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1、 计算机科学与技术方法论计算机科学与技术方法论主讲教师：董荣胜、钟艳如、陈光喜、李凤英主讲教师：董荣胜、钟艳如、陈光喜、李凤英专题讲座：古天龙专题讲座：古天龙桂林电子科技大学桂林电子科技大学“计算机科学与技术方法论计算机科学与技术方法论”课程组课程组前言前言oo对计算机科学的误解对计算机科学的误解这门学科的主这门学科的主要工作就是编程和游览网络要工作就是编程和游览网络oo本课程的目的本课程的目的n n寻求一种统一的思想来认知计算机学科的寻求一种统一的思想来认知计算机学科的本质；本质；n n对计算机学科进行系统化和科学化的描述对计算机学科进行系统化和科学化的描述n n关注在计算学科中具有共同的、
2、本质特征关注在计算学科中具有共同的、本质特征的内容上。的内容上。第第1章章 绪绪 论论oo要解决学科的认知问题，必须有一套科学要解决学科的认知问题，必须有一套科学的方法的方法有助于人们对学科认识的逻辑有助于人们对学科认识的逻辑化、程序化、理性化和具体化。化、程序化、理性化和具体化。 oo1984年年7月月美国计算机科学与工程美国计算机科学与工程博士单位评审部的领导们，在犹他州会议博士单位评审部的领导们，在犹他州会议上对计算认知问题进行了讨论。促使上对计算认知问题进行了讨论。促使ACM和和IEEE-CS联合攻关组，开始用新联合攻关组，开始用新的思维方式来理解计算学科。的思维方式来理解计算学科。
3、oo计算机科学与技术方法论的建立计算机科学与技术方法论的建立借鉴借鉴了数学的公理化思想了数学的公理化思想 1.1 1.1 方法论产生的历史背景方法论产生的历史背景 oo1943年年 英英 国国 的的 一一 台台 名名 叫叫 “巨巨 人人”（Colossus）的的计计算算机机就就投投入入了了运运行行，用用于译解德国密码，于译解德国密码， 1970年之前一直保密年之前一直保密oo1946.2.14美美国国宾宾夕夕法法尼尼亚亚大大学学研研制制成成功功 的的 ENIAC（ Electronic Numerical Integrator and Calculator，电电子子数数字字积积分分器器和和计计
4、算算器器）是是世世界界第第一一台台多多功功能能、全全电电子子数字计算机。数字计算机。早期关于早期关于“计算机科学计算机科学”名称的争论名称的争论oo最早的计算机科学学位课程最早的计算机科学学位课程美国普渡美国普渡大学于大学于1962年开设的年开设的 oo斯坦福大学斯坦福大学开设了同样的学位课程。开设了同样的学位课程。oo计算机科学计算机科学这一名称，在当时引起了这一名称，在当时引起了激烈的争论。激烈的争论。oo当时的计算机主要用于数值计算，使用计当时的计算机主要用于数值计算，使用计算机仅仅是编程问题，没有必要设立学位算机仅仅是编程问题，没有必要设立学位oo很多人还认为，计算机从本质上说是一种很
5、多人还认为，计算机从本质上说是一种职业而非学科。职业而非学科。 Computing as a Discipline的主要成果oo第一个重大问题第一个重大问题n n第一次给出了计算学科一个透彻的定义第一次给出了计算学科一个透彻的定义(Existence Proof )oo第二个重大问题第二个重大问题 n n未来计算教育问题，整个学科核心课程详细未来计算教育问题，整个学科核心课程详细设计设计 oo第三个重大问题第三个重大问题n n整个学科综述性导引（导论）课程的构建整个学科综述性导引（导论）课程的构建 另外给出了计算学科二维定义矩阵的定义及相另外给出了计算学科二维定义矩阵的定义及相关研究内容关研究
6、内容 Computing as a Discipline的局限性oo报告选择了抽象、理论和设计报告选择了抽象、理论和设计3个过程的个过程的内容作为内容作为“新的思想方法新的思想方法” oo报告在强调报告在强调3个过程是错综复杂地缠绕在个过程是错综复杂地缠绕在一起的时候，一起的时候，n n忽视了忽视了3个过程的内在联系个过程的内在联系oo“新的思想方法新的思想方法”是对计算领域几十年来是对计算领域几十年来的概括和总结，其目标就是的概括和总结，其目标就是n n构建起计算学科自己的方法论构建起计算学科自己的方法论（但是报告没（但是报告没有认识到这一点）有认识到这一点） CC1991的主要成果的主要成
7、果 oo提取了计算学科中反复出现的（具有方法提取了计算学科中反复出现的（具有方法论性质的）论性质的）12个核心概念。个核心概念。oo“社会的、道德的和职业的问题社会的、道德的和职业的问题”主领域主领域的提出，使计算学科方法论的研究更加完的提出，使计算学科方法论的研究更加完备。备。n n由于由于CC1991没有解决计算教育中的第二没有解决计算教育中的第二和第三个重大问题，和第三个重大问题，CC1991教学计划的教学计划的执行远没有达到它的预期目标。执行远没有达到它的预期目标。n n但使一些学者开始考虑如何构建计算学科方但使一些学者开始考虑如何构建计算学科方法论的问题。法论的问题。 CC2001的
8、主要成果的主要成果 oo任务组将任务组将CC1991报告划分的报告划分的11个主领个主领域扩展为域扩展为14个主领域，个主领域，oo提出了计算机科学知识体的新概念，并从提出了计算机科学知识体的新概念，并从领域、单元和主题三个不同的层次给出了领域、单元和主题三个不同的层次给出了知识体的内容，为整个学科核心课程的详知识体的内容，为整个学科核心课程的详细设计奠定了基础。细设计奠定了基础。 n nCC1991教学计划的执行并没有达到预期教学计划的执行并没有达到预期的效果，主要是缺乏更详细的课程指导。的效果，主要是缺乏更详细的课程指导。n n整个学科大量内容的罗列，有可能使学生们整个学科大量内容的罗列，
9、有可能使学生们只见树木，不见森林只见树木，不见森林 对新教学计划的对新教学计划的争论仍将继续下去。争论仍将继续下去。 解决计算教育解决计算教育3个重大问题的意义个重大问题的意义 oo第一个重大问题第一个重大问题n n对学科的发展至关重要对学科的发展至关重要 oo第二个重大问题第二个重大问题n n为高校制定计算机教学计划奠定基础为高校制定计算机教学计划奠定基础 oo第三个重大问题第三个重大问题n n使人们对整个计算学科的认知科学化、系统使人们对整个计算学科的认知科学化、系统化和逻辑化。化和逻辑化。 计算机科学与技术方法论的提出 oo20012001年年年年7 7月月月月 ，在上海召开的，在上海召
10、开的，在上海召开的，在上海召开的CC2001CC2001工作研讨会上，工作研讨会上，工作研讨会上，工作研讨会上，本书作者提交的本书作者提交的本书作者提交的本书作者提交的计算机科学与技术方法论计算机科学与技术方法论计算机科学与技术方法论计算机科学与技术方法论大会论大会论大会论大会论文引起了文引起了文引起了文引起了IEEE-CSIEEE-CS教育委员会副主席、教育委员会副主席、教育委员会副主席、教育委员会副主席、CC2001CC2001工工工工作组负责人作组负责人作组负责人作组负责人Carl.ChangCarl.Chang教授（美籍华人）的注意，教授（美籍华人）的注意，教授（美籍华人）的注意，教授
11、（美籍华人）的注意，并在大会特邀报告中肯定了该论文所具有的批判性。并在大会特邀报告中肯定了该论文所具有的批判性。并在大会特邀报告中肯定了该论文所具有的批判性。并在大会特邀报告中肯定了该论文所具有的批判性。 oo20012001年年年年8 8月月月月1 1日，在网上公布的日，在网上公布的日，在网上公布的日，在网上公布的CC2001CC2001报告（草报告（草报告（草报告（草案），增加了作者充分肯定的原案），增加了作者充分肯定的原案），增加了作者充分肯定的原案），增加了作者充分肯定的原计算作为一门学科计算作为一门学科计算作为一门学科计算作为一门学科报告和报告和报告和报告和CC1991CC1991报
12、告中具有方法论性质的抽象、报告中具有方法论性质的抽象、报告中具有方法论性质的抽象、报告中具有方法论性质的抽象、理论和设计三个过程，以及计算学科中反复出现的理论和设计三个过程，以及计算学科中反复出现的理论和设计三个过程，以及计算学科中反复出现的理论和设计三个过程，以及计算学科中反复出现的1212个核心概念的内容，同时，还第一次增加了要求个核心概念的内容，同时，还第一次增加了要求个核心概念的内容，同时，还第一次增加了要求个核心概念的内容，同时，还第一次增加了要求学生更多地了解方法论的内容。学生更多地了解方法论的内容。学生更多地了解方法论的内容。学生更多地了解方法论的内容。 1.2 1.2 计算机科
13、学与技术方法论的建立计算机科学与技术方法论的建立oo计算学科认知问题的大量研究成果计算学科认知问题的大量研究成果n n计算作为一门学科报告计算作为一门学科报告计算作为一门学科报告计算作为一门学科报告n nCC1991CC1991报告报告报告报告n nCC2001CC2001报告报告报告报告n n著名计算机科学家、图灵奖获得者戴克斯特拉（著名计算机科学家、图灵奖获得者戴克斯特拉（著名计算机科学家、图灵奖获得者戴克斯特拉（著名计算机科学家、图灵奖获得者戴克斯特拉（E. E. W.W.DijkstraDijkstra）教授教授教授教授“ “关于真正讲授计算科学的严酷关于真正讲授计算科学的严酷关于真正
14、讲授计算科学的严酷关于真正讲授计算科学的严酷性性性性” ”（On the On the CrueltyCruelty of Really Teaching of Really Teaching Computing ScienceComputing Science）及其争论，及其争论，及其争论，及其争论，n n计算教育哲学、计算机科学与技术方法论等方面的研计算教育哲学、计算机科学与技术方法论等方面的研计算教育哲学、计算机科学与技术方法论等方面的研计算教育哲学、计算机科学与技术方法论等方面的研究成果究成果究成果究成果oo研究成果研究成果促进了计算学科认知领域的发展，促进了计算学科认知领域的发展，为
15、计算机科学与技术方法论的建立奠定了基础。为计算机科学与技术方法论的建立奠定了基础。计算机科学与技术方法论的定义oo在计算领域中，在计算领域中，“认识认识”指的是指的是抽象抽象过程（感过程（感性认识）和性认识）和理论理论过程（理性认识），过程（理性认识），oo“实践实践”指的是学科中的指的是学科中的设计设计过程。过程。oo抽象、理论和设计是具有抽象、理论和设计是具有方法论方法论意义的意义的3个过个过程，这程，这3个过程是计算机科学与技术方法论中个过程是计算机科学与技术方法论中最重要的研究内容。最重要的研究内容。oo计算机科学与技术方法论是对计算领域认识和计算机科学与技术方法论是对计算领域认识和实
16、践过程中一般方法及其实践过程中一般方法及其性质性质、特点特点、内在联内在联系系和和变化发展变化发展进行系统研究的学问。计算机科进行系统研究的学问。计算机科学与技术方法论是认知计算学科的学与技术方法论是认知计算学科的方法和工具方法和工具，也是计算学科认知领域的也是计算学科认知领域的理论体系理论体系。 1.2.2 计算学科二维定义矩阵oo知识框架知识框架 计算作为一门学科报告遵循了一般科学计算作为一门学科报告遵循了一般科学技术方法论的思想，它给出了计算学科二维定技术方法论的思想，它给出了计算学科二维定义矩阵（简称定义矩阵）的概念并细化了其内义矩阵（简称定义矩阵）的概念并细化了其内容。容。n n定义
17、矩阵的一维是定义矩阵的一维是定义矩阵的一维是定义矩阵的一维是“ “3 3 3 3个过程个过程个过程个过程” ”（抽象、理论和设（抽象、理论和设（抽象、理论和设（抽象、理论和设计）计）计）计）n n另一维是主领域。另一维是主领域。另一维是主领域。另一维是主领域。oo特别当主领域仅为计算学科时，定义矩阵便是特别当主领域仅为计算学科时，定义矩阵便是计算作为一门学科报告中所指的计算作为一门学科报告中所指的“知识框知识框架架”。二维定义矩阵o“知识框架”反映了计算领域中人们的认识是从感性认识（抽象）到理性认识（理论），再由理性认识（理论）回到实践（设计）中来的科学思维方法。n“知识框架”是对计算学科总的
18、概括，它是稳定的；n“知识框架”的内容（值），即各主领域及其“3个过程”的内容，则随计算技术的发展而变化。计算学科分支领域的划分oo当前的计算学科已成为一门范围极为宽广的学当前的计算学科已成为一门范围极为宽广的学科，将整个学科划分为若干分支领域有助于我科，将整个学科划分为若干分支领域有助于我们对计算学科的理解。们对计算学科的理解。分支领域的划分一般遵分支领域的划分一般遵循以下循以下4个原则：个原则：n n科目内容基础的协调一致；科目内容基础的协调一致；科目内容基础的协调一致；科目内容基础的协调一致；n n实质性的理论部分；实质性的理论部分；实质性的理论部分；实质性的理论部分；n n有意义的抽象
19、；有意义的抽象；有意义的抽象；有意义的抽象；n n重要的设计和实现。重要的设计和实现。重要的设计和实现。重要的设计和实现。计算学科是计算学科是“工科工科”还是还是“理科理科” ？o计算作为一门学科报告给出了一个计算学科的二维定义矩阵，使得学科各主领域中有关抽象、理论和设计3个形态的核心内容完整地呈现出来，该二维定义矩阵是对学科的一个高度概括和总结。o3个学科形态的内容以及学科的根本问题都清楚地表明：计算机科学和计算机工程在本质上没有区别，学科中的抽象、理论和设计要解决的都是计算中的“能行性”和“有效性”的问题。n计算机科学注重理论和抽象n计算机工程注重抽象和设计n计算机科学与技术则居中计算学科
20、是“工科”还是“理科” ？o因此，不能简单地将计算学科归属于“理科”还是“工科”，在统一认识之后，ACM和IEEE-CS任务组将计算机科学、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本质问题归约为定义矩阵本质问题的说明oo要把握定义矩阵的本质，就是要分别把握要把握定义矩阵的本质，就是要分别把握定义矩阵的定义矩阵的“横向横向”（抽象、理论和设计（抽象、理论和设计3个过程）以及个过程）以及“纵向纵向”（各主领域）共（各主领域）共有的、能反映各主领域内在联系的思想和有的、能反映各主领域内在联系的思想和方法的本质。方法的本质。oo抽象、理论和设
21、计抽象、理论和设计3个过程的内在联系与发展个过程的内在联系与发展规律的内容，是计算机科学与技术方法论中最规律的内容，是计算机科学与技术方法论中最重要的内容。重要的内容。 3个过程之间的相互作用，推动个过程之间的相互作用，推动了计算学科及其分支领域的发展。了计算学科及其分支领域的发展。oo“纵纵向向”关关系系的的内内容容，即即各各分分支支领领域域中中所所具具有有的的共共同同的的能能反反映映学学科科某某一一方方面面本本质质特特征征的的内内容容，既既有有助助于于我我们们认认知知计计算算学学科科，又又有有助助于于我我们们更更好好地地运运用用方方法法论论中中的的思思想想从从事事计计算算领领域域的的工工作
22、作，它它是是方方法法论论中中仅仅次次于科学问题与于科学问题与“3个过程个过程”的重要内容。的重要内容。14个主领域的主要内容oo离散结构离散结构n主要内容集合论、数理逻辑、近世代数、图论以及组合数学等。n该领域与计算学科各主领域有着紧密的联系，CC2001为了强调它的重要性，特意将它列为计算学科的第一个主领域。n该主领域以抽象和理论两个学科形态出现在计算学科中，它为计算学科各分支领域解决其基本问题提供了强有力的数学工具。1.离散结构离散结构基本内容基本内容(43个核心小时)n nDS1.DS1.函数，关系，和集合论函数，关系，和集合论(6)(6)n nDS2.DS2.基本逻辑基本逻辑(10)(
23、10)n nDS3.DS3.证明方法证明方法(12)(12)n nDS4.DS4.计算基础计算基础(5)(5)n nDS5.DS5.图和树图和树(4)(4)n nDS6.DS6.离散概率离散概率(6)(6)oo注：核心学时是注：核心学时是CC2001任务组推荐任务组推荐的一个相对授课学时，若将它视为课的一个相对授课学时，若将它视为课内学时时，则应有内学时时，则应有3倍的课外学时与倍的课外学时与之配套。之配套。2.程序设计基础程序设计基础(38个核心小时)oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nPF1.PF1.基本的程序设计结构基本的程序设计结构 (9)(9)n nPF2.PF2.算法和问题求
24、解算法和问题求解 (6)(6)n nPF3.PF3.基本数据结构基本数据结构(14)(14)n nPF4.PF4.递归递归(5)(5)n nPF5.PF5.事件驱动和并行程序设计事件驱动和并行程序设计(4)(4)程序设计基础程序设计基础oo基本问题基本问题基本问题基本问题n对给定的问题，如何进行有效的描述并给出对给定的问题，如何进行有效的描述并给出算法？算法？n如何正确选择数据结构？如何正确选择数据结构？n如何进行设计、编码、测试和调试程序？如何进行设计、编码、测试和调试程序？3.算法与复杂性算法与复杂性(31个核心小时)oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nAL1.AL1.基本的算法分析
25、基本的算法分析(4)(4)n nAL2.AL2.算法策略算法策略(6)(6)n nAL3.AL3.基本的计算方法基本的计算方法(12)(12)n nAL4.AL4.分布式算法分布式算法(3)(3)n nAL5.AL5.基本可计算性理论基本可计算性理论(6)(6)n nAL6. PAL6. P和和NPNP复杂类；复杂类；AL7.AL7.自动机理论自动机理论n nAL8.AL8.高级算法分析；高级算法分析；AL9.AL9.加密算法加密算法n nAL10.AL10.几何算法；几何算法；AL11.AL11.并行算法并行算法算法与复杂性算法与复杂性oo基本问题基本问题基本问题基本问题n对于给定的问题类，
26、最好的算法是什么？要 求的存储空间和计算时间有多少？空间和时 间如何折衷？n访问数据的最好方法是什么？n算法最好和最坏的情况是什么？n算法的平均性能如何？n算法的通用性如何？4.体系结构体系结构(36个核心小时)oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nAR1.AR1.数字逻辑和数字系统数字逻辑和数字系统(6)(6)n nAR2.AR2.数据的机器表示数据的机器表示(3)(3)n nAR3.AR3.汇编级机器组织汇编级机器组织(9)(9)n nAR4.AR4.存储器系统组织和体系结构存储器系统组织和体系结构(5)(5)n nAR5.AR5.接口和通信接口和通信(3)(3)n nAR6.AR6.
27、功能的组织功能的组织(7)(7)n nAR7.AR7.多道处理和预备体系结构多道处理和预备体系结构(3)(3)n nAR8.AR8.性能提高性能提高n nAR9.AR9.网络和分布式系统的体系结构网络和分布式系统的体系结构体系结构体系结构oo基本问题基本问题基本问题基本问题n实现处理器、内存和机内通信的方法是什么？n如何设计和控制大型计算系统，而且使其令人相信，尽管存在错误和失败，但它仍然是按照 我们的意图工作的？n哪种类型的体系结构能够有效地包含许多在一个计算中能够并行工作的处理元素？n如何度量性能？5.操作系统操作系统(18个核心小时)主要内容主要内容主要内容主要内容n nOS1.OS1.
28、操作系统概述操作系统概述(2)(2)n nOS2.OS2.操作系统原理操作系统原理(2)(2)n nOS3.OS3.并发并发(6)(6)n nOS4.OS4.调度和分派调度和分派(3)(3)n nOS5.OS5.存储管理存储管理(5)(5)n nOS6.OS6.设备管理；设备管理；OS7.OS7.安全和保护安全和保护n nOS8.OS8.文件系统；文件系统；OS9.OS9.实时和嵌入系统实时和嵌入系统n nOS10.OS10.容错；容错；OS11.OS11.系统性能评价系统性能评价n nOS12.OS12.脚本脚本操作系统操作系统oo基本问题基本问题基本问题基本问题n在计算机系统操作的每一个级
29、别上，可见的对象和允许进行的操作各是什么？n对于每一类资源，能够对其进行有效利用的最小操作集是什么？n如何组织接口才能使得用户只需与抽象的资源而非硬件的物理细节打交道？n作业调度、内存管理、通信、软件资源访问、并发任务间的通信以及可靠性与安全的控制策略是什么n通过少数构造规则的重复使用进行系统功能扩展的原则是什么？6.网络计算网络计算(15个核心小时)oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nNC1.NC1.网络计算引导网络计算引导(2)(2)n nNC2.NC2.通信和组网通信和组网 (7)(7)n nNC3.NC3.网络安全网络安全(3)(3)n nNC4.NC4.顾客顾客- -服务器计算
30、的一个实例：服务器计算的一个实例：web(3)web(3)n nNC5.NC5.建立网络应用；建立网络应用；NC6.NC6.网络管理网络管理n nNC7.NC7.压缩和解压；压缩和解压；NC8.NC8.多媒体数据技术多媒体数据技术n nNC9.NC9.无线和移动计算无线和移动计算网络计算网络计算oo基本问题基本问题基本问题基本问题n网络中的数据如何进行交换？n网络协议如何验证？n如何保证网络的安全？n分布式计算的性能如何评价？n分布式计算如何组织才能够使通过通信网连接在一起的自主计算机参加到一项计算中，而网络协议、主机地址、带宽和资源则具有透明性？ 7.程序设计语言程序设计语言(21个核心小时
31、)oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nPL1.PL1.程序设计语言概述程序设计语言概述(2)(2)n nPL2.PL2.虚拟机虚拟机(1)(1)n nPL3.PL3.语言翻译导引语言翻译导引(2)(2)n nPL4.PL4.声明和声明和类型（类型（3 3）n nPL5.PL5.抽象机制（抽象机制（3 3）n nPL6.面向对象的程序设计（面向对象的程序设计（10）n nPL7.函数式程序设计函数式程序设计n nPL8.PL8.语言翻译系统语言翻译系统；PL9.PL9.类型系统类型系统n nPL10.PL10.程序设计语言语义学；程序设计语言语义学；n nPL11.PL11.程序设计程序设
32、计语言的设计语言的设计程序设计语言程序设计语言oo基本问题基本问题基本问题基本问题n语言（数据类型、操作、控制结构、引进新类型和操作的机制）表示的虚拟机的可能组织结构是什么？n语言如何定义机器？机器如何定义语言？n什么样的表示法（语义）可以有效地用于描述计算机应该做什么？8.人机交互人机交互oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nHC1.HC1.人机交互基础人机交互基础(6)(6)n nHC2.HC2.建立简单的图形用户接口（建立简单的图形用户接口（2 2）n nHC3.HC3.以人为中心的软件评价以人为中心的软件评价n nHC4.HC4.以人为中心的软件开发以人为中心的软件开发n nHC5
33、.HC5.图形用户接口设计图形用户接口设计n nHC6.HC6.图形用户接口程序设计图形用户接口程序设计n nHC7.HC7.多媒体系统的人机接口多媒体系统的人机接口n nHC8.HC8.协作和通信的人机接口协作和通信的人机接口8.人机交互人机交互oo基本问题基本问题基本问题基本问题n表示物体和自动产生供阅览的照片的有效方法是什么？n接受输入和给出输出的有效方法是什么？n怎样才能减小产生误解和由此产生的人为错误的风险？n图表和其他工具怎样才能通过存储在数据集中的信息去理解物理现象？9.图形学和可视化计算图形学和可视化计算oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nGV1.GV1.图形学的基本技术
34、图形学的基本技术(2)(2)n nGV2.GV2.图形系统图形系统(1)(1)n nGV3.GV3.图形通信图形通信n nGV4.GV4.几何模型；几何模型；GV5.GV5.基本绘制基本绘制n nGV6.GV6.高级绘制；高级绘制；GV7.GV7.先进技术先进技术n nGV8.GV8.计算机动画；计算机动画；GV9.GV9.可视化可视化n nGV10.GV10.虚拟现实；虚拟现实；GV11.GV11.计算机视觉计算机视觉9.图形学和可视化计算图形学和可视化计算oo基本问题基本问题基本问题基本问题n如何选择支撑图像产生以及信息浏览的更好模型？n如何提取科学的（计算和医学）和更抽象的相关数据？n图
35、像形成过程的解释和分析方法。10.智能系统智能系统oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nIS1.IS1.智能系统的基本问题智能系统的基本问题(1)(1)n nIS2.IS2.搜索和约束满足搜索和约束满足(5)(5)n nIS3.IS3.知识表示和推理知识表示和推理(4)(4)n nIS4.IS4.高级搜索；高级搜索；n nIS5.IS5.高级知识表示和推理；高级知识表示和推理；10.智能系统智能系统oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nIS6.代理；代理；n nIS7.自然语言处理自然语言处理n nIS8.神经网络神经网络n nIS9.人工智能规划系统；人工智能规划系统；n nIS10
36、.机器人学机器人学10.智能系统智能系统oo基本问题基本问题基本问题基本问题n基本的行为模型是什么？n如何建造模拟它们的机器？n规则评估、推理、演绎和模式计算在多大程度上描述了智能？n通过这些方法模拟行为的机器的最终性能如何？10.智能系统智能系统oo基本问题基本问题基本问题基本问题n传感数据如何编码才使得相似的模式有相似的代码？n电机编码如何与传感编码相关联？n学习系统的体系结构怎样？n这些系统是如何表示它们对这个世界的理解的？11.信息管理信息管理oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nIM1.IM1.信息模型与信息系统信息模型与信息系统(3)(3)n nIM2.IM2.数据库系统数据库
37、系统(3)(3)n nIM3.IM3.数据建模数据建模 (4)(4)n nIM4.IM4.关系型数据库；关系型数据库；n nIM5.IM5.数据库查询语言数据库查询语言n nIM6.IM6.关系型数据库设计；关系型数据库设计；n nIM7.IM7.事务处理事务处理11.信息管理信息管理oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nIM8.IM8.分布式数据库；分布式数据库；n nIM9.IM9.物理数据库设计物理数据库设计n nIM10.IM10.数据挖掘；数据挖掘；n nM11.M11.信息存储和检索信息存储和检索n nIM12.IM12.超文本和超媒体；超文本和超媒体；n nIM13.IM13
38、.多媒体信息和多媒体系统；多媒体信息和多媒体系统；n nIM14.IM14.数字图书馆数字图书馆11.信息管理信息管理oo基本问题基本问题n使用什么样的建模概念来表示数据元素及其相互关系？n怎样把基本操作（如存储、定位、匹配和恢复）组合成有效的事务？n这些事务怎样才能与用户有效地进行交互？n高级查询如何翻译成高质量的程序？哪种机器体系结构能够进行有效的恢复和更新？11.信息管理信息管理oo基本问题基本问题基本问题基本问题n怎样保护数据，以避免非授权访问、泄露和破坏？n如何保护大型的数据库，以避免由于同时更新引起的不一致性？n当数据分布在许多机器上时如何保护数据、保证性能？n文本如何索引和分类才
39、能够进行有效的恢复？12.软件工程软件工程oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nSE1.SE1.软件软件设计设计(8)(8)； SE2.SE2.使用使用APIAPI（5 5）n nSE3.SE3.软件软件工具和环境工具和环境(2)(2)n nSE4.SE4.软件软件过程过程(2)(2)n nSE5.SE5.软件软件需求与规格需求与规格(4)(4)n nSE6.SE6.软件软件验证验证(3)(3)n nSE7.SE7.软件软件演化演化(3)(3)n nSE8.SE8.软件项目管理（软件项目管理（3 3）；n nSE9.SE9.基于构件的计算基于构件的计算n nSE10.SE10.形式化方法形
40、式化方法；SE11.SE11.软件可靠性；软件可靠性；SE12SE12专用系统开发专用系统开发12.软件工程软件工程oo基本问题基本问题基本问题基本问题n程序和程序设计系统发展背后的原理是什么？n如何证明一个程序或系统满足其规格说明？n如何编写不忽略重要情况且能用于安全分析的规格说明？n软件系统是如何历经不同的各代进行演化的？n如何从可理解性和易修改性着手设计软件？13.社会和职业的问题社会和职业的问题oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nSP1.SP1.计算的历史计算的历史(1)SP2. (1)SP2. 计算的社会背景计算的社会背景(3)(3)n nSP3.SP3.分析方法和工具分析方法
41、和工具n nSP4.SP4.专业和道德责任专业和道德责任(3)(3)n nSP5.SP5.基于计算机系统的风险和责任基于计算机系统的风险和责任(2)(2)n nSP6.SP6.知识产权知识产权(3)(3)n nSP7.SP7.隐私和公民自由隐私和公民自由(2)(2)n nSP8.SP8.计算机犯罪；计算机犯罪；n nSP9.SP9.与计算机有关的经济问题与计算机有关的经济问题13.社会和职业的问题社会和职业的问题oo基本问题基本问题基本问题基本问题n计算学科本身的文化、社会、法律和道德的问题；n有关计算的社会影响问题，以及如何评价可能的一些答案的问题；n哲学问题；n技术问题以及美学问题。14.
42、科学计算科学计算oo主要内容主要内容主要内容主要内容n nCN1.CN1.数值分析n nCN2.CN2.运筹学n nCN3.CN3.模拟和仿真n nCN4.CN4.高性能计算14.科学计算科学计算oo基本问题基本问题基本问题基本问题n如何精确地以有限的离散过程近似表示连续和无限的离散过程？n如何处理这种近似产生的错误？n给定某一类方程在某精确度水平上能以多快的速度求解？n如何实现方程的符号操作，如积分、微分以及到最小项的归约？n如何把这些问题的答案包含到一个有效的、可靠的、高质量的数学软件包中？ 思 考 题o简述计算机科学与技术方法论产生的历史背景。o计算作为一门学科报告取得的主要成果是什么？存在的局限性是什么？oCC1991报告的主要成果是什么？oCC2001报告的主要成果是什么？o计算教育面临的3个重大问题及其难点、意义是什么？思 考 题o为什么说计算作为一门学科报告提出的第三个重大问题已从“整个学科综述性导引课程的构建问题”演变为“计算机科学与技术方法论的构建问题”？o为什么计算学科的本质问题可以归约为计算学科二维定义矩阵的本质问题？o如何正确把握计算学科二维定义矩阵的本质？
