计算机科学存在种族歧视问题:这些研究人员想要解决这个问题

胡安·吉尔伯特(Juan Gilbert)在上世纪90年代攻读计算机科学博士学位时感到孤独。这是一种熟悉的感觉，伴随着他的整个大学岁月，作为一个普通的学生和他的家庭中第一个接受高等教育。

但在美国最大的学术机构之一俄亥俄州立大学哥伦布分校(Ohio State University in Columbus)攻读博士学位期间，还有另一件事让他倍感压力。尽管这所大学规模庞大，但在计算机科学研究生课程和系里的教员中，没有一个人长得像他。

“直到高中毕业十多年后，我才在计算机科学领域看到另一个黑人，”吉尔伯特说。

他打算完全离开这个领域，直到另一所大学的一位黑人教授鼓励他去找另一个项目。

吉尔伯特转学到俄亥俄州的辛辛那提大学，在那里他和其他黑人博士生建立了一个社区。但当他加入阿拉巴马州奥本大学(Auburn University)的计算机科学系时，他的“灵光一闪”时刻到来了。在奥本大学，计算机科学系还有一名黑人教员和两名黑人博士生。这让他明白了一件他认为应该是很明显的事情:在全国各地，有像他一样的黑人博士，他们和他一样在孤独中挣扎，和他一样忍受着轻微的冒犯，和他一样在与辞职的冲动作斗争。

认识到这一点后，他承诺帮助为黑人学生创造一个更有支持力和包容性的计算机科学环境，并作为位于盖恩斯维尔的佛罗里达大学计算机与信息科学与工程系主任继续这项工作。他认为，这就是为什么哈佛大学在授予黑人学生计算机科学博士学位的数量上名列前茅，也是为什么它在美国所有白人占主导地位的大学中计算机科学黑人教员所占比例最大的原因。

为什么多样性很重要

在许多国家，计算机科学和科学、技术、工程和数学(STEM)学科存在多样性差距。这个问题在美国尤为严重，因为美国在研发上的投入比其他任何国家都要多得多，而且很多大型科技公司都在美国。尽管美国在计算机科学领域处于全球领先地位，但长期以来，美国一直在努力增加该领域的多样性。

计算机职业是美国增长最快的就业部门之一，美国劳工统计局预计，该领域的工作岗位增长速度将是平均水平的三倍，而且比STEM领域的许多其他领域都快。但在计算机行业，黑人、拉丁裔和土著人口的比例仍然偏低。黑人和西班牙裔占美国劳动力的13%和18%，但他们在计算机行业的工作岗位分别只占7%和8%。(美国政府认为“西班牙裔或拉丁裔”是一个种族，西班牙裔或拉丁裔的人可以是任何种族。)

大学的多样性差距正在扩大。在美国大学授予的学士学位中，黑人学生获得计算机科学学位的比例已经从2013年的11%以上下降到2020年的不到9%(见“计算损失”)。

吉尔伯特说，这是一个问题，因为计算机科学现在是一切的基础。

他说:“医疗、交通、教育、金融，凡是你能想到的领域，都有计算。”“最近的报告发现，当缺乏多样性时，计算实现可能会产生偏见，以非常戏剧性的方式不成比例地影响某些(边缘化)人群。”

这种信念也驱使着北卡罗莱纳州达勒姆市杜克大学的电子和计算机工程师Shaundra Daily。她说:“当你把人们排除在思想、设计、开发和政策之外——以及确保我们拥有公平技术的所有重要方面——你最终得到的技术要么没有帮助，要么有效地伤害了少数群体。”

算法可能是最明显的例子。计算机科学专家说，它们应该在不受人类情感或偏见影响的情况下，对日常生活做出预测或复杂决策。

“所有的数据科学都是政治性的，”马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的计算机科学家James Mickens说。“很多工程师和非工程师都认为数学、科学和工程与价值观脱节，或者因为我们在处理数字，所以这些决策在道德上是中立的。这是不对的。”

米肯斯说，基于构建算法的人、它们是如何开发的以及它们是如何使用的，它们可以，有时也确实复制了它们被设计用来克服的偏见。

除了算法偏见的问题，企业还在为增加性别、种族和民族方面的多样性寻找经济原因。根据全球管理咨询公司麦肯锡(McKinsey and Company) 2020年的一份报告，“在盈利能力方面，最多元化的公司比以往任何时候都更有可能超过不多元化的公司”¹．米肯斯说，多元化的团队也更有生产力和创造力，并带来不同的视角。著名的是，非多元化团队给我们的安全带不是为孕妇设计的;面部识别软件不能识别或错误识别有色人种;以及无法识别深色皮肤行人的自动驾驶汽车。

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然而，根据一份2022年的报告，在过去几年里，科技行业对多样性的承诺和承诺很少²来自非营利组织卡普尔中心和总部位于马里兰州巴尔的摩的民权组织NAACP。报告指出，自2018年以来，技术岗位上的黑人人才比例仅增长了0.6%。

位于巴尔的摩的马里兰大学巴尔的摩县分校(UMBC)前校长弗里曼·赫拉博斯基(Freeman Hrabowski)因成功帮助来自弱势背景的学生进入STEM领域而享誉国际。2010-19年，UMBC在这一领域授予黑人学生的博士学位比其他任何美国大学都要多。

2011年，Hrabowski主持了国家科学、工程和医学科学院的一个小组，当时只有2.2%的自然科学和工程博士是黑人。他说，10年后，这个数字是2.3%。他说:“尽管采取了所有这些措施，我们仍然没有达到3%。我们没能移动指针，”Hrabowski说。

这些被大肆吹嘘的举措也未能使计算和技术工作部门多元化。赫拉博斯基今年在一家大型科技公司采访了约2000名员工。在这家公司，少数有色人种的员工做着他们的父母在50年前会做的那种卑微的工作。“在大多数情况下，他们都处于底层。他们不是专业人士。当我和他们交谈时，我一直很认真地重复我们现在都知道的事情，那就是在这些公司里有色人种太少了。”

Hrabowski, Daily和Gilbert是众多教育工作者和计算机科学家中的一员，他们致力于改变大学和科技公司中黑人和其他弱势少数群体的发展轨迹。他们对挑战持现实态度，但认为改变是至关重要的，也是可能的。

从哪里开始

Hrabowski说，学术界的结构性种族主义阻碍了美国应对一些最大挑战的能力。他表示，要解决甚至调解科技行业的多样性问题，学者和利益攸关方必须首先承认，然后面对从大学录取到招聘、招聘和晋升等各个方面的偏见。

说到在计算机科学领域取得成功，技术人才的输送渠道很早就开始了——机会和结果的差异也很早就开始了。许多来自代表性不足群体的学生，从他们的教育之旅开始，就在接触和获得计算机科学方面面临结构性和社会障碍(见“失踪的学生”)。卡普尔-全国有色人种协进会的研究报告称，近四分之一的黑人学生在家没有电脑或可靠的高速互联网，只有75%的黑人学生上的是提供计算机科学基础课程的学校。米肯斯说，这类课程对于提高毕业于STEM学位的人数至关重要。

他说:“人们总是谈论管道问题，但管道需要贯穿学生的整个学术生涯。”

亚历杭德拉·迪亚兹(Alejandra Diaz)很幸运，在马里兰州米德尔敦(Middletown)的高中就读计算机科学专业，但在1100名学生中，学生的多样性非常低。“我在所有的课程和计算机科学中都是少数。我也是唯一的女孩，”她回忆道。

她希望大学生活有所不同。UMBC之所以名列榜首，不仅是因为它的多样性，还因为它作为STEM强国的声誉。她被这所大学的三个精英科学奖学金全部录取。但迪亚兹说，她仍然会受到微冒犯，也会受到对自己能力的怀疑，她把这归因于自己是拉丁裔。

她说:“很多时候，我觉得我必须证明自己是平等的——主要是与我的同龄人和上层阶级相比。”“就像他们在解释一个概念，然后直接看着我说，‘你明白吗?’这非常令人沮丧。”

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来自代表性不足背景的学生经常报告说，他们感到被边缘化或被解雇。然而《每日报》说，很多时候，善意的顾问和课程让有色人种学生觉得他们是罪魁祸首。

“许多扩大计算机参与的努力试图改变学生，而不是他们的环境。他们只关注自己的缺陷和不足，而没有注意到自己所处的有害环境。这只会给他们带来创伤或失败，”戴利说。“我们必须从整体上考虑那些人为优秀学生创造了障碍的人、政策和做法，否则他们本可以茁壮成长。”

位于北卡罗来纳州格林维尔的东卡罗莱纳大学的信息和通信技术研究员Victor Mbarika说，让更多黑人和棕色人种的教授进入课堂将提高有色人种学生的保留率。但这种转变可能很难实现。在去年一项未发表的研究中，吉尔伯特调查了美国194个授予博士学位的计算机科学院系，发现在70个机构中只有106名黑人计算机科学教师，超过60%的大学在该领域没有任何黑人教师。

部分原因在于，许多黑人和西班牙裔计算机科学专业的学生在完成学士或硕士学位后离开了大学，实际上他们选择了工业界而非学术界。选择后者的人往往面临艰难的道路。根据美国大学教授协会(见go.nature.com/3mtyeej)分析的联邦数据，2018年，在美国公立和私立非盈利四年制大学中，黑人在终身教职和终身教职教员中所占比例不到6%，在全职教授中所占比例不到4%。

吉尔伯特从他的第一份教职工作开始就一直致力于改变这些数字。在国家科学基金会的资助下，他于2006年创立了计算科学非裔美国研究人员(AARCS)项目。其目的是通过网络、招聘和指导，增加计算机科学教育管道中获得终身教职的黑人博士和研究科学家职位的数量。

十多年前，佛罗里达大学(University of Florida)的计算机科学家凯拉·麦克马伦(Kyla McMullen)第一次参加AARCS会议时，她正在攻读博士课程的二年级。“作为一个学习计算机科学的黑人女性，我在我的课程中是如此的孤立，我没有得到很多肯定，但我遇到了所有这些人，就像一个元社区和一股新鲜空气。”

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尽管她是密歇根大学安娜堡分校第一个也是迄今为止唯一一个获得计算机科学与工程博士学位的黑人女性，也是今天全国1.5%的黑人女性终身教授之一，但麦克马伦比任何人都要把她的成功归功于吉尔伯特。麦克马伦说:“他是我今天有工作的原因。我们称他为计算机科学界的哈丽特·塔布曼!”

Mbarika说，计算机科学缺乏学术多样性并非美国独有。他也是开普敦大学的教授，开普敦大学是南非最古老的大学，也是撒哈拉以南非洲地区最古老的持续运营的大学。在种族隔离制度结束近30年后，巴巴里卡说，环顾校园会让你以为自己是在美国东海岸的一所常春藤盟校。“管理人员和教授主要是白人。虽然有一些黑人教官，但在大多数情况下，白人仍然在技术领域占据主导地位。”

的方式前进

吉尔伯特希望佛罗里达大学能成为其他学校在招收和留住黑人学生方面的榜样。在该校的162名计算机科学博士学生中，有18名(11%)是黑人——与其他以白人为主的机构相比，这个数字相当可观。根据一项纵向研究^3.在2004年至2009年的数千名美国大学生中，40%的黑人学生从STEM学科转到了其他领域，而白人学生的这一比例为29%。吉尔伯特在2020年进行了一项研究⁴该研究发现，在进入计算机科学博士课程的黑人和非裔美国学生中，只有不到50%的人能完成学业。他认为，孤立和缺乏支持是他们决定离开自己的项目的关键因素。

他说:“获得博士学位不是你一个人能完成的事情。”“有一个有代表性的良师益友是至关重要的，因为看到别人这么做是对你的鼓励，你也能做到。”

米肯斯和赫拉博斯基指出了创建一个支持性社区的重要性，并将来自弱势背景的学生与学习伙伴配对。Hrabowski说，在以白人为主的大学里，拥有一个相互帮助的合作环境对有色人种学生来说可能是一个很大的障碍，但这种支持可以产生巨大的差异。

成千上万的学生在被称为历史上黑人学院和大学(HBCUs)的107所美国机构中的一所找到了这种支持性的环境。近200年来，HBCUs一直是美国黑人追求高等教育的避风港。今天，拥有STEM学位的非裔美国人毕业生中有25%来自HBCUs。

这些机构还培养了不成比例的大量黑人博士生。Hrabowski列出了向黑人授予科学和工程博士学位的前50所大学的名单。在2010年至2019年期间，获得数学和计算科学黑人博士学位最多的8所学校中，有7所来自HBCUs。

仅从数字来看，根本没有足够的HBCUs来缩小种族差距。教育领袖们说，十分之九的黑人学生没有上HBCUs，所以其他毕业四分之三的STEM黑人学生的机构需要做更多的工作来招收和留住他们。

为大学预科学生提供支持的是美国国家科学基金会(US National Science Foundation)的一个名为全民计算机科学(CS for All)的项目，该项目旨在为所有学生扩大计算机科学的学习机会。该项目于2016年启动，投入1.2亿美元，承诺5年时间，帮助中学教师配备计算机科学课程。其他元素帮助5-14岁儿童的教师在课堂上融入计算机科学和计算思维，并使学区能够在所有年级创建计算通道。

Daily是两项旨在彻底改变学生环境的计划的一部分。一个是身份包容性计算教育联盟(Alliance for Identity inclusion Computing Education)，它为中学最后两年和大学前两年的计算机科学教育者提供培训活动和最佳实践等资源。它的目标是解决学术和专业计算环境中的系统不平等和不平等。

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杜克大学计算机科学家尼基·华盛顿(Nicki Washington)领导了另一项名为“计算机文化能力”(3C)研究员项目。这为学术界成员提供了提高计算多样性、公平性和包容性的培训。3C最初是为计算机专业的教师设计的，现在包括了其他学科，特别是那些关注计算或定量的学科。

戴利说:“我们的工作实际上是确保人们在文化上有足够的能力与不同身份的人进行互动。”“我们希望所有参与学生教育的人都能理解如何开发包容的学习环境。除非我们关注政策，否则我们所做的大多数事情将只是破碎系统上的创可贴。”

戴丽表示，她的股权工作具有挑战性、耗时、进展缓慢，但绝对必不可少。“当我爱上工程的时候，我并没有想过要做这个工作。我想造机器人!戴莱笑着说。“但根据我和我周围人的经历，我知道我不能只专注于此。我不能一边工作一边忽视这种情况。”

这些项目可以帮助像迪亚兹这样的人克服他们在学校和工作中经常遇到的消极态度和歧视。迪亚兹意识到，需要证明自己的感觉并没有消失，即使当她在马里兰州哥伦比亚市的航空航天和国防技术公司诺斯罗普·格鲁曼(Northrop Grumman)找到一份令人垂涎的网络情报分析师工作时也是如此。

她的第一份工作是在内部服务台工作。她记得有个打电话的人坚持要她重复几次自己的名字，并确认他打的号码是对的，最后才说，你听起来不像分析师。网络分析师绝大多数都是白人和男性，所以迪亚兹已经习惯了人们的质疑眼神，但她说自己从未被如此公然地质疑和解雇过。

她也明白代表的重要性，这也是她在UMBC担任计算机科学兼职职位的原因。“真正重要的是找到导师，或者看到像你一样的人在那些岗位上工作。有学生走过来对我说，‘你是我在计算机科学领域见过的第一个西班牙裔女教师。’我在那里，所以也许对像我这样的下一代学生来说，这不会是一个可怕的经历。”