第二章 计算与计算科学,纲要,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,1．了解计算的本质、计算学科的研究领域 2．掌握计算学科、工人智能的基本概念 3．掌握信息科学的专业发展方向和知识领域 二、重点、难点1．重点：计算学科、工人智能的基本概念2．难点：信息科学的专业发展方向和知识领域一、教学要求,2.1 计算的本质,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现实世界中处处都是计算,广义上讲，一个函数变换，如把x变成了f(x)就是一个计算！ 如果我们把一切都看作是信息，那么更精确的讲，计算就是对信息的变换！ 如果采用这种观点，你会发现，其实自然界充满了计算！ 如果我们把一个小球扔到地上，小球又弹起来了，那么大地就完成了一次对小球的计算因为你完全可以把小球的运动都抽象成信息，它无非是一些比如位置、速度、形状等等能用信息描述的东西嘛，而大地把小球弹起来就无非是对小球的这些信息进行了某种变换，因而大地就完成了一次计算！ 你可以把整个大地看作是一个系统，而扔下去的小球是对这个系统的输入，那么弹回来的小球就是该系统的输出。
小结计算就是某个系统完成了一次从输入到输出的变换,计算模型与图灵机,图灵机是一种抽象计算模型（如图），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图灵机是一种数学自动机器，就其思想和原理而言，包含了存储程序的重要思想，为现代计算机的出现提供了重要依据带子──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,计算模型与图灵机,杰出人物：图灵 Alan Mathison Turing,您知道牛顿吗？您知道爱因斯坦吗？您知道冯诺依曼吗？ 您知道阿兰.图灵吗？（1912年6月23日出生于英国伦敦，1954去世） 16岁开始研究爱因斯坦相对论 24岁提出图灵机理论，著名的论文《论可计算数在判定问题中的应用（ON COMPUTABLE NUMBERS, WITH AN APPLICATION TO THE ENTSCHEIDUNGS PROBLEM，1936） 31岁参与破译德国密码机器（Enigma） 33岁设想仿真系统 35岁提出自动程序设计概念 38岁设计“图灵测试” (“imitation game”) 同年（1950年10月），图灵发表了题为《 机器能思考吗？》Computing Machinery and Intelligence 的论文，在计算机科学界引起巨大震撼，为人工智能学的创立奠定了基础。
杰出人物：图灵 Alan Mathison Turing,图灵最大的贡献：把算法这样一个基本的、深刻的概念用他的图灵机模型讲清楚了 1）建立了图灵机模型 ，确定了可计算性理论 2）提出了图灵测试，为人工智能研究打下基础 人们称图灵为：计算机理论之父正是因为图灵奠定的理论基础，人们才有可能发明20世纪以来甚至是人类有史以来最伟大的发明：计算机 ACM图灵奖：为了纪念这个伟大的学者，美国计算机协会ACM从1966年起设立设立了这项最高荣誉奖，专门奖励那些对计算机科学研究与推动计算机技术发展有卓越贡献的杰出科学家被誉为计算机界的“诺贝尔奖”,计算的困惑---如何认识计算科学,1984年7月，美国计算机科学与工程博士单位评审部的领导们，在犹他州召开的会议上对计算认知问题进行了讨论 1985年，美国计算机协会（ACM）与美国电气和电子工程师学会计算机分会（IEEE/CS）联手组成任务组 1989年，该任务组提交了计算教育史上具有里程碑意义的“计算作为一门学科”（Computing as a Discipline）报告 报告论证了计算作为一门学科的事实，回答了计算学科中长期以来一直争论的一些问题，并将当时的计算机科学、计算机工程、计算机科学和工程、计算机信息学以及其他类似名称的专业及其研究范畴统称为计算学科。
计算学科的定义,计算学科是对描述和变换信息的算法过程进行的系统研究，包括理论、分析、设计、实现和应用等计算学科包括对计算过程的分析以及计算机的设计和使用该学科的广泛性体现在：,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,计算机科学的研究领域,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,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）,人工智能 –“计算机像海参一样愚蠢”,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),有趣的图灵测验,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） 判断机器具备智能的标准？,2.3 信息学科的专业方向与知识领域,2.3.1 背景信息管理与信息系统专业是由管理信息系统专业、经济信息管理专业以及信息学专业发展合并而形成的这门专业的教育是在20世纪60年代后期到70年代中期产生的管理信息系统理论与实践的基础上发展而来的明尼苏达大学卡尔森管理学院的著名教授GordonB•Davis，他认为这门学科是一个利用计算机系统软件和硬件，手工作业、分析、计划、控制和决策模型以及数据库，它能提供信息支持企业或组织的运行、管理和决策功能这门专业教育在我国的产生和发展是随着70年代中后期电子计算机在管理领域的广泛运用开始的先进信息系统研究 信息技术与组织 网络时代的供应链管理 决策支持、人工智能、商务智能 电子商务,2.3.2 信息系统知识体系,1998年国家通过专业目录调整，将管理信息系统、经济信息管理、信息学、科技信息、林业信息5个专业统一为“信息管理与信息系统”其培养的基本方向为: 管理决策支持方向*→利用信息管理系统和信息管理技术为企事业单位决策层提供决策支持； 信息系统设计方向**→利用信息技术研发和管理各种企事业单位需求的管理信息系统软件； 电子商务方向→分析和解决电子商务，网络营销等实际问题; ERP(企业资源规划)方向→具备ERP系统的规划、实施、维护和运行管理能力的复合型高级信息主管（CIO）,2.3.3 信息学科的基本培养方向,管理信息系统概论 企业资源计划 电子商务战略、结构与设计 信息资源管理 信息系统项目管理与实践 系统分析、设计与开发方法 数据库设计与管理 程序设计与数据结构 计算机硬件和系统软件 网络技术及应用,2.3.4 课程体系结构,课程设置,专业知识的学习主要包括几个方面： 一、是学习管理学、经济学、运筹学等管理科学； 二、是学习数据库、网络和编程语言等信息技术； 三、是学习管理信息系统、信息系统分析与设计等信息系统的理论与方法； 四、是学习信息系统配置与管理； 五、是学习信息系统职业教育； 在信息系统发达的国家，还提倡学习行为科学和认知科学，使得建立的信息系统对用户更具有友好性； 此外，信息管理与信息系统专业也强调实践性→从编程开始，通过数据库应用，网络应用程序开发，一直到信息系统的设计与开发，学生在四年内一直有动手实践的机会，只有通过这些实践才能使学生理解书本上的知识和培养他们解决实际问题的能力。
课程设置（续）_取证情况,1、国家计算机等级考试二、三级证书； 2、国家程序员资格证书； 3、信息处理技术员证书； 4、大学英语四、六级证书； 5、助理电子商务师和电子商务师证书； 6、图形图象处理技能证书； 7、数据库职业技能证书； 8、全国计算机技术资格（水平）考试； 9、计算机高新技术考试； 程序员，网络管理员，多媒体应用制作技术员，电子商务技术员，信息系统运行管理员，信息处理技术员，软件评测师，软件设计师，信息技术支持工程师，网络工程师，多媒体应用设计师，嵌入式系统设计师，计算机辅助设计师，电子商务设计师，信息系统监理师，数据库系统工程师，信息系统管理工程师，系统分析师，信息系统项目管理师，系统架构设计师,毕业生应获得以下几个方面的知识和能力： 1、较系统的掌握信息管理和信息系统设计、维护的基本理论、基本知识； 2、掌握管理信息系统的分析方法、设计方法和实现基本技术； 3、掌握信息组织、信息检索与存储、信息分析研究、传播与开发利用的基本能力； 4、具备获取信息及生产、经营信息产品及知识产权保护能力； 5、具备综合运用所学知识分析和解决问题的基本能力； 6、了解本专业相关领域的理论前沿、应用前景和最新发展动态； 7、掌握文献检、资料查询、收集的基本方法，具有一定的科研和实际工作能力； 8、较熟练的掌握一门外国语；,2.3.5 学习知识和能力,01.信息技术基础 02.人机交互 03.程序设计基础 04.信息保障与安全 05.信息管理 06.集成程序设计技术 07.计算机网络 08.平台技术 09.系统管理与维护 10.系统集成和体系结构 11.信息技术与社会环境 12.系统和技术,2.3.6 信息技术学科的知识领域,2.3.7 信管专业如何发展？,本专业是计算机与管理相互结合的实用型专业，主要培养既懂经济管理，又懂通信技术，掌握现代信息技术理论与方法，具有较强的计算机应用能力和管理信息系统分析与设计能力的高级技术人才。
她着重培养学生以下几个方面的知识和技能：通信技术与生产组织管理的基本知识、现代经营管理理论与方法、计算机与信息处理原理，并具有信息系统设计、开发与管理的能力管理学相关知识,,计算机信息相关技术,,,,复合型人才,培养德智体美全面发展，基础理论扎实，具备计算机中高级应用、数据处理及信息管理等方面的知识，能在企事业单位、政府机构等部门从事信息系统设计、开发、管理、应用和维护等方面工作的复合型一、三大方向 1.是信息系统（IS）研发与维护 如软件编程、数据库、网站建立与维护、计算机网络等 可以考虑进专业的系统开发公司，提供计算机软件信息服务的公司，开发信息系统软件，或者从事信息咨询工作 系统分析员、信息技术员、数据库管理员以及通信工程师等,2.3.8 就业与考研,2.是信息管理方向 特别对口的是从事信息系统集成相关的市场开发、销售、客服之类的岗位 ERP实施工程师 信息系统管理与维护岗位 IT管理类岗位 客户服务 物流与供应链管理 （电子政务/企业信息化主管、信息中心主任）,2.3.8 就业与考研,3.是信息服务方向 因特网信息服务/经济信息服务、咨询、中介等，科技信息部门、图书馆和文献信息服务部门，企业、经济、金融、咨询及管理部门。
从事文档、数据、信息分类管理工作，从事文献检索、资料查询、收集工作，从事信息分析与预测工作等,2.3.8 就业与考研,ERP实施工程师 管理软件开发工程师 软件测试工程师 网络管理或机房维护岗位 管理类岗位 市场人员,2.3 典型职业岗位,职业状况：随着信息化的广泛普及和应用，社会和企业对信息化人才的需求越来越大而既懂业务、管理，又懂技术的复合型人才目前在中国十分缺乏据ERP专家、清华大学教授侯炳辉估计，目前国内合格的ERP实施顾问不过千人，这相对于我国需要信息化的几十万家企业而言，只是杯水车薪典型职位一：ERP实施顾问,目前，ERP人才主要在三个方向就业： 一是到软件公司就职，从事软件实施工作； 二是到软件应用单位就职，提升用户的软件使用效益； 三是自己创办提供软件咨询实施服务公司，作软件公司和用户之间的桥梁，在未来几年中，中国需要大量的专门从事软件咨询实施服务的第三方公司。