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1、信息与计算科学讲座结课论文姓名：张伟年级：2012级学院：数学与统计学院专业班级：信息与计算科学1班学号：20122058浅谈信息与计算科学讲座这一学期这门只有8周课，在许多老师的指导下，我渐渐地了解 到我们这个专业存在的危机，那就是找工作难，然而，值得人欣慰的 是我们这个专业又是从事许多行业的基础，建筑，经济，网络等等。 老师们也介绍了他们正在研究的项目，行课期间他们分别讲了些关于 CT、数字图形处理、博弈论、分形、网络构建模型、以及信息安全 方面的知识，这些知识都需要扎实的数学功底，当然也有计算机技术。 下面我就一一简述一下我分别对这几方面知识的认识。首先是CT,老师用了3周时间讲他研究的
2、方向。CT是用X射线 束对人体某部一定厚度的层面进行 扫描，由探测器接收透过该层面的 X射线，转变为可见光后，由光电 转换变为电信号，再经模拟/数字转 换器转为数字，输入计算机处理。 图像形成的处理有如对选定层面分 成若干个体积相同的长方体，称之为体素。扫描所得信息经计算而获得每个体素的X射线衰减系数或吸收 系数，再排列成矩阵，即数字矩阵，数字矩阵可存贮于磁盘或光盘中。 经数字/模拟转换器把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度 的小方块，即像素，并按矩阵排列，即构成CT图像。所以，CT图 像是重建图像。每个体素的X射线吸收系数可以通过不同的数学方 法算出。老师花了大部分时间给我们讲了一些关
3、于图形处理和重建的 算法，如CT值=口 X(p m-p w) /p w，类似的很多。我也深深地 体会到信息与计算科学应用在医学领域是多么强大。其中的奥妙就更 是耐人寻味。接下来就是第二位老师讲解的博弈论和图形的分形。大家都对金 钱有点兴趣，所以这节博弈论听得自然也比较轻松。利益最大化，相 当于给我们介绍新的思考问题的方式，思维，这不是投机取巧，是运 用自己的知识，对策让自己的礼仪尽可能最大化。博弈论又被称为对 策论既是现代数学的一个新分支，也是运筹学的一个重要学科。博弈 论主要研究公式化了的激励结构间的相互作用。是研究具有斗争或竞 争性质现象的数学理论和方法。博弈论考虑游戏中的个体的预测行 为
4、和实际行为，并研究它们的优化策略。生物学家使用博弈理论来理 解和预测进化论的某些结果。博弈论已经成为经济学的标准分析工具 之一。在生物学、经济学、国际关系、计算机科学、政治学、军事战 略和其他很多学科都有广泛的应用。至于分形，分形是一个数学术 语，也是一套以分形特征为研究主 题的数学理论。分形理论既是非线 性科学的前沿和重要分支，又是一 门新兴的横断学科，是研究一类现 象特征的新的数学分科，相对于其 几何形态，它与微分方程与动力系统理论的联系更为显著。分形的自 相似特征可以是统计自相似，构成分形也不限于几何形式，时间过程 也可以，故而与鞅论关系密切。分形几何是一门以不规则几何形态为 研究对象的
5、几何学。由于不规则现象在自然界普遍存在，因此分形几 何学又被称为描述大自然的几何学。分形几何学建立以后，很快就引 起了各个学科领域的关注。不仅在理论上，而且在实用上分形几何都 具有重要价值。分形作为一种数学工具，现已应用于各个领域，如应 用于计算机辅助使用的各种分析软件中。看了这些图片，听了这节课， 顿时增加了不少学习计算机和数学的兴趣，不仅仅是因为它能弥补你学习数学时候的枯燥乏味，也能增添一些创造性的艺术成分。紧接着是网络模型方面，老师主要讲了构建这种模型的一些知 识，比如说，结点，度，m叉数，以及各种建立复杂图形的基本处理 方式等。当然，我们这个专业学过离散数学，不难发现这就是应用到 图论
6、的知识，也即是用到拓补学上面的知识。它主要讲述了如何将复 杂问题简单化，模型化，使问题容易被解决。书中提炼出来的是一种 思考问题的方式，比如说，某城市的交通路线等等，通过一些简易的 图形便能够确立它们的关系，这又好比是人与人之间的关系。厨z以信障为殊董的制第横型求0影朮变电所 总$ Of口况电厂 豳水电厂sookv nn图以能畳为fit罐的网貉示例上图表示装配式房屋施工顺序的网络图，图中，每一根箭线表示 一项工作，并标明了估计的工时数。利用该网络图，可以找出整个施 工过程中的最优方案，合理解决劳力安排、资金周转，缩短工期等问 题。本例中的最短可能时间为66h。显然，这种提炼信息，模型化， 处理
7、问题的方式已经成了大学生必不可少的一种能力，相信将来用人 单位也会对具有这种思考问题，处理问题的大学生作优先考虑，当然 这只是我个人的看法。接着，下一位老师又讲了关于信息安全方面的知识，以指纹识别 为例。他讲了指纹识别系统，原理，分类，优点缺点，最后就是重要 的应用。其中他又重点讲了指纹识别系统以及原理。:顾处理;披倭涯波；/滑 1I 说址！ 打（决平滑）忆上图就是指纹识别系统的简易图。指纹识别系统是一个典型的模 式识别系统，包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。指纹图像获取：通过专门的指纹采集仪可以采集指纹图像。指纹 采集仪用到的指纹传感器按采集方式主要分为划擦式和按压式两种， 按信
8、号采集原理目前有光学式、压敏式、电容式、电感式、热敏式和 超声波式等。另外，也可以通过扫描仪、数字相机等获取指纹图像。 对于分辨率和采集面积等技术指标，公安行业已经形成了国际和国内 标准，但其他行业还缺少统一标准。根据采集指纹面积大体可以分为 滚动捺印指纹和平面捺印指纹，公安行业普遍采用滚动捺印指纹。指纹图像压缩：大容量的指纹数据库必须经过压缩后存储，以减 少存储空间。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW等。指纹图像处理：包括指纹区域检测、图像质量判断、方向图和频 率估计、图像增强、指纹图像二值化和细化等。指纹特征提取：从预处理后的图像中提取指纹的特征点信息（终 结点、分叉点.），信息主要包括
9、类型、坐标、方向等参数。指纹特征匹配：计算特征提取结果与已存储的特征模板的相似程 度。FingerprintLocatorThinningRidgeExtractionOrientationEstimationMinutin ExtractionI hinurd RtdceA右图便是它的原理。由于每次 捺印的方位不完全一样，着力点不 同会带来不同程度的变形，又存在 大量模糊指纹，如何正确提取特征 和实现正确匹配，是指纹识别技术 的关键。指纹识别技术涉及图像处 理、模式识别、计算机视觉、数学 形态学、小波分析等众多学科。Figuce 6: Fl owe han of the minutiae extvacu on algorithm 18. IEEE.显然处理这些图形，没有必要 的数学作为基础是不行的，从某个层次上讲，从事科研工作必须要有扎实的数学功底。包括必要的编程 能力，熟练运用数学软件的能力等。对于以上的几个分支，不难发现，我们这个专业不是找不到工作, 而是我们的能力达不到那个水平，我个人觉得既然专业已经选了，就 埋怨自己的专业不好，何不反思自己？努力把它学好，我一直相信, 数学不只是基础学科，更是从事其他行业的“一把手”【注】以上图片参考百度百科
