;background-color: rgb(253, 253, 254);">1、记忆跨度

ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", "Source Han Sans CN", sans-serif, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji";font-size: 15px;line-height: 1.7;color: rgb(5, 7, 59);letter-spacing: normal;text-align: start;background-color: rgb(253, 253, 254);">
ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", "Source Han Sans CN", sans-serif, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji";font-size: 15px;line-height: 1.7;color: rgb(5, 7, 59);letter-spacing: normal;text-align: start;background-color: rgb(253, 253, 254);">开发者在处理代码时，需要记住变量的定义、函数的功能等信息。如果代码过于复杂或缺乏合理的组织，会超出人类的记忆容量，导致理解困难。例如，在大型项目中，过多的全局变量或复杂的函数嵌套会使开发者难以追踪代码的执行流程。

ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", "Source Han Sans CN", sans-serif, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji";font-size: 15px;line-height: 1.7;color: rgb(5, 7, 59);letter-spacing: normal;text-align: start;background-color: rgb(253, 253, 254);font-weight: bold;">
2、注意力跨度

开发者的注意力集中在特定的任务或代码片段上的能力有限。当代码中存在过多的无关信息或复杂的逻辑跳转时，容易分散注意力，降低开发效率。比如，在阅读一段充斥着大量注释或格式混乱的代码时，开发者很难保持专注并准确理解代码意图。

3、结构跨度

代码的结构应该清晰明了，符合人类的认知模式。良好的结构有助于开发者快速定位功能模块、理解模块之间的关系。例如，遵循单一职责原则和模块化设计的代码，其结构更易于理解和维护。

三、基于 Brain - Spans 的软件开发方法

1、迭代式交互风格

提出初始想法：在项目开始时，向 ChatGPT o1 - preview 提出一个大致的需求，如创建一个具有特定功能的 Windows GUI 应用程序，包括文本编辑器、下拉菜单等功能。这是开发的起点，明确了项目的方向。
逐步细化与探索：根据 ChatGPT 的回复，选择有价值的想法进行深入探讨。例如，在收到 ChatGPT 关于如何实现菜单功能的代码建议后，进一步询问如何优化菜单的布局或添加特定的交互行为。通过不断地提问、选择和改进，逐步完善功能需求。
重复迭代过程：在整个开发过程中，不断重复上述细化和探索的步骤。每次迭代都基于上一次的结果，逐步逼近最终的理想解决方案。

2、明确的上下文管理

在与 ChatGPT o1 - preview 交互过程中，清晰地传达项目的上下文信息。例如，在将现有 Visual Studio 控制台应用程序转换为 Windows GUI 应用程序时，明确告知 ChatGPT 当前项目的架构、使用的技术栈以及已有的代码结构。这样可以避免 ChatGPT 给出不适用的建议，提高回复的准确性。
当遇到问题时，如文中测试应用程序时出现的文件路径错误和性能不稳定问题，将相关的错误信息、代码片段以及之前的操作步骤一并提供给 ChatGPT。这有助于 ChatGPT 更好地理解问题的背景，从而给出更有针对性的解决方案。

3、尊重认知边界

任务分解：将复杂的软件开发任务分解为小的、功能明确的模块。例如，将整个 Windows GUI 应用程序的开发分解为界面设计、菜单功能实现、文本处理等子任务，每个子任务在单独的提示中与 ChatGPT 讨论，使其能够在有限的认知范围内提供有效的解决方案。
避免复杂抽象：尽量使用 ChatGPT 能够理解的通用抽象概念，避免过度使用自定义的、未明确解释的术语或复杂的设计模式。在代码注释中，使用清晰、易懂的描述，便于 ChatGPT 理解代码意图，同时也提高了代码的可读性。
协同改进命名和注释：与 ChatGPT 共同迭代代码中的函数命名和注释，使其更具描述性。例如，在处理文本分析功能时，与 ChatGPT 一起优化函数名，使其准确反映函数的功能，如将一个通用的 “process_text” 函数更名为 “analyze_text_sentiment”，同时添加详细的注释解释函数的输入、输出和主要逻辑。

四、项目实践案例分析

1、Windows GUI 应用程序开发

项目启动与需求提出：最初向 ChatGPT o1 - preview 提出扩展 Visual Studio C++ Windows GUI 应用程序的需求，包括添加文本编辑器、下拉菜单（如 “Get Text” 和 “Process” 菜单及其子菜单）以及相应的功能（如从剪贴板或文件获取文本、处理文本情感分析等）。
代码实现与问题解决

1）ChatGPT 提供了初始的代码框架，但在配置 Visual Studio Solution 时出现了一些问题，如假设创建新的 Windows GUI 项目而非基于现有项目进行转换。开发者通过手动创建新项目并让 ChatGPT 更新代码，解决了部分问题。
2）在代码构建过程中，ChatGPT 修改的源文件导入了不存在的头文件，开发者通过提示 ChatGPT 解决了这个疏忽。
3）测试阶段出现了文件路径错误，ChatGPT 通过提供可能的原因清单，帮助开发者确定是由于新 Windows GUI 客户端改变工作目录导致相对路径失效。随后，开发者计划使用绝对路径重新实现相对路径，但 ChatGPT 基于对 Windows API 的深入理解，提出添加 OFN_NOCHANGEDIR 标志的更好解决方案，避免了不必要的改动。

性能优化
1）发现系统性能不稳定后，ChatGPT 通过升级核心服务器函数的日志记录，帮助开发者确定瓶颈为远程调用 OpenAI API 的延迟问题。
2）ChatGPT 建议并提供了代码更改，通过批处理和缓存对 OpenAI API 的嵌入请求，有效解决了性能问题。

2、数据可视化功能添加

开发者希望为工具添加基于浏览器的可视化功能，以便用户更好地查看分析结果。通过向 ChatGPT 提出更新服务器的需求，ChatGPT 实现了一个新的 REST 端点（/visualize），能够缓存分析结果并在调用时返回最后一次分析结果的图像（以图表形式）。这一功能的添加提升了工具的用户体验，使分析结果更加直观。

五、软件开发过程中的注意事项

1、理解 AI 的训练局限性

ChatGPT o1 - preview 在训练过程中接触到的模式和示例会影响其回答。如果它总是倾向于某些特定的解决方案，可能并非是最优解，而是其训练数据中常见的模式。开发者需要意识到这一点，并在必要时引导它尝试其他方法，但也要准备好应对可能出现的风险，因为这些非传统方法可能缺乏足够的训练支持。

2、主动 “倾听” AI 的建议

在与 ChatGPT 交互时，要认真对待它的回复，从中获取有价值的信息。即使某些建议不能直接使用，也可能启发开发者找到更好的解决方案。例如，ChatGPT 提供的解决文件路径问题的思路，虽然最初没有直接指向正确答案，但引导开发者进一步思考和排查问题。

3、持续学习与适应

随着技术的不断发展，ChatGPT 等 AI 模型也在不断进化。开发者需要持续学习新的交互技巧和最佳实践，以更好地利用 AI 的能力。同时，也要不断提升自己的编程技能和领域知识，以便在协作中发挥更大的作用。

Brain-Spans方法论是一种基于认知跨度假说的软件开发方法，旨在通过融合人类直觉与AI的结构化推理来提升开发效率与质量。使用ChatGPT o1-preview进行软件开发时，我们可以遵循这一方法论，通过明确需求与任务分解、选择性精炼与代码生成、同行评审与问题解决以及尊重认知跨度与故事讲述等步骤来构建高质量的软件产品。