20141001-计算机专业导论第1讲-计算机-计算-计算思维

计算经济学 计算统计学 计算金融学
人计算 机 -计 算 业务
生物计算 计算生物学 自 计算语言学
量子计算/ 光子计算
计算/求解 的自然化
智能计算 纳米计算 神经计算
抽象
模型 语言 协议
自动化
的 受 果 接 所 及结 企业计算 然 算 自 / 计算工程学 会 现计 社 用 式体 服务计算 形 云计算
系统 编解 码器
计算机、计算与计算思维 课程引语及本讲学习什么?
战德臣 教授
高度决定视野、角度改变观念、尺度把握人生
----某广告词
专业：计算机科学与技术？
为什么要学？
战德臣
哈尔滨工业大学 教授.博士生导师 教育部大学计算机课程教学指导委员会委员
OK ZhanDC
Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services, Harbin Institute of Technology
战德臣 教授
n
n2
0 1 2 3 4 5
0 1 4 9 16 25 1 3 5 7 9 2 2 2 2
仅需能够进行加法运算 和减法运算； 其他运算可通过组合加 法与减法运算来实现； 例如: 乘方运算? 多项式运算? 初始值不一样，计算的 多项式也是不一样的；
(n+1)2 = n2 + n + n
人-计算与机器-计算? (1) “人”计算与“机器”计算的差别?
战德臣 教授
例如：求ax2+bx+c=0的根 人-求解
人进行计算： 一条规则可能很复杂, 但计算 量却可能很小 人需要知道具体的计算规则 特定规则，只能求: a1x2+a2x=c 机器-自动计算： 每条规则可能很简单, 但计算 量却很大 机器也可以采用人所使用的 计算规则 一般性的规则，可以求任意: a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
机器-求解 (1)从-n到n，产 生x的每一个整 数值； (2)将其依次代 入到方程中计 算; (3)如果其值使 方程式成立， 则即为其解； 否则不是
利用上述公式 计算得到x值
人-计算与机器-计算? (2)基本计算规则 vs. 程序 vs. 机器? 一阶差分 n = n2-(n-1)2 二阶差分 n = n - n-1
递归
怎样学？
战德臣
哈尔滨工业大学 教授.博士生导师 教育部大学计算机课程教学指导委员会委员
OK ZhanDC
Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services, Harbin Institute of Technology
计算机专业导论
战德臣
哈尔滨工业大学 教授.博士生导师 教育部大学计算机课程教学指导委员会委员
OK ZhanDC
Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services, Harbin Institute of Technology
Robotics Machine Learning s istic Systems AI Natural Language
al Hardware erin g
Lingu
计算思维
y Ps olo h c gy
A rt
Design Security
HCI：Human Computer Interaction Graphics
机， 物物
机-
网络 化
计算机计算机科学计算科学
物联网; 知识网; 服务网; 社会网 互联网： 局域网/广 信息网络/ 域网：机 广义资源 器网络 网络 冯. 诺 依曼机 与数据库 数据仓库
个人计 算环境
编译器
社会计算 计算广告学 媒体计算
数据 事务管理 数据分析与 数据聚集 化
与大数据
0和1
程序
计算物理学 计算化学 计算经济学 计算金融学 计算统计学 智能计算 神经计算 感知计算
怎样学? (2)贯通的知识才是思维?
战德臣 教授
表层 意义
深层 意义
集成 意义
知识
知识的贯通-
思维
语义符号化 符号计算化 计算0(和)1化 0(和) 1自动化 分层构造化 构造集成化；
社会/自然现象 逻辑 二进制 电路 集成电路 计算机
2 2 2 2
3 16 4 25 5 36
人-计算与机器-计算? (2)基本计算规则 vs. 程序 vs. 机器?
战德臣 教授
n nplus1
square_ square_ square_ alpha_ alpha_n beta_n nminus1 nminus1 n
2
9
4 9 16 25 36
1 4 9 16 25
本讲学习什么?
---计算机、计算与计算思维
战德臣
哈尔滨工业大学 教授.博士生导师 教育部大学计算机课程教学指导委员会委员
OK ZhanDC
Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services, Harbin Institute of Technology
3 5 7 9
1 3 5 7 9
2 2 2 2
3 16 4 25 5 36
机器自动计算需要解决的问题？
战德臣
哈尔滨工业大学 教授.博士生导师 教育部大学计算机课程教学指导委员会委员
OK ZhanDC
Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services, Harbin Institute of Technology
1、程序是如何被机器自动执行的：程序vs.系统? 2、如何编写机器可以执行的程序：语言vs.编译? 3、怎样构造求解问题的算法：问题算法程序?
学什么? (2)计算(机)科学有哪些计算思维需要学习?
社会/自然 的计算化 算法 移动计算 云计算 环境 并行分 布环境 系统
战德臣 教授
的 然现 表 达 象的 计算物理学 与 推 计算 计算化学 演
人-计算与机器-计算? (2)基本计算规则 vs. 程序 vs. 机器?
战德臣 教授
n nplus1
square_ square_ square_ alpha_ alpha_n beta_n nminus1 nminus1 n
2
9
4 9 16 25 36
1 4 9 16 25
3 5 7 9
1 3 5 7 9
自动计算需要解决的问题? (1)自动计算需要解决的问题?
战德臣 教授
计算
机器 计算
程序?
程序自 动执行?
数据 计算 规则 ax2+bx+c=0
怎样学? (0)本门课程与其它课程的关系示意
社会/自 然问题
战德臣 教授
集合论与图论
…… 图的性质及证明 树的性质及证明 关系的性质及证明
数据结构
…… 图的存储与操纵 树的存储与操纵 链表的存储与操纵
算法设计与分析
…… 分治法 贪心法 动态规划法
然问题的 结果
计算机专业导论 社会/自 大学计算机-计算思维导论
学什么? (1)课程内容组织的基本脉络?
1、针对具体的自然/社会问题如何计算? 2、计算如何与社会/自然进行融合?
战德臣 教授
自然/社 会问题
计算
自然/社会 问题的求 解结果
人-计算
机器-自动 计算
机器-难于 计算
1、可求解 vs.难求解? 2、如何降低计算量：计算vs.算法? 3、怎样研究算法?
第1讲 计算机、计算与计算思维
战德臣
哈尔滨工业大学 教授.博士生导师 教育部大学计算机课程教学指导委员会委员
OK ZhanDC
Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services, Harbin Institute of Technology
战德臣 教授
人-计算与机器-计算? (2)基本计算规则 vs. 程序 vs. 机器?
战德臣 教授
/*类C语言表达的计算规则—程序 Main() { int k, n, square_nminus1,square_n, alpha_nminus1, alpha_n, beta_n; input k; square_nminus1=1; square_n=4; alpha_nminus=1; for n=2 to k-1 { alpha_n = square_n – square_nminus1; beta_n = alpha_n – alpha_nminus1; square_nplus1 = square_n + alpha_n + beta_n; square_nminus1 = square_n; square_n = square_nplus1; alpha_nminus1 = alpha_n; } output square_n; }
怎样学? (1)知识构建次序
社会计算 计算语言学 计算广告学
嵌入计算 移动计算 普适计算
企业计算 服务计算 云计算
战德臣 教授
符号化-计算化自动化(0和1) 构造之基本 组合-抽象与 自动化手段：迭代 构造：程序 与递归 与系统 抽象
计算农林学
面向某类学科 /方向的计算 …计算或计算…
计算生物学 医药学计算
为什么要学? (1)为什么要学习计算机科学与技术专业?
战德臣 教授
为什么要学? (2)为什么要学本门课程？
战德臣 教授
理论 实验 思维E ElectricService Computing 思维
ngin e
Distributed Systems Networking
Soc ics iolo t s i t g S er v a y iceo & Database & Data mining St logy
Theory
Biology 创造性思维 Comp. Economics
Geometric Comp.
Comp. Bio.
Eco nom
ics
Algorithms
复合性思维
学什么？
战德臣
哈尔滨工业大学 教授.博士生导师 教育部大学计算机课程教学指导委员会委员
OK Zh百度文库nDC
Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services, Harbin Institute of Technology
思维：好奇、思考、联想、贯通
人-计算与机器-计算？
战德臣
哈尔滨工业大学 教授.博士生导师 教育部大学计算机课程教学指导委员会委员
OK ZhanDC
Research Center on Intelligent Computing for Enterprises & Services, Harbin Institute of Technology
怎样学? (3)知识 vs. 思维 vs. 能力?
视野： 宽度---知识面宽，前沿性 深度---贯通性，深入性
企业资源规划 与供应链管理
战德臣 教授
能力
(Ability & Capability)
知识与视野拓展 Knowledge Expansion
云计算与云服务
打通知识脉络， 融贯各门课程， 内功强化基础， 外功灵活应变。
技能：练习，练习，… …
知识/技能
(Technique/Skill)
训练与掌握 Training
计算机语言 与程序设计
数学建模 或 非数学建模
数据库
思维
(Thought/Thinking)
启发与理解 Understanding
大学计算机 计算机专业导论 (计算思维导论)
•能力----内功(贯通的脉络) •实践----锻炼,使脉络贯通 •思维----脉络(穴位链) •知识----穴位
人-计算与机器-计算? (2)基本计算规则 vs. 程序 vs. 机器? /*类C语言表达的计算规则—程序 Main() { int k, n, square[ ], alpha[ ], beta[ ]; input k; 输入不同的初 square[0]=0; 始值便可计算 square[1]=1; 不同的一元二 square[2]=4; 次多项式的值 alpha[1] = 1; for n=2 to k-1 { alpha[n] = square[n] - square[n-1]; beta[n] = alpha[n] - alpha[n-1]; square[n+1] = square[n] + alpha[n] + beta[n]; } output square[k]; }