计算原理.ppt

学术振兴计划系列报告现代计算原理 报告人 蔡希尧 2010.12.14 目录 一．认识计算科学 二．原理之一 计算 三．原理之二 通信 四．原理之三 协同 五．原理之四 存储 六．原理之五 自动化 七．原理之六 评估 目录 八．原理之七 设计 九．原理之八 安全性 十．原理之九 虚拟化 十一．原理之十 系统 十二. 发展与创新 一．认识计算科学 计算是连续变化的信息流过程，研究自然的和人工的信息过程计算的科学。 长期以来，物理学家和其他领域的科学家都认为信息过程是人造的计算机的人为现象。 但他们逐渐发现，信息过程在自然界大量存在，是自然发生的，而研究这些过程需要计算机的参与。 一．认识计算科学 计算已经成为许多科学领域必不可少 的研究工具，从一种利用现有知识的工具发展成为发现新的知识的方法。21世纪初，计算最终被科学界认定是一门自然科学。 物理学诺贝尔奖得主Ken Wilson是最早一批人物，认为在传统的理论和实验以外，计算是科学的第三条腿。他和其他人认定了“计算科学”这个词，用以表示 “以计算为主要方法寻找新的发现”。 一．认识计算科学 诺贝尔得主生物学家David Baltimore说：“生物学是一种信息科学，生物系统的输出，生命的结构，是在数字媒体中被编码，被一系列读出设施读出。” 物理学家还发现，量子波携带的信息会产生物理效应。诺贝尔得主Richard Feynman由于阐明量子电动力学是自然界的量子组合的计算方法而成名。 一．认识计算科学 1990年代中期，计算的能力达到了能够清楚地表达自身基本原理的成熟程度。于是在21世纪初，开始计算原理的研究开发工作。同时，生物学、物理学、经济学、材料学等领域都发现了自然的信息过程，使人们确信计算并不是人造的科学，而是研究自然的和人工的信息过程的科学。 一．认识计算科学 Peter J. Denning教授从这一新的对计算的认识出发，定义了既适用于人工过程，也适用于自然过程的7个计算原理。2007年，他发表了这些新的计算原理，指出“创新”是计算的核心体验。 一．认识计算科学 2007年以后，又有了新的发展，所以，本报告以Denning的7个计算原理为基础，做了补充和修改，共形成10个计算原理，它们是：计算、通信、协同、存储、自动化、评估、设计、安全性、虚拟化、系统。 一．认识计算科学 报告的主要参考文献： 1．Peter J. Denning，Criteria for Principle Statements，2007.06 2．蔡希尧，信息系统的发展与创新，西电出版社，2009.12 一．认识计算科学 原理是对行动的指导方针或制约的表述。Denning用三条准则来选择原理： （1）普适性：原理应当是普遍有用的指导方针或制约。 （2）递归性：原理在多种上下文中反复出现。不同的群体能够独立发现的、可复制的、对预测和设计是有用的。 一．认识计算科学 （3）影响广泛：原理指导并制约所有计算的技术和应用，塑造标准，它对科学、产业和社会的影响广泛而深远。 科学技术不断发展，所以，原理并不是永远不变的，当新的原理被发现时，不合时宜的老的原理应予被淘汰，或者加以修正。 一．认识计算科学 理解一个学科的知识主体和结构是教学和研究工作的基础，是科学振兴的起点。计算原理是计算科学知识主体的重要成分，是学习计算科学的基础和起点。除了计算原理以外，其他的计算科学知识主体有： 1．新计算范型：元计算和云计算、混合计算、敏捷计算、认知计算、自治计算、量子计算。 一．认识计算科学 2．系统、系统集成和演化的理论和技 术。 3．软件开发方法论：功能抽取、敏捷开发、模型驱动体系结构、基于模型的软件工程、基于有哪些信誉好的足球投注网站的软件工程。 一．认识计算科学 4．硬件发展对软件的新要求：多核处理器和多图形处理器的适用语言、软件体系结构、程序设计、开发工具。 5．联网服务：“软件即服务”、“安全即服务”、“软件加服务”。 二．原理之一 计算 要点：图灵可计算性、解题时间、表示、