第1讲_2信息技术导论第2章节幻灯片.pptVIP

第2章 计算与计算科学 2.1 计算的本质 2.2人工智能 2.3 计算学科的专业方向与知识领域 2.1 计算的本质 2.1.1 探索计算之源 计算就是符号串的变换。从一个已知的符号串开始，按照一定的规则，一步一步地改变符号串，经过有限步骤，最后得到一个满足预先规定的符号串，这种变换过程就是计算。 算法是求解某类问题的通用法则或方法，即符号串变换的规则。 2.1.2 计算模型与图灵机 图灵机是一种抽象计算模型（图2-2），用来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。 ?带子──存贮设备 ?命令──相当于一组预先设计、存贮好的程序 ?控制器──决定读写头的每一步操作 2.1.3 计算的困惑——如何认识计算科学 计算学科的研究包括从算法与可计算性的研究到根据可计算硬件和软件的实际实现问题的研究。这样，计算学科不但包括从总体上对算法和信息处理过程进行研究的内容，也包括满足给定规格要求的有效而可靠的软硬件设计—它包括所有科目的理论研究实验方法和工程设计。 2.1.4 计算机科学的研究领域 目前，计算机科学的研究领域可以概括为以下七个方面： 1.计算机系统结构的研究 2.程序设计科学与方法论的研究 3.软件工程基础理论的研究 4.人工智能与知识处理的研究 5.网络、数据库及各种计算机辅助技术的研究 6.理论计算机科学的研究 7.计算机科学史的研究 2.2人工智能 2.2.1 无”心”的机器-计算机有智能吗？ 图2-4 正与”深蓝” (Deep Blue)对弈的卡斯帕罗夫（左） 2.2.2人工智能 ──“计算机像海参一样愚蠢” 1.什么是人工智能 人工智能是研究人类智能 活动的规律，构造具有一 定智能的人工系统，研究 如何让计算机去完成以往 需要人的智力才能胜任的 工作，也就是研究如何应 用计算机的软硬件来模拟 人类某些智能行为的基本 理论、方法和技术。 图2-5 日本研制的Asimo机器人 (全身共30个自由度) 2.有趣的图灵测验──判断机器具备智能的标准？ 图灵提出一个假想：一个人在不知情的条件下，通过一种特殊的方式，和一台机器进行问答，如果在相当长时间内，他分辨不出与他交流的对象是人还是机器，那么，这台机器就可以认为是能思维的。这就是著名的“图灵测试”（Turing Test） 2.3 计算学科的专业方向与知识领域 2.3.1 背景 随着世界经济的多元化发展，以计算机为基础的信息技术迅速扩展到各个领域，社会和人类对信息的依赖迅速增长，计算机技术和基于计算机的应用技术已经成为信息社会的重要基础设施，计算机教育和培训也成为我国高等教育中一个重要的环节。 2.3.2 计算机专业培养规格分类 2.3.3 计算学科的领域及知识空间 计算机学科逐渐形成了在“计算机科学与技术”一个专业之下分为计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术等四个专业方向的新格局。  ?计算机科学(Computer Science-CS)  ?计算机工程(Computer Engineering-CE)  ?软件工程(Software Engineering-SE) ?信息技术(Information Technology-IT) 在CC2005（Overview Report）中，为计算学科的知识空间给出了一个二维图解。 2.3.4.计算机科学学科与知识领域 1. 离散结构(Discrete Structures) 2. 程序设计基础(Programming Fundamentals) 3. 算法和复杂性(Algorithms Complexity) 4. 程序设计语言(Programming Languages) 5. 计算机结构与组织(Architecture Organization) 6. 操作系统(Operating Systems) 7. 人-机交互(Human-Computer Interaction) 8. 图形学与可视计算(Graphics Visual Computing) 9. 智能系统(Intelligent Systems) 10. 信息管理(Information Management) 11. 网络计算(Network Computing) 12. 软件工程(Software Engineering) 13. 数值计算科学(Computational Science) 14.社会和职业问题(Social Professional Issues) 2.3.