計(jì)算機(jī)科學(xué)（一門科學(xué)領(lǐng)域）

科學(xué)領(lǐng)域

作為一個(gè)學(xué)科，計(jì)算機(jī)科學(xué)涵蓋了從算法的理論研究和計(jì)算的極限，到如何通過(guò)硬件和軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算系統(tǒng)。CSAB（以前被叫做Computing Sciences Accreditation Board），由Association for Computing Machinery（ACM）和IEEE Computer Society（IEEE-CS）的代表組成，確立了計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科的4個(gè)主要領(lǐng)域：計(jì)算理論，算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，編程方法與編程語(yǔ)言，以及計(jì)算機(jī)元素與架構(gòu)。CSAB還確立了其它一些重要領(lǐng)域，如軟件工程，人工智能，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并行計(jì)算，分布式計(jì)算，人機(jī)交互，機(jī)器翻譯，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，操作系統(tǒng)，以及數(shù)值和符號(hào)計(jì)算。

簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)科學(xué)（英語(yǔ)：computer?science，有時(shí)縮寫為CS）是系統(tǒng)性研究信息與計(jì)算的理論基礎(chǔ)以及它們?cè)谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用的實(shí)用技術(shù)的學(xué)科。它通常被形容為對(duì)那些創(chuàng)造、描述以及轉(zhuǎn)換信息的算法處理的系統(tǒng)研究。計(jì)算機(jī)科學(xué)包含很多分支領(lǐng)域；有些強(qiáng)調(diào)特定結(jié)果的計(jì)算，比如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；而有些是探討計(jì)算問(wèn)題的性質(zhì)，比如計(jì)算復(fù)雜性理論；還有一些領(lǐng)域?qū)Ｗ⒂谠鯓訉?shí)現(xiàn)計(jì)算，比如編程語(yǔ)言理論是研究描述計(jì)算的方法，而程序設(shè)計(jì)是應(yīng)用特定的編程語(yǔ)言解決特定的計(jì)算問(wèn)題，人機(jī)交互則是專注于怎樣使計(jì)算機(jī)和計(jì)算變得有用、好用，以及隨時(shí)隨地為人所用。

主條目：理論計(jì)算機(jī)科學(xué)

廣義的理論計(jì)算機(jī)科學(xué)包括經(jīng)典的計(jì)算理論和其它專注于更抽象、邏輯與數(shù)學(xué)方面的計(jì)算。

主條目：計(jì)算理論

按照Peter J. Denning的說(shuō)法，計(jì)算機(jī)科學(xué)的最根本問(wèn)題是“什么能夠被有效地自動(dòng)化？”計(jì)算理論的研究就是專注于回答這個(gè)根本問(wèn)題，關(guān)于什么能夠被計(jì)算，去實(shí)施這些計(jì)算又需要用到多少資源。為了試圖回答第一個(gè)問(wèn)題，遞歸論檢驗(yàn)在多種理論計(jì)算模型中哪個(gè)計(jì)算問(wèn)題是可解的。而計(jì)算復(fù)雜性理論則被用于回答第二個(gè)問(wèn)題，研究解決一個(gè)不同目的的計(jì)算問(wèn)題的時(shí)間與空間消耗。

著名的“P=NP?”問(wèn)題，千禧年大獎(jiǎng)難題之一，是計(jì)算理論的一個(gè)開(kāi)放問(wèn)題。

主條目：信息論和編碼理論

信息論與信息量化相關(guān)，由Claude E. Shannon創(chuàng)建，用于尋找信號(hào)處理操作的根本極限，比如壓縮數(shù)據(jù)和可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與通訊。編碼理論是對(duì)編碼以及它們適用的特定應(yīng)用性質(zhì)的研究。編碼（code）被用于數(shù)據(jù)壓縮，密碼學(xué)，前向糾錯(cuò)，也被用于網(wǎng)絡(luò)編碼。研究編碼的目的在于設(shè)計(jì)更高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸方法。

算法指定義良好的計(jì)算過(guò)程，它取一個(gè)或一組值作為輸入，經(jīng)過(guò)一系列定義好的計(jì)算過(guò)程，得到一個(gè)或一組輸出。算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，也是許多其他計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。算法主要包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算幾何、圖論等。除此之外，算法還包括許多雜項(xiàng)，如模式匹配、部分?jǐn)?shù)論等。

主條目：程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言理論

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言理論是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，主要處理程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、分析、描述和分類，以及它們的個(gè)體特性。它屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科，既受影響于也影響著數(shù)學(xué)、軟件工程和語(yǔ)言學(xué)。它是公認(rèn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)分支，同時(shí)也是活躍的研究領(lǐng)域，研究成果被發(fā)表在眾多學(xué)術(shù)期刊，計(jì)算機(jī)科學(xué)以及工程出版物。

主條目：形式化方法

形式化方法是一種特別的基于數(shù)學(xué)的技術(shù)，用于軟件和硬件系統(tǒng)的形式規(guī)范、開(kāi)發(fā)以及形式驗(yàn)證。在軟件和硬件設(shè)計(jì)方面，形式化方法的使用動(dòng)機(jī)，如同其它工程學(xué)科，是通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)分析便有助于設(shè)計(jì)的可靠性和健壯性的期望。但是，使用形式化方法會(huì)帶來(lái)很高的成本，意味著它們通常只用于高可靠性系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中安全或保安（security）是最重要的。對(duì)于形式化方法的最佳形容是各種理論計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)種類的應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)邏輯演算，形式語(yǔ)言，自動(dòng)機(jī)理論和形式語(yǔ)義學(xué)，此外還有類型系統(tǒng)、代數(shù)數(shù)據(jù)類型，以及軟件和硬件規(guī)范和驗(yàn)證中的一些問(wèn)題。

主條目：并行性和分布式計(jì)算

并行性（concurrency）是系統(tǒng)的一種性質(zhì)，這類系統(tǒng)可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)可能互相交互的計(jì)算。一些數(shù)學(xué)模型，如Petri網(wǎng)、進(jìn)程演算和PRAM模型，被創(chuàng)建以用于通用并發(fā)計(jì)算。分布式系統(tǒng)將并行性的思想擴(kuò)展到了多臺(tái)由網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)。同一分布式系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)擁有自己的私有內(nèi)存，它們之間經(jīng)常交換信息以達(dá)到一個(gè)共同的目的。

主條目：數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)是為了更容易地組織、存儲(chǔ)和檢索大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)管理，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)模型和查詢語(yǔ)言來(lái)存儲(chǔ)、創(chuàng)建、維護(hù)和搜索數(shù)據(jù)。

盡管計(jì)算機(jī)科學(xué)（computer science）的名字里包含計(jì)算機(jī)這幾個(gè)字，但實(shí)際上計(jì)算機(jī)科學(xué)相當(dāng)數(shù)量的領(lǐng)域都不涉及計(jì)算機(jī)本身的研究。因此，一些新的名字被提議出來(lái)。某些重點(diǎn)大學(xué)的院系傾向于術(shù)語(yǔ)計(jì)算科學(xué)（computing science），以精確強(qiáng)調(diào)兩者之間的不同。丹麥科學(xué)家Peter Naur建議使用術(shù)語(yǔ)"datalogy"，以反映這一事實(shí)，即科學(xué)學(xué)科是圍繞著數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理，而不一定要涉及計(jì)算機(jī)。第一個(gè)使用這個(gè)術(shù)語(yǔ)的科學(xué)機(jī)構(gòu)是哥本哈根大學(xué)Datalogy學(xué)院，該學(xué)院成立于1969年，Peter Naur便是第一任教授。這個(gè)術(shù)語(yǔ)主要被用于北歐國(guó)家。同時(shí)，在計(jì)算技術(shù)發(fā)展初期，《ACM通訊》建議了一些針對(duì)計(jì)算領(lǐng)域從業(yè)人員的術(shù)語(yǔ)：turingineer，turologist，flow-charts-man，applied meta-mathematician及applied epistemologist。三個(gè)月后在同樣的期刊上，comptologist被提出，第二年又變成了hypologist。術(shù)語(yǔ)computics也曾經(jīng)被提議過(guò)。在歐洲大陸，起源于信息（information）和數(shù)學(xué)或者自動(dòng)（automatic）的名字比起源于計(jì)算機(jī)或者計(jì)算（computation）更常見(jiàn)，如informatique（法語(yǔ)），Informatik（德語(yǔ)），informatika（斯拉夫語(yǔ)族）。

著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家Edsger Dijkstra曾經(jīng)指出：“計(jì)算機(jī)科學(xué)并不只是關(guān)于計(jì)算機(jī)，就像天文學(xué)并不只是關(guān)于望遠(yuǎn)鏡一樣。”（"Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes."）設(shè)計(jì)、部署計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常被認(rèn)為是非計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科的領(lǐng)域。例如，研究計(jì)算機(jī)硬件被看作是計(jì)算機(jī)工程的一部分，而對(duì)于商業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研究和部署被稱為信息技術(shù)或者信息系統(tǒng)。然而，現(xiàn)如今也越來(lái)越多地融合了各類計(jì)算機(jī)相關(guān)學(xué)科的思想。計(jì)算機(jī)科學(xué)研究也經(jīng)常與其它學(xué)科交叉，比如心理學(xué)，認(rèn)知科學(xué)，語(yǔ)言學(xué)，數(shù)學(xué)，物理學(xué)，統(tǒng)計(jì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)。

計(jì)算機(jī)科學(xué)被認(rèn)為比其它科學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)的聯(lián)系更加密切，一些觀察者說(shuō)計(jì)算就是一門數(shù)學(xué)科學(xué)。早期計(jì)算機(jī)科學(xué)受數(shù)學(xué)研究成果的影響很大，如Kurt G?del和Alan Turing，這兩個(gè)領(lǐng)域在某些學(xué)科，例如數(shù)理邏輯、范疇論、域理論和代數(shù)，也不斷有有益的思想交流。

計(jì)算機(jī)科學(xué)和軟件工程的關(guān)系是一個(gè)有爭(zhēng)議的話題，隨后關(guān)于什么是“軟件工程”，計(jì)算機(jī)科學(xué)又該如何定義的爭(zhēng)論使得情況更加混亂。David Parnas從其它工程和科學(xué)學(xué)科之間的關(guān)系得到啟示，宣稱計(jì)算機(jī)科學(xué)的主要重點(diǎn)總的來(lái)說(shuō)是研究計(jì)算的性質(zhì)，而軟件工程的主要重點(diǎn)是具體的計(jì)算設(shè)計(jì)，以達(dá)到實(shí)用的目的，這樣便構(gòu)成了兩個(gè)獨(dú)立但又互補(bǔ)的學(xué)科。

主條目：人工智能

這個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)分支旨在創(chuàng)造可以解決計(jì)算問(wèn)題，以及像動(dòng)物和人類一樣思考與交流的人造系統(tǒng)。無(wú)論是在理論還是應(yīng)用上，都要求研究者在多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域具備細(xì)致的、綜合的專長(zhǎng)，比如應(yīng)用數(shù)學(xué)，邏輯，符號(hào)學(xué)，電機(jī)工程學(xué)，精神哲學(xué)，神經(jīng)生理學(xué)和社會(huì)智力，用于推動(dòng)智能研究領(lǐng)域，或者被應(yīng)用到其它需要計(jì)算理解與建模的學(xué)科領(lǐng)域，如金融或是物理科學(xué)。人工智能領(lǐng)域開(kāi)始變得正式源于Alan Turing這位人工智能先驅(qū)提出了圖靈試驗(yàn)，以回答這樣一個(gè)終極問(wèn)題：“計(jì)算機(jī)能夠思考嗎？”

主條目：機(jī)器翻譯

1947年，美國(guó)數(shù)學(xué)家、工程師沃倫·韋弗與英國(guó)物理學(xué)家、工程師安德魯·布思提出了以計(jì)算機(jī)進(jìn)行翻譯（簡(jiǎn)稱“機(jī)譯”）的設(shè)想，機(jī)器翻譯從此步入歷史舞臺(tái)，并走過(guò)了一條曲折而漫長(zhǎng)的發(fā)展道路。機(jī)譯被列為21世紀(jì)世界十大科技難題。與此同時(shí)，機(jī)譯技術(shù)也擁有巨大的應(yīng)用需求。

機(jī)譯消除了不同文字和語(yǔ)言間的隔閡，堪稱高科技造福人類之舉。但機(jī)譯的譯文質(zhì)量長(zhǎng)期以來(lái)一直是個(gè)問(wèn)題，離理想目標(biāo)仍相差甚遠(yuǎn)。中國(guó)數(shù)學(xué)家、語(yǔ)言學(xué)家周海中教授認(rèn)為，在人類尚未明了大腦是如何進(jìn)行語(yǔ)言的模糊識(shí)別和邏輯判斷的情況下，機(jī)譯要想達(dá)到“信、達(dá)、雅”的程度是不可能的。這一觀點(diǎn)恐怕道出了制約譯文質(zhì)量的瓶頸所在。

主條目：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)工程

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，或者數(shù)字計(jì)算機(jī)組織，是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)和根本運(yùn)作結(jié)構(gòu)。它主要側(cè)重于CPU的內(nèi)部執(zhí)行和內(nèi)存訪問(wèn)地址。這個(gè)領(lǐng)域經(jīng)常涉及計(jì)算機(jī)工程和電子工程學(xué)科，選擇和互連硬件組件以創(chuàng)造滿足功能、性能和成本目標(biāo)的計(jì)算機(jī)。

主條目：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是對(duì)于數(shù)字視覺(jué)內(nèi)容的研究，涉及圖像數(shù)據(jù)的合成和操作。它跟計(jì)算機(jī)科學(xué)的許多其它領(lǐng)域密切相關(guān)，包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理和計(jì)算幾何，同時(shí)也被大量運(yùn)用在特效和電子游戲。

主條目：計(jì)算機(jī)安全和密碼學(xué)

計(jì)算機(jī)安全是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)分支，其目標(biāo)包括保護(hù)信息免受未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)、中斷和修改，同時(shí)為系統(tǒng)的預(yù)期用戶保持系統(tǒng)的可訪問(wèn)性和可用性。密碼學(xué)是對(duì)于隱藏（加密）和破譯（解密）信息的實(shí)踐與研究?，F(xiàn)代密碼學(xué)主要跟計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)，很多加密和解密算法都是基于它們的計(jì)算復(fù)雜性。

計(jì)算科學(xué)（或者科學(xué)計(jì)算）是關(guān)注構(gòu)建數(shù)學(xué)模型和量化分析技術(shù)的研究領(lǐng)域，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)分析和解決科學(xué)問(wèn)題。在實(shí)際使用中，它通常是計(jì)算機(jī)模擬和計(jì)算等形式在各個(gè)科學(xué)學(xué)科問(wèn)題中的應(yīng)用。

主條目：信息科學(xué)

主條目：軟件工程

軟件工程是對(duì)于設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和修改軟件的研究，以確保軟件的高質(zhì)量、適中的價(jià)格、可維護(hù)性，以及能夠快速構(gòu)建。它是一個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法，涉及工程實(shí)踐到軟件的應(yīng)用。

獎(jiǎng)項(xiàng)

計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的最高榮譽(yù)是ACM設(shè)立的圖靈獎(jiǎng)，被譽(yù)為是計(jì)算機(jī)科學(xué)的諾貝爾獎(jiǎng)。它的獲得者都是本領(lǐng)域最為出色的科學(xué)家和先驅(qū)。華人中首獲圖靈獎(jiǎng)的是姚期智先生。他于2000年以其對(duì)計(jì)算理論做出的諸多“根本性的、意義重大的”貢獻(xiàn)而獲得這一崇高榮譽(yù)。

專業(yè)院校

美國(guó)開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的院校

普渡大學(xué)西拉法葉分校，弗吉尼亞大學(xué)，密西根大學(xué)安娜堡分校，喬治城大學(xué)，維克森林大學(xué)，耶魯大學(xué)，哥倫比亞大學(xué)，華盛頓大學(xué)，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，佐治亞理工學(xué)院，加州理工學(xué)院，麻省理工學(xué)院，斯坦福大學(xué)，加州大學(xué)伯克利分校，伊利諾伊大學(xué)香檳分校，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校，倫斯勒理工學(xué)院，哈佛大學(xué)，俄勒岡大學(xué)。

著名高校

在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域排名世界前五的大學(xué)：

1. Carnegie Mellon University卡內(nèi)基梅隆大學(xué)

2. Massachusetts Institute of Technology麻省理工學(xué)院

3. Stanford University斯坦福大學(xué)

4. University of California -Berkeley加州大學(xué)伯克利分校

5. Cornell University康奈爾大學(xué)

5. University of Illinois-Urbana Champaign伊利諾伊大學(xué)香檳分校

專業(yè)介紹

本專業(yè)培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展，具有計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，具備計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備的維護(hù)與維修、行業(yè)應(yīng)用軟件、平面圖像處理、廣告設(shè)計(jì)制作、動(dòng)畫制作、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)站建設(shè)與管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理與維護(hù)等應(yīng)用能力和操作能力的高等技術(shù)應(yīng)用性人才。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與管理、網(wǎng)絡(luò)工程、操作系統(tǒng)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用、網(wǎng)站建設(shè)與網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、C/C++語(yǔ)言、VisualBasic語(yǔ)言、平面設(shè)計(jì)、3D圖形設(shè)計(jì)、多媒體設(shè)計(jì)、專業(yè)英語(yǔ)。

畢業(yè)生主要面向交通系統(tǒng)各單位、交通信息化與電子政務(wù)建設(shè)與應(yīng)用部門、各類計(jì)算機(jī)專業(yè)化公司、廣告設(shè)計(jì)制作公司、汽車營(yíng)銷技術(shù)服務(wù)等從事IT行業(yè)工作。

研究課題

①、計(jì)算機(jī)程序能做什么和不能做什么（可計(jì)算性）；

②、如何使程序更高效的執(zhí)行特定任務(wù)（算法和復(fù)雜性理論）；

③、程序如何存取不同類型的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)）；

④、程序如何顯得更具有智能（人工智能）；

⑤、人類如何與程序溝通（人機(jī)互動(dòng)和人機(jī)界面）。?

系統(tǒng)分類

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可劃分為軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)兩大類。

硬件

結(jié)構(gòu)控制和指令系統(tǒng)

算法和邏輯結(jié)構(gòu)

存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)

哈佛結(jié)構(gòu)

輸入/輸出和數(shù)據(jù)通信

數(shù)字邏輯

邏輯設(shè)計(jì)

集成電路

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組織

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

分布式計(jì)算

網(wǎng)絡(luò)安全

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

軟件

系統(tǒng)軟件

操作系統(tǒng)

編譯器

應(yīng)用軟件

計(jì)算機(jī)游戲

辦公自動(dòng)化

網(wǎng)絡(luò)軟件

CAD軟件

計(jì)算機(jī)程序

程序設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)實(shí)踐

面向?qū)ο蠹夹g(shù)

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

軟件工程

軟件復(fù)用

驅(qū)動(dòng)程序

計(jì)算機(jī)模擬

程序設(shè)計(jì)方法學(xué)

數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表示

數(shù)據(jù)加密

數(shù)據(jù)壓縮

編碼與信息論

文件

信息系統(tǒng)

管理信息系統(tǒng)

決策支持系統(tǒng)- 專家系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)

信息存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存取

信息交互與表達(dá)

主要的研究領(lǐng)域

形式化基礎(chǔ)

邏輯學(xué)

謂詞邏輯

模態(tài)邏輯

時(shí)序邏輯

描述邏輯

數(shù)學(xué)

泛代數(shù)

遞歸論

模型論

概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)

邏輯代數(shù)

布爾代數(shù)

離散數(shù)學(xué)

組合數(shù)學(xué)

圖論

網(wǎng)論

信息論

理論計(jì)算機(jī)科學(xué)

形式語(yǔ)言

自動(dòng)機(jī)

可計(jì)算性

算法

計(jì)算復(fù)雜性

描述復(fù)雜性

編譯器

程序設(shè)計(jì)理論

信息論

類型理論

指稱語(yǔ)義

微程序

遺傳算法

并行計(jì)算

計(jì)算方法學(xué)

人工智能

機(jī)器翻譯

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺(jué)

模式識(shí)別

語(yǔ)音識(shí)別

文字識(shí)別

簽名識(shí)別

人臉識(shí)別

指紋識(shí)別

仿真與建模

數(shù)字信號(hào)處理

文檔與文本處理

計(jì)算機(jī)應(yīng)用

數(shù)值計(jì)算

數(shù)值分析

定理機(jī)器證明

計(jì)算機(jī)代數(shù)

工程計(jì)算

計(jì)算機(jī)化學(xué)

計(jì)算機(jī)物理

生物信息論

計(jì)算生物學(xué)

非數(shù)值計(jì)算

工廠自動(dòng)化

辦公室自動(dòng)化

人工智能

信息存儲(chǔ)與檢索

符號(hào)語(yǔ)言處理

計(jì)算機(jī)輔助科學(xué)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

計(jì)算機(jī)輔助管理

計(jì)算機(jī)輔助軟件工程

機(jī)器人學(xué)

多媒體技術(shù)

人機(jī)交互

電子商務(wù)

特定技術(shù)

測(cè)試基準(zhǔn)

機(jī)器視覺(jué)

數(shù)據(jù)壓縮

軟件設(shè)計(jì)模式

數(shù)字信號(hào)處理

文件格式

信息安全

國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)

整數(shù)運(yùn)算器

浮點(diǎn)運(yùn)算器

矩陣運(yùn)算處理器

網(wǎng)格

計(jì)算科學(xué)史

計(jì)算機(jī)歷史

軟件業(yè)歷史

編程思想??

學(xué)科

計(jì)算機(jī)科學(xué)與另外的一些學(xué)科緊密相關(guān)。這些學(xué)科之間有明顯的交叉領(lǐng)域，但也有明顯的差異。

信息科學(xué) - 軟件工程 - 信息系統(tǒng) - 計(jì)算機(jī)工程 - 信息安全 -密碼學(xué)- 數(shù)學(xué) -工程學(xué)- 語(yǔ)言學(xué) - 邏輯學(xué)

發(fā)展歷史

計(jì)算機(jī)科學(xué)中的理論部分在第一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以前就已存在。計(jì)算機(jī)科學(xué)根植于電子工程、數(shù)學(xué)和語(yǔ)言學(xué)，是科學(xué)、工程和藝術(shù)的結(jié)晶。它在20世紀(jì)最后的三十年間興起成為一門獨(dú)立的學(xué)科，并發(fā)展出自己的方法與術(shù)語(yǔ)。?

30年代

英國(guó)數(shù)學(xué)家A.M.圖靈和美國(guó)數(shù)學(xué)家E.L.波斯特幾乎同時(shí)提出了理想計(jì)算機(jī)的概念（圖靈提出的那種理想機(jī)在后來(lái)的文獻(xiàn)中稱為圖靈機(jī)）。?

40年代

數(shù)字計(jì)算機(jī)產(chǎn)生后，計(jì)算技術(shù)（即計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)與程序設(shè)計(jì)技術(shù)）和有關(guān)計(jì)算機(jī)的理論研究開(kāi)始得到發(fā)展。這方面構(gòu)成了所說(shuō)的理論計(jì)算機(jī)科學(xué)。至于圖靈機(jī)理論，則可以看作是這一學(xué)科形成前的階段。至于“計(jì)算機(jī)科學(xué)”一詞則到60年代初才出現(xiàn)，此后各國(guó)始在大學(xué)中設(shè)置計(jì)算機(jī)科學(xué)系。學(xué)科內(nèi)容 計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門年輕的科學(xué)，它究竟包括哪些內(nèi)容,還沒(méi)有一致公認(rèn)的看法。一般認(rèn)為,計(jì)算機(jī)科學(xué)主要包括理論計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件工程的一部分和人工智能。理論計(jì)算機(jī)科學(xué) 理論計(jì)算機(jī)科學(xué)是在20世紀(jì)30年代發(fā)展起來(lái)的。40年代機(jī)電的與電子的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，關(guān)于現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)及其程序的數(shù)學(xué)模型性質(zhì)的研究以及計(jì)算復(fù)雜性(早期稱作計(jì)算難度)的研究迅速發(fā)展起來(lái)，形成自動(dòng)機(jī)論、形式語(yǔ)言理論、程序設(shè)計(jì)理論、算法設(shè)計(jì)與分析和計(jì)算復(fù)雜性理論幾個(gè)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?

50年代

50年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)的性能在計(jì)算速度和編址空間方面已提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。但大部分是通過(guò)元件更新而獲得的。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面基本上仍是屬于40年代后期形成的存儲(chǔ)程序型，即所謂諾伊曼型機(jī)器。這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是它屬于控制流型。在這種結(jié)構(gòu)中，一項(xiàng)計(jì)算先做什么后做什么是事先確定了的，程序中指令的順序是事先確定了的。為了在計(jì)算機(jī)的性能方面取得大的進(jìn)展，需要突破這種舊的形式。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的重要課題之一，是探索非諾伊曼型機(jī)器的設(shè)計(jì)思想。在非諾伊曼型機(jī)器中，有一種是70年代初提出的數(shù)據(jù)流機(jī)器（又名數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)器）。美國(guó)、蘇聯(lián)和英國(guó)都已制成這種機(jī)器。這種機(jī)器的特點(diǎn)是，在一項(xiàng)計(jì)算中先做什么后做什么不是事先確定，所執(zhí)行的指令是動(dòng)態(tài)排序的。排序的原則是操作數(shù)已準(zhǔn)備就緒的先做，因而稱作數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)器。這種類型的機(jī)器更便于實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算。軟件工程 程序設(shè)計(jì)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是一種類似“手藝”而不是類似現(xiàn)代工程的技術(shù)。?

60年代

60年代以來(lái)出現(xiàn)了大程序。這些大程序的可靠性很難保證。到60年代后期，西方國(guó)家出現(xiàn)了“軟件危機(jī)”。這是指有些程序過(guò)于龐大（包含幾十萬(wàn)條以至幾百萬(wàn)條指令），成本過(guò)高而可靠性則比較差。于是提出了軟件工程的概念，目的在于使軟件開(kāi)發(fā)遵守嚴(yán)格的規(guī)范，使用一套可靠的方法，從而保證質(zhì)量?，F(xiàn)代軟件工程的方向是形式化和自動(dòng)化，而形式化的目的在于自動(dòng)化。這里所說(shuō)的自動(dòng)化就是將程序設(shè)計(jì)中可以由機(jī)器來(lái)完成的工作，盡量交給機(jī)器去做。中心課題之一是程序工具和環(huán)境的研究。程序工具是指輔助人編程序的程序，如編譯程序、編輯程序、排錯(cuò)程序等；程序環(huán)境則是指一套結(jié)合起來(lái)使用的用來(lái)輔助人編程序的程序工具。人工智能 用計(jì)算機(jī)模擬人的智能，特別是模擬思維活動(dòng)的技術(shù)及其有關(guān)理論。由于人的思維活動(dòng)離不開(kāi)語(yǔ)言,而且人對(duì)于某一類問(wèn)題進(jìn)行思索和探索解法時(shí),總是需要以關(guān)于這一類問(wèn)題的基本知識(shí)(專業(yè)知識(shí)或常識(shí))作為出發(fā)點(diǎn)。于是，知識(shí)表示和機(jī)器對(duì)自然語(yǔ)言的理解就構(gòu)成人工智能的兩個(gè)重要領(lǐng)域。所謂知識(shí)表示，是指將原來(lái)用自然語(yǔ)言表示的知識(shí)轉(zhuǎn)換成用符號(hào)語(yǔ)言表示的，從而可以儲(chǔ)存在機(jī)器內(nèi)供機(jī)器使用的知識(shí)。人工智能的研究角度有探索法的角度和算法的角度。通常所說(shuō)的解題算法是指機(jī)械的和總是有結(jié)果的方法，而這里所說(shuō)的算法卻是廣義的，包括那些機(jī)械的而在使用時(shí)不一定有結(jié)果的算法。這種方法時(shí)常稱作半可判定的方法。?

人在解決問(wèn)題時(shí)，時(shí)常采用探索法。這種方法具有“試錯(cuò)法”的性質(zhì)，也就是說(shuō)，試驗(yàn)若干條途徑，一條路走不通時(shí)再試另一條，直到問(wèn)題得到解決時(shí)為止。機(jī)器可以模擬人用探索法解題的思維活動(dòng)。但由于可能途徑的數(shù)目非常之大，不可能進(jìn)行窮舉式的探索。人一般是只選出一些最有希望得到結(jié)果的途徑去進(jìn)行探索。人的這種能力，就是進(jìn)行創(chuàng)造性思維的能力。這是機(jī)器極難模擬的事情。采用算法角度，使用特定的解題算法或半可判定的方法時(shí)，會(huì)遇到另一方面的困難。那就是當(dāng)問(wèn)題的復(fù)雜程度較高時(shí)（比如說(shuō)是指數(shù)的），即使問(wèn)題是有結(jié)果的，機(jī)器也無(wú)法在實(shí)際可行的時(shí)間內(nèi)得到結(jié)果。在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的初期，人們?cè)南Ｍ跈C(jī)器的高速度，以為在模擬人的思維時(shí)，機(jī)器可能用它的高速度來(lái)?yè)Q取它所不具有的創(chuàng)造性思維。但通過(guò)“組合性爆炸”問(wèn)題（“組合性爆炸”是指一些組合數(shù)學(xué)中的問(wèn)題，在參數(shù)增大時(shí)，計(jì)算時(shí)間的增長(zhǎng)率時(shí)常是指數(shù)的，甚至高于指數(shù)），人們認(rèn)識(shí)到，單純靠速度不能繞過(guò)組合性爆炸所產(chǎn)生的障礙。有無(wú)辦法來(lái)克服這種困難，尚有待于進(jìn)一步研究。與其他學(xué)科的關(guān)系 計(jì)算機(jī)是由物理元件構(gòu)成的,迄今主要是由電子元件構(gòu)成的。因此，物理學(xué)的一些分支和電子工程便構(gòu)成計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)。同時(shí)，計(jì)算機(jī)科學(xué)在一定意義上是算法的科學(xué)，而算法是一個(gè)數(shù)學(xué)概念。因此，數(shù)學(xué)的某些分支如算法理論（即可算性理論，又名遞歸函數(shù)論）也構(gòu)成計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)。但計(jì)算機(jī)科學(xué)已發(fā)展成為一門獨(dú)立的技術(shù)科學(xué)，既不是電子學(xué)的一個(gè)分支，也不是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支。這是就這個(gè)學(xué)科的整體而言。至于理論計(jì)算機(jī)科學(xué)，由于它可以看作是計(jì)算機(jī)科學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，在一定意義上，可以看作是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支。另一個(gè)與計(jì)算機(jī)科學(xué)有密切關(guān)系的學(xué)科是控制論?？刂普撟鳛閼?yīng)用數(shù)學(xué)方法來(lái)研究機(jī)械系統(tǒng)和生命系統(tǒng)中的控制和通信現(xiàn)象的學(xué)科，同計(jì)算機(jī)科學(xué)有內(nèi)容上的交叉，但后者不是它的一部分。自從40年代制成數(shù)字計(jì)算機(jī)以來(lái)，計(jì)算機(jī)的性能有了很大的提高。但在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面變化不大。一些計(jì)算技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家正在研制新一代的計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將與過(guò)去40年的機(jī)器很不相同，所用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言也將是新型的。計(jì)算機(jī)科學(xué)將研究由此出現(xiàn)的新問(wèn)題，如有關(guān)并行計(jì)算的問(wèn)題。?

對(duì)計(jì)算的數(shù)學(xué)性質(zhì)的研究大都還是關(guān)于串行計(jì)算的，對(duì)并行計(jì)算性質(zhì)的研究自70年代才發(fā)展起來(lái)，預(yù)計(jì)將成為計(jì)算機(jī)科學(xué)的中心課題之一。另一個(gè)問(wèn)題是程序設(shè)計(jì)的自動(dòng)化問(wèn)題。在程序設(shè)計(jì)方面，明顯的趨勢(shì)是將機(jī)器能做的盡量交給機(jī)器去做。程序環(huán)境的研究構(gòu)成了軟件工程的一個(gè)中心課題。形式化方法越來(lái)越受到重視，因?yàn)樗翘岣咦詣?dòng)化程度所必需的。?

早期，雖然英國(guó)的劍橋大學(xué)和其他大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始教授計(jì)算機(jī)科學(xué)課程，但它只被視為數(shù)學(xué)或工程學(xué)的一個(gè)分支，并非獨(dú)立的學(xué)科。劍橋大學(xué)聲稱有世界上第一個(gè)傳授計(jì)算的資格。世界上第一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)系是由美國(guó)的普渡大學(xué)在1962年設(shè)立，第一個(gè)計(jì)算機(jī)學(xué)院于1980年由美國(guó)的東北大學(xué)設(shè)立。多數(shù)大學(xué)都把計(jì)算機(jī)科學(xué)系列為獨(dú)立的部門，一部分將它與工程系、應(yīng)用數(shù)學(xué)系或其他學(xué)科聯(lián)合。