第1章计算思维导论Wang Ke 2016ppt课件.ppt

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1、计算思维哈工大深圳研究生院导论第一章计算思维与程序设计1.1计算思维1.2算法1.3程序设计1.4计算思维案例数字化生存的智慧：计算思维一、计算改变了什么？二、什么是计算？三、什么是计算思维？1.计算改变科学家的思考方式计算生物学改变着生物学家的思考方式计算博弈理论改变着经济学家的思考方式纳米计算改变着化学家的思考方式计算物理学改变着物理学家的思考方式数学机械化改变数学家的思考方式社会计算改变社会学家的思考方式……计算生物学应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术，来研究生物学、行为学和社会群体系统。例如“蚁群算法”、“蜂群算法”、“萤火虫算法”、“候鸟算法”计算经济学运用

2、计算思想分析和综合经济问题分析、模型、决策计算思想在诺贝尔奖获奖理论中占到70%以上的比例“雾霾经济计算模型”计算考古学--人脸复原2000年前的马王堆辛追夫人与3500年前的古埃及最美丽的王妃：妮菲蒂蒂2.计算改变工作方式：数字化会议数字化医疗数字化教学(VR&AR)数字化制造-工业4.0管路设计强度分析结构分析数字预装配CAM装配过程仿真装配过程仿真智能机器人智能机器人也是当前人工智能领域一个十分重要的应用领域和热门的研究方向。由于它直接面向应用,社会效益强,所以,其发展非常迅速。诸如工业机器人、太空机器人、水下机器人、家用机器人、军用机器人、服务机器人、医疗机器人、运动机器人

3、、助理机器人、机器人足球赛、机器人象棋赛……,几乎应有尽有。AI计算智能--无处不在扫地机器人擦玻璃机器人客服机器人苹果siri微软CortanaAlphaGo自动驾驶智能穿戴智能家居机器翻译无人机快递模式识别识别是人和生物的基本智能信息处理能力之一。所谓模式识别,则指的是用计算机进行物体识别。这里的物体一般指文字、符号、图形、图像、语音、声音及传感器信息等形式的实体对象,而并不包括概念、思想、意识等抽象或虚拟对象,后者的识别属于心理、认知及哲学等学科的研究范畴。经过多年的研究,模式识别已发展成为一个独立的学科,其应用十分广泛,诸如信息、遥感、医学、影像、安全、军事等领域,模式识别

4、已经取得了重要成效。如：微软的从照片判断年龄HowOld、汽车号牌自动识别。机器翻译机器翻译就是完全用计算机作为两种语言之间的翻译。机器翻译由来已久,早在电子计算机问世不久,就有人提出了机器翻译的设想,随后就开始了这方面的研究。机器翻译并非想像的那么简单,单纯地依靠“查字典”的方法不可能解决翻译问题,只有在对语义理解的基础上,才能做到真正的翻译,所以机器翻译的真正实现,还要靠自然语言理解方面的突破。EmotivEpoc意念控制器脑电波是人类进行思维活动时产生的生物电信号，Mindwave通过采用了ThinkGear™技术的智能芯片进行脑电波信号采集、滤波及放大，并通过NeuroSk

5、yeSense™专利算法进行数据分析，实时解读出使用者当前的心理状，也使得意念控制成为可能。人类的智力面临挑战15年前IBM的超级电脑“深蓝”击败世界国际象棋冠军加里·卡斯帕罗夫，这次IBM向人类的冠军发出挑战的超级电脑名叫“沃森”。15年后，Google的”AlphaGo”击败了围棋国际冠军李世石。“深蓝”与“AlphaGo”穷尽算法演变为深度学习2016年3月9日12点，谷歌人工智能系统AlphaGo和围棋世界冠军李世石的在韩国首尔正式开始。第一战中，李世石执黑终盘失利，总比分0-1落后。AlphaGo人工智能程序结合了深度神经网络机器学习方法和树搜索算法。简单来说，就是先让Al

6、phaGo观察人类下围棋，然后通过将不同决策进行比较来提升技能，这一过程被叫做强化学习。经上百万次重复后，AlphaGo就可以进行对战了。围棋的第一步有361种下法，而一局大约可长达150个回合。在此之前，大多数电脑依赖还是穷举法，计算机每走一步都要耗费大量时间进行计算，这样下去根本连普通选手都下不过。二、什么是计算计算是人类文明最古老而又最时新的成就之一计算方法及计算工具不断地发展，对推动社会进步发挥了巨大作用计算的本质就是基于规则的符号串变换手动计算工具时代手动式计算工具——算筹图1.3手动式计算工具——算盘机械式计算工具时代法国著名数学家、物理学家、近代概率论的奠基者和他的计算

7、工具——帕斯卡加法器1642年机电计算工具时代美国哈佛大学应用数学教授霍华德·艾肯和他的机电式计算机——MARKI电子计算机时代第一台电子数字计算机ENIAC阿塔纳索夫莫齐利埃克特ENIAC的发明人与制作人阿塔纳索夫、莫齐利、埃克特“天河一号”是我国首台千万亿次超级计算机计算是基于规则的符号串变换1+2+3→（1+2）+3：结合律→3+3：加法口诀，替换规则→6：加法口诀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