计算机科学与技术的应用领域简述论文

《计算机科学引论》课程专题报告题目：计算机科学与技术的应用领域简述

目录

第一部分：计算思维的作用及其背景

1.为什么要讲述计算思维？

2.计算思维的设立背景是什么？

3.计算思维的概念？

第二部分：计算机科学与技术专业介绍

1.计算机科学与技术的课程

2.计算机科学与技术的培养目标

第三部分：计算机的应用领域

1.根据前两部分的介绍可以看出该专业同学的实际技能

2.具体的计算机应用领域

3.根据科幻电影的情节设想的未来的应用领域

计算机导论的作用及其背景

（1）为什么要讲述计算思维？

计算思维与计算机导论课程有紧密关系，计算思维的倡

导者卡耐基*梅隆大学计算机科学系主任周以真教授就

在该校开设了“计算思维导论”课程，作为计算机传业

学生的第一门课程。计算机导论是讲述计算思维。2007

年秋，周以真教授在CMU率先开设了“计算思维导论”。

2008年6月，对CS2001（CC2001）进行中期审查的报

告（CS2001 Interim Review）(草案)中将“计算思维”

与“计算机导论”课程绑定在一起，明确要求“计算机

导论”课程讲授计算思维的本质。巧合的是，本课程与

周以真倡导的“计算思维导论”课程异曲同工，讲授的

都是计算机学科的本质。若用“思想与方法”代替“基

础概念”，计算思维又可以解释为采用计算机科学的思

想与方法进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解

等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。经过十几

年的教学实践，美国这一教学理念已被国内相当多的人

接受，而从计算思维，或者说从更为具体的学科思想方

法这一层面讲授计算机科学，更是的道理越来越多的人

的支持。计算推动着人类科技的进步，影响这各门学科

的发展，并产生了一系列的新兴学科，如计算生物学、计算物理学、计算化学、计算经济学、计算社会学、计

算地质学、计算气象学等。计算机科学对于生物学的贡

献绝不限于能够在海量时序数据中搜索寻找模式规律，而是最终希望能够通过数据结构和算法-----计算的抽

象和方法-----解释生命的奥秘。这足以看出计算思维

的重要性。而在大学里，特别是国际现代化转型期的中

国大学，应该早些接触这些问题，为自己的科学素质的

更好地提升做铺垫。（以上文字采自于《计算机科学导

论---思想与方法》）

（2）计算思维的设立背景是什么？

计算思维的提出与美国总统信息技术咨询委员会2005

年6月提交的报告《计算机科学：确保美国竞争力》密

切相关。

《计算科学：确保美国竞争力》报告不仅对美国的科技

与教育发展具有十分重要的战略意义，对中国而言，也

有相当的借鉴作用。

报告开篇写道，大约在半个世纪前，苏联成功地发射了

世界第一颗人造卫星，撼动了美国在政治与科技上的领

导地位，促使美国在科学、工程和技术领域进行全面的

改革。报告认为，如今美国又一次面临着挑战，这一次

的挑战比以往更加广泛、复杂，也更具长期性。报告认

为，美国买没有认识到计算科学在社会科学、生物医学、工程研究、国际安全，以及工业改革中的中心位置。报

告认为，这种认识不足以将危及美国的科学领导地位、经济竞争力以及国家的安全。报告建议，将计算科学长期置于国家科学与技术领域的中心领导地位。

报告给出了两个重要结论：

（1）虽然计算本身也是一门学科，但是其具有促进其他学科发展的作用。

（2）21世纪科学上最重要的、经济上最有前途的研究前沿都有可能通过熟练地掌握先进的计算技

术和运用计算机而得到解决。

计算思维就是在这个背景下提出，并成为被美国CPATH 计划、美国国家科学基金“计算是能的科学发现与技术创新”国家重大计划采用的一个重要的核心概念。

(3)计算思维的概念？

2006年3月，周以真教授在国际著名计算机杂志上发表了"计算思维"一文，给出了计算思维一个总的定义，该定义被国际学术界广泛采用。计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解.系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。为便于理解，文中有给出了计算思维更详细的7种描述和六大特征。

(1)计算思维是通过约简，嵌入，转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎么解决的思维方法。

(2)计算思维是一种递归思维，是一种把代码译成数据又能将数据译成代码的方法，是一种多维分析推广的类型检查方法。

(3)计算思维是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注点分离的方法。

(4)计算思维是一种选择适合的方式去陈述一个问题，或对一个问题的相关问题建模使其易于处理的思维方法。

(5)计算思维是按照预防，保护及通过亢余，容错，纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复样的一种思维方式。(6)计算思维是利用启发式推理寻求解答，既在不确定情况下的规划，学习和调度的思维方式。

(7)计算思维是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行折中的思维方式。

6大特征

(1)概念化，不是程序化。计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维以为着远远不仅局限于能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思维。

(2)根本的，不是刻板的功能。根本技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。

(3)人的，不是计算机的思维。

(4)数学和工程思维的互补与融合。

(5)是思想，不是人造品。