2计算与信息学科

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1、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，

2、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

3、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AlanMathisonTuring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

4、中的应用（ONCOMPUTABLENUMBERS,WITHANAPPLICATIONTOTHEENTSCHEIDUNGSPROBLEM，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”(“imitationgame”)同年（1950年10月），图灵发表了题为《机器能思考吗？》ComputingMachineryandIntelligence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AlanMathisonTuring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

5、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

6、）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”（ComputingasaDiscipline）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“

7、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”(DeepBlue)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