計(jì)算機(jī)計(jì)算與計(jì)算思維ppt課件(PPT 63頁)

1、大學(xué)計(jì)算機(jī)-計(jì)算思維導(dǎo)論第1頁，共63頁。當(dāng)今信息社會(huì)，每個(gè)人都離不開計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)已改變了人們很多的工作和生活習(xí)慣！學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)，應(yīng)該學(xué)習(xí)計(jì)算思維，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)家進(jìn)行問題求解的思維方式！第1講 計(jì)算機(jī)、計(jì)算與計(jì)算思維第2頁，共63頁。計(jì)算機(jī)、計(jì)算與計(jì)算思維1. 計(jì)算機(jī)是什么?計(jì)算機(jī)是什么?第3頁，共63頁。傳統(tǒng)“計(jì)算機(jī)器”多樣化的“計(jì)算機(jī)器”，各種設(shè)備的“大腦”系統(tǒng)1.1 計(jì)算機(jī)與各種設(shè)備中的計(jì)算機(jī)?形形色色的計(jì)算機(jī)第4頁，共63頁。形形色色的計(jì)算機(jī)1.2 各種應(yīng)用中的計(jì)算機(jī)?第5頁，共63頁。馬克.安德森 前Netscape公司創(chuàng)始人，現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)投資人軟件正在占領(lǐng)全世界 形形色色的計(jì)

2、算機(jī)1.3 計(jì)算機(jī)除了硬件，還包括軟件?第6頁，共63頁。為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程計(jì)算機(jī)、計(jì)算與計(jì)算思維2. 為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程?第7頁，共63頁。2.1 為什么要學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)？計(jì)算學(xué)科的供需關(guān)系第8頁，共63頁。計(jì)算科學(xué) 與 信息探索科學(xué)第9頁，共63頁。支持各學(xué)科研究創(chuàng)新的新型計(jì)算手段Gap計(jì)算思維/計(jì)算能力計(jì)算機(jī)及其通用計(jì)算手段的應(yīng)用當(dāng)前的非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)關(guān)注點(diǎn)應(yīng)用計(jì)算手段進(jìn)行各學(xué)科研究和創(chuàng)新非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的未來計(jì)算能力知識(shí)/技能計(jì)算思維的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練1998年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng)勵(lì)給一個(gè)計(jì)算手段的研究者- John Pople化學(xué)學(xué)科工作者利用計(jì)算手段進(jìn)行學(xué)

3、科的科學(xué)研究各學(xué)科人才的計(jì)算思維/計(jì)算能力需求第10頁，共63頁。“看山是山，看水是水”“昨夜西風(fēng)凋碧樹，獨(dú)上高樓，望盡天涯路”“看山不是山，看水不是水”“衣帶漸寬終不悔，為伊銷得人憔悴”“看山還是山，看水還是水”“眾里尋她千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”From 王國(guó)維“人間詞話”關(guān)于“境界”的闡述貫通，看得遠(yuǎn)，才能認(rèn)識(shí)準(zhǔn)確浮想聯(lián)翩，由此及彼，才能發(fā)現(xiàn)不斷訓(xùn)練，不斷理解，才能找出本質(zhì)，才能創(chuàng)新聯(lián)想與貫通訓(xùn)練與實(shí)踐概念與知識(shí)“計(jì)算機(jī)”的思維: 計(jì)算機(jī)是如何工作的? 計(jì)算機(jī)的功能是如何越來越強(qiáng)大的?利用計(jì)算機(jī)的思維: 現(xiàn)實(shí)世界的各種事物如何利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制和處理? 計(jì)算思維(Compu

4、tational Thinking)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為，其本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化from 周以真。計(jì)算思維2.2 怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)？思維是創(chuàng)新的源頭，技術(shù)與知識(shí)是創(chuàng)新的支撐第11頁，共63頁。本門課程學(xué)習(xí)需要注意的知識(shí) vs. 貫通知識(shí)的思維計(jì)算思維本質(zhì)可實(shí)現(xiàn)啟發(fā)性聯(lián)想知識(shí)知識(shí)的貫通-思維第12頁，共63頁。思維(Thought/Thinking)能力(Ability & Capability)知識(shí)/技能(Technique/Skill)計(jì)算機(jī)語言與程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)學(xué)建?；蚍菙?shù)學(xué)建模知識(shí)與視野拓展Knowledge Expansion大學(xué)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)專業(yè)

5、導(dǎo)論(計(jì)算思維導(dǎo)論)云計(jì)算與云服務(wù)企業(yè)資源規(guī)劃與供應(yīng)鏈管理視野：寬度知識(shí)面寬，前沿性深度貫通性，深入性技能：練習(xí)，練習(xí)， 思維：好奇、思考、聯(lián)想、貫通訓(xùn)練與掌握Training啟發(fā)與理解Understanding打通知識(shí)脈絡(luò)，融貫各門課程，內(nèi)功強(qiáng)化基礎(chǔ)，外功靈活應(yīng)變。能力內(nèi)功(貫通的脈絡(luò))實(shí)踐鍛煉,使脈絡(luò)貫通思維脈絡(luò)(穴位鏈)知識(shí)穴位知識(shí) vs. 思維 vs. 能力第13頁，共63頁。計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算計(jì)算機(jī)、計(jì)算與計(jì)算思維3. 計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算?第14頁，共63頁。簡(jiǎn)單計(jì)算I：數(shù)據(jù)計(jì)算，計(jì)算規(guī)則，應(yīng)用計(jì)算規(guī)則進(jìn)行計(jì)算并獲得計(jì)算結(jié)果復(fù)雜計(jì)算II：f(x)，函數(shù)，計(jì)算規(guī)則及其簡(jiǎn)化計(jì)算方法，便于人應(yīng)用規(guī)

6、則進(jìn)行計(jì)算，獲得計(jì)算結(jié)果復(fù)雜計(jì)算III：如丟番圖方程，判定，計(jì)算規(guī)則，人可能無法完成但卻可由機(jī)器自動(dòng)完成，借助于機(jī)器獲得計(jì)算結(jié)果a1x1b1+a2x2b2+anxnbn=c3.1 什么是計(jì)算？計(jì)算學(xué)科的計(jì)算 vs. 數(shù)學(xué)學(xué)科的計(jì)算第15頁，共63頁。例如：求ax2+bx+c=0的根人進(jìn)行計(jì)算：規(guī)則可能很復(fù)雜, 但計(jì)算量卻可能很小人需要知道具體的計(jì)算規(guī)則特定規(guī)則，只能求: a1x2+a2x=c機(jī)器-自動(dòng)計(jì)算：規(guī)則可能很簡(jiǎn)單, 但計(jì)算量卻很大機(jī)器也可以采用人所使用的計(jì)算規(guī)則一般性的規(guī)則，可以求任意: a1x1b1+a2x2b2+anxnbn=c人-求解機(jī)器-求解(1)從-n到n，產(chǎn)生x的每一個(gè)整數(shù)

7、值；(2)將其依次代入到方程中計(jì)算;(3)如果其值使方程式成立，則即為其解；否則不是 3.2 人計(jì)算與機(jī)器計(jì)算的差別?“人”計(jì)算 vs. “機(jī)器”計(jì)算利用上述公式計(jì)算得到x值第16頁，共63頁。自動(dòng)計(jì)算要解決的幾個(gè)問題: 表示-存儲(chǔ)-執(zhí)行“數(shù)據(jù)”的表示“計(jì)算規(guī)則”的表示數(shù)據(jù)與計(jì)算規(guī)則的“自動(dòng)存儲(chǔ)”計(jì)算規(guī)則的“自動(dòng)執(zhí)行”a1x1b1+a2x2b2+anxnbn=c3.3 自動(dòng)計(jì)算需要解決什么問題?第17頁，共63頁。算盤能被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)嗎?九層算盤 一、加法口訣 直加 滿五加 進(jìn)十加一: 一上一 一下五去四 一去九進(jìn)一二: 二上二 二下五去三 二去八進(jìn)一三: 三上三 三下五去二 三去七進(jìn)一四:

8、四上四 四下五去一 四去六進(jìn)一五: 五上五 五去五進(jìn)一六: 六上六 六去四進(jìn)一 六上一去五進(jìn)一七: 七上七 七去三進(jìn)一 七上二去五進(jìn)一八: 八上八 八去二進(jìn)一 八上三去五進(jìn)一九: 九上九 九去一進(jìn)一 九上四去五進(jìn)一 二、減法口訣 直減 破五減 退位減一 一下一 一上四去五 一退一還九二 二下二 二上三去五 二退一還八三 三下三 三上二去五 三退一還七四 四下四 四上一去五 四退一還六五 五下五 五退一還五六 六下六 六退一還四 六退一還五去一七 七下七 七退一還三 七退一還五去二八 八下八 八退一還二 八退一還五去三九 九下九 九退一還一 九退一還五去四 珠算珍品3.4 機(jī)械計(jì)算的探索? 第1

9、8頁，共63頁。帕斯卡與帕斯卡機(jī)(準(zhǔn))第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī) Blaise Pascal (16231662) 1642年研制成功一種齒輪式計(jì)算機(jī)器 帕斯卡機(jī)的意義：它告訴人們“用純機(jī)械裝置可代替人的思維和記憶”。開辟了自動(dòng)計(jì)算的道路。3. 計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算3.4 機(jī)械計(jì)算的探索? 第19頁，共63頁。萊布尼茨 Gottfried Wilhelm Leibniz (16461716)，德國(guó)數(shù)學(xué)家。萊布尼茨機(jī)的意義：連續(xù)重復(fù)自動(dòng)執(zhí)行。提出了二進(jìn)制數(shù)及其計(jì)算規(guī)則；數(shù)理邏輯的創(chuàng)始人是基于十進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器，還是基于二進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器？如果基于二進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器，那其處理規(guī)則又是怎樣的呢？第20頁，共63頁。其他重要工作

10、1805年： 杰卡德(J.Jacquard)，打孔卡，實(shí)踐了輸入手段問題。1834年：巴貝奇(Charles Babbage)，分析機(jī)的概念可執(zhí)行程序的機(jī)器。1854年：布爾創(chuàng)立布爾代數(shù)，為數(shù)字計(jì)算機(jī)的電路設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。 (請(qǐng)同學(xué)課后補(bǔ)充)巴貝奇差分機(jī)與分析機(jī)第21頁，共63頁。計(jì)算輔助工具Pascal機(jī)械計(jì)算機(jī): 自動(dòng)計(jì)算Babbage機(jī)械計(jì)算機(jī): (特定)程序現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：一般程序機(jī)械計(jì)算的簡(jiǎn)要發(fā)展歷程是怎樣的？ 從表示-自動(dòng)存儲(chǔ)-自動(dòng)執(zhí)行的角度第22頁，共63頁。電子自動(dòng)計(jì)算-元器件計(jì)算機(jī)、計(jì)算與計(jì)算思維4. 電子自動(dòng)計(jì)算-元器件?第23頁，共63頁。電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只電

11、子管(真空二極管),1895電子管計(jì)算機(jī)ENIAC,1946年,17468只電子管4.1 電子自動(dòng)計(jì)算的突破在哪里？存儲(chǔ)0和1的元器件第24頁，共63頁。電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器 馮.諾伊曼(Von Neumann)電子計(jì)算機(jī)EDVAC問世將運(yùn)算和存儲(chǔ)分離，運(yùn)算速度卻比擁有18000個(gè)電子管的“ENIAC”提高了10倍結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新：“馮.諾伊曼計(jì)算機(jī)”。運(yùn)算規(guī)則和數(shù)據(jù)是否可事先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，以便機(jī)器連續(xù)的執(zhí)行呢？運(yùn)算和存儲(chǔ)怎樣分離呢？?第25頁，共63頁。晶體管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只晶體管(真空二極管),1947第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC，19534.2 晶體管發(fā)現(xiàn)的價(jià)值在哪里呢？怎樣使體

12、積更小? 可靠性更高? 可控性更靈活呢?第26頁，共63頁。集成電路時(shí)代的計(jì)算機(jī)器集成電路的發(fā)明,1959第三代計(jì)算機(jī)IBM360,1964J.Kilby，集成電路發(fā)明者封裝后的集成電路芯片4.3 什么是集成電路，其價(jià)值又在哪里呢？能否將復(fù)雜的電路封裝后作為新電路設(shè)計(jì)的元件呢？復(fù)雜的電路 集成 封裝 應(yīng)用？第27頁，共63頁。超大規(guī)模集成電路(VLSI)時(shí)代的計(jì)算機(jī)器第四代計(jì)算機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī),1981VLSI芯片及其封裝的內(nèi)部電路摩爾定律每18個(gè)月芯片能力增長(zhǎng)一倍第28頁，共63頁。電子管: 可自動(dòng)控制0和1變化的元件晶體管集成電路: 可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一定變換的元件超大規(guī)模集成電路(VLSI)自動(dòng)計(jì)算

13、中的元器件的發(fā)展從表示-自動(dòng)存儲(chǔ)-自動(dòng)執(zhí)行的角度體積越來越小；可靠性越來越高；電路規(guī)模越來越大；速度越來越快；功能越來越強(qiáng)大；4.4 元器件發(fā)展的軌跡是怎樣的，每個(gè)階段要解決什么問題？第29頁，共63頁。自動(dòng)計(jì)算中的元器件的發(fā)展啟示InputOutputTransformInput1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3Input1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3ABTransform44.5 元器件發(fā)展的軌跡是怎

14、樣的，每個(gè)階段要解決什么問題？第30頁，共63頁。電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、計(jì)算與計(jì)算思維5. 電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?第31頁，共63頁。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要解決的幾個(gè)問題“存儲(chǔ)與計(jì)算”微處理器“輸入”如何將外部信息輸入到計(jì)算機(jī)中?“輸出”如何將計(jì)算機(jī)中信息輸出到外界(顯示或打印)? “永久存儲(chǔ)”如何將計(jì)算機(jī)中的信息永久保存?5.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成包括哪些部分？第32頁，共63頁。字長(zhǎng)：8位16位32位64位主頻：幾MHz幾百M(fèi)Hz幾GHz晶體管數(shù)量：幾萬幾百萬幾億顆功能/規(guī)模：微處理器微處理器+協(xié)處理器(浮點(diǎn)運(yùn)算)微處理器+圖形處理單元GPU微處理器+3D處理器+多媒體處理器多核微處理器

15、微處理器的發(fā)展1999Pentium III2005雙核CORE2010八核-十核CORE i 系列19748086/80881982Intel 802861985Intel 803861989Intel 804861993Pentium1997Pentium II5.2 存儲(chǔ)與計(jì)算的核心-微處理器？第33頁，共63頁。存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備類別發(fā)展水平固態(tài)硬盤USB Removable diskFlashRAM磁帶/磁芯/磁鼓存儲(chǔ)磁盤存儲(chǔ)(硬盤與軟盤)光盤存儲(chǔ)(CD-ROM, CD R/W, DVD)汞延遲線納米存儲(chǔ)/量子存儲(chǔ)半導(dǎo)體存儲(chǔ)(ROM/RAM)體積越來越小容量越來越大訪問速度越來越快可靠

16、性越來越高功耗越來越低持久性越來越好DRAM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片F(xiàn)lashRAM存儲(chǔ)器U-Disk固態(tài)硬盤磁芯存儲(chǔ)器5.3 怎樣解決大規(guī)?？焖俅鎯?chǔ)問題？第34頁，共63頁。輸入設(shè)備類別發(fā)展水平穿孔紙帶(0/1輸入)鍵盤輸入(符號(hào)輸入)鼠標(biāo)輸入(點(diǎn)輸入)感知輸入(接觸式感知輸入非接觸式感知輸入)輸入設(shè)備5.4 怎樣解決輸入問題？第35頁，共63頁。輸出設(shè)備(顯示器)類別發(fā)展水平CRT：陰極射線管(模擬顯示器：黑白與彩色)CRT: 字符發(fā)生器(向量式模擬顯示器: 輸出字符)CRT: 數(shù)字光柵掃描顯示器(基于內(nèi)存的顯示: 輸出圖形)3D顯示器：3維圖形數(shù)字顯示器：高清圖形(液晶、等離子技術(shù))GPU芯片多

17、顯示卡并聯(lián)分辨率越來越高顏色越來越逼真顯示速度越來越快(屏幕刷新速度和圖形處理速度)越來越薄，越清晰可視角度越來越接近平角輸出設(shè)備-顯示及顯示控制5.5 怎樣解決輸出問題？第36頁，共63頁。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展微處理器存儲(chǔ)設(shè)備輸出設(shè)備(顯示器)輸入設(shè)備類別發(fā)展水平(字長(zhǎng);主頻;晶體管數(shù)目)(8位; 5M;1萬顆)(16位; 20M;10萬顆)(32位; 60M;300萬顆)(32位; 1G;2800萬顆)(64位; 10G; 3億顆)(64位; 10G; 10億顆)穿孔紙帶(0/1輸入)鍵盤輸入(符號(hào)輸入)鼠標(biāo)輸入(點(diǎn)輸入)感知輸入(接觸式感知輸入非接觸式感知輸入)CRT：陰極射線管(模擬顯示器

18、：黑白與彩色)CRT: 字符發(fā)生器(向量式模擬顯示器)CRT: 數(shù)字光柵掃描顯示器(基于內(nèi)存的顯示)3D顯示器數(shù)字顯示器(液晶、等離子技術(shù))固態(tài)硬盤USB Removable diskFlashRAM磁帶/磁芯/磁鼓存儲(chǔ)磁盤存儲(chǔ)(硬盤與軟盤)光盤存儲(chǔ)(CD-ROM, CD R/W, DVD)汞延遲線納米存儲(chǔ)/量子存儲(chǔ)半導(dǎo)體存儲(chǔ)(ROM/RAM)5.6 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各主要部件的發(fā)展趨勢(shì)是什么？第37頁，共63頁。電子自動(dòng)計(jì)算-發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)、計(jì)算與計(jì)算思維6. 電子自動(dòng)計(jì)算-發(fā)展趨勢(shì)?第38頁，共63頁。世界上最小臺(tái)式電腦 如同拇指大小平板電腦-Apple IPAD智能手機(jī)6.1 微型化趨勢(shì)是怎樣

19、的?平板電腦-Apple IPAD計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向-微型化：可嵌入、可攜帶第39頁，共63頁。A massively parallel supercomputer using tens of thousands of embedded PowerPC processors supporting a large memory space With standard compilers and message passing environmentIBM-BlueGene(藍(lán)色基因): Milestone of an Intelligent Machine計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向-大型化：可進(jìn)行大規(guī)模、復(fù)

20、雜計(jì)算6.2 大型化趨勢(shì)是怎樣的？第40頁，共63頁。2010.11, 超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)第一名：天河一號(hào)A - 中國(guó)14336顆Intel Xeon X5670 2.93GHz六核心處理器2048顆我國(guó)自主研發(fā)的飛騰FT-1000八核心處理器7168塊NVIDIA Tesla M2050高性能計(jì)算卡總計(jì): 186368個(gè)核心, 224TB內(nèi)存。實(shí)測(cè)運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒2570萬億次(這意味著，它計(jì)算一天，相當(dāng)于一臺(tái)家用電腦計(jì)算800年)計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向-大型化：可進(jìn)行大規(guī)模、復(fù)雜計(jì)算超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)第41頁，共63頁。汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人水下機(jī)器人計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向-智能化理解自然語言，具有

21、自適應(yīng)性，自主完成復(fù)雜功能6.3 智能化趨勢(shì)是怎樣的？第42頁，共63頁。Internet of ServicesInternet of NetworksInternet of ThingsInternet of 3D WorldsFor peopleand enterprises計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向-網(wǎng)絡(luò)化“未來互聯(lián)網(wǎng)”-Future Internet機(jī)-機(jī)相聯(lián)，物-物相聯(lián)，物-人相聯(lián)，人-人相聯(lián)6.4 網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)是怎樣的？第43頁，共63頁。什么是計(jì)算思維?計(jì)算機(jī)、計(jì)算與計(jì)算思維7. 什么是計(jì)算思維?第44頁，共63頁。SystemsTheoryAIComp. Bio.Geometric Co

22、mp.GraphicsHCI：Human Computer InteractionDistributed SystemsService ComputingHardwareRoboticsDatabase & Data miningMachine LearningNatural LanguageComp. EconomicsNetworkingSecurityAlgorithmsArtEconomicsBiologyLinguisticsStatisticsSociology & ServiceologyDesignPsychologyElectricalEngineering7.1 為什么提出

23、計(jì)算思維？學(xué)科的發(fā)展，知識(shí)的膨脹第45頁，共63頁。計(jì)算思維，計(jì)算的偉大原理7.2 計(jì)算思維的提出第46頁，共63頁。Computational Thinkingfrom CMU，周以真（Jeannette M. Wing），Communications of ACM, Vol.49, No.3, March 2006, Pages 33-35 Computational thinking is a way of solving problems, designing systems, and understanding human behavior that draws on concept

24、s fundamental to computer science.Computational thinking will be a fundamental skill used by everyone in the world by the middle of the 21st Century. Just like reading, writing, and arithmetic. Imagine every person knowing how to think like a computer scientist! Computational thinking is not just fo

25、r other scientists, its for everyone.Thinking like a computer scientist means more than being able to program a computer 計(jì)算思維的本質(zhì)就是抽象(Abstraction)與自動(dòng)化(Automation)，即在不同層面進(jìn)行抽象，以及將這些抽象“機(jī)器化”。7.3 什么是計(jì)算思維？第47頁，共63頁。計(jì)算思維是人類應(yīng)具備的第三種思維實(shí)驗(yàn)思維: 實(shí)驗(yàn) 觀察 發(fā)現(xiàn)、推斷與總結(jié). 觀察與歸納理論思維: 假設(shè)/預(yù)設(shè) 定義/性質(zhì)/定理 證明. 推理和演繹計(jì)算思維: 設(shè)計(jì), 構(gòu)造 與 計(jì)算.

26、設(shè)計(jì)與構(gòu)造計(jì)算思維關(guān)注的是人類思維中有關(guān)可行性、可構(gòu)造性和可評(píng)價(jià)性的部分 當(dāng)前環(huán)境下，理論與實(shí)驗(yàn)手段在面臨大規(guī)模數(shù)據(jù)的情況下，不可避免地要用計(jì)算手段來輔助進(jìn)行。國(guó)內(nèi)學(xué)者/專家的觀點(diǎn)7.4 計(jì)算思維？第48頁，共63頁。遞歸程序0和1云計(jì)算環(huán)境并行分布環(huán)境 個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)社會(huì)/自然的計(jì)算化計(jì)算/求解的自然化自然現(xiàn)象的計(jì)算的表達(dá)與推演用社會(huì)/自然所接受的形式體現(xiàn)計(jì)算及結(jié)果局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)：機(jī)器網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)：信息網(wǎng)絡(luò)/廣義資源網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng);知識(shí)網(wǎng);服務(wù)網(wǎng);社會(huì)網(wǎng)抽象自動(dòng)化事務(wù)管理與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)聚集與大數(shù)據(jù)量子計(jì)算/光子計(jì)算移動(dòng)計(jì)算生物計(jì)算計(jì)算生物學(xué)計(jì)算物理學(xué)計(jì)算化學(xué)計(jì)算經(jīng)

27、濟(jì)學(xué)計(jì)算統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算金融學(xué)企業(yè)計(jì)算計(jì)算工程學(xué)服務(wù)計(jì)算云計(jì)算社會(huì)計(jì)算計(jì)算廣告學(xué)媒體計(jì)算納米計(jì)算智能計(jì)算計(jì)算語言學(xué)神經(jīng)計(jì)算7.5 大學(xué)計(jì)算思維教育空間計(jì)算之樹？模型語言協(xié)議系統(tǒng)編譯器編解碼器第49頁，共63頁。大學(xué)計(jì)算思維教育空間計(jì)算之樹?計(jì)算機(jī)、計(jì)算與計(jì)算思維8. 大學(xué)計(jì)算思維教育空間計(jì)算之樹?第50頁，共63頁。遞歸程序0和18.1 奠基性的計(jì)算思維有哪些?計(jì)算之樹的第一個(gè)維度計(jì)算技術(shù)的奠基性思維第51頁，共63頁。遞歸程序0和1“0 和 1”思維-符號(hào)化計(jì)算化自動(dòng)化 0和1是實(shí)現(xiàn)任何計(jì)算的基礎(chǔ)；社會(huì)/自然與計(jì)算融合的基本手段； 0和1是連接硬件與軟件的紐帶；0/1是最基本的抽象與自動(dòng)化機(jī)制。

28、“程序”思維-千變?nèi)f化復(fù)雜功能的構(gòu)造、表達(dá)與執(zhí)行 程序是基本動(dòng)作(指令)的各種組合，是控制計(jì)算系統(tǒng)的基本手段“遞歸”思維-無限事物及重復(fù)過程的表達(dá)與執(zhí)行方法遞歸是最典型的構(gòu)造程序的手段；遞歸函數(shù)是可計(jì)算函數(shù)的精確的數(shù)學(xué)描述；遞歸函數(shù)是研究計(jì)算學(xué)科理論問題的基礎(chǔ)計(jì)算之樹的第一個(gè)維度計(jì)算技術(shù)的奠基性思維第52頁，共63頁。遞歸程序0和1云計(jì)算環(huán)境并行分布環(huán)境 個(gè)人計(jì)算機(jī)馮.諾依曼機(jī)8.2 通用計(jì)算環(huán)境是如何演化的?計(jì)算之樹的第二個(gè)維度通用計(jì)算環(huán)境的進(jìn)化思維第53頁，共63頁。個(gè)人計(jì)算機(jī)馮.諾依曼計(jì)算機(jī)云計(jì)算環(huán)境并行分布計(jì)算環(huán)境The tools we use have a profound inf

29、luence on our thinking habits, and therefore, on our thinking abilities.from Edsger Dijkstra, 1972 Turing Awards receiver.通用計(jì)算環(huán)境的進(jìn)化思維第54頁，共63頁。遞歸程序0和1并行分布環(huán)境 個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)云計(jì)算環(huán)境8.3 為什么算法和系統(tǒng)很重要?計(jì)算之樹的第三個(gè)維度交替促進(jìn)與共同進(jìn)化的問題求解思維第55頁，共63頁。遞歸程序0和1并行分布環(huán)境 個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)云計(jì)算環(huán)境計(jì)算之樹的第三個(gè)維度交替促進(jìn)與共同進(jìn)化的問題求解思維“算法”：?jiǎn)栴}求解

30、的一種手段構(gòu)造與設(shè)計(jì)算法算法是計(jì)算的靈魂；算法強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)建模；算法考慮的是可計(jì)算性與計(jì)算復(fù)雜性；算法研究通常被認(rèn)為是計(jì)算學(xué)科的理論研究?！跋到y(tǒng)”：?jiǎn)栴}求解的另一種手段構(gòu)造與設(shè)計(jì)系統(tǒng) 系統(tǒng)是改造自然的手段；系統(tǒng)還強(qiáng)調(diào)非數(shù)學(xué)建模；系統(tǒng)考慮的是如何化復(fù)雜為簡(jiǎn)單(使其能夠被做出來)；系統(tǒng)還強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)性、可靠性、安全性等。系統(tǒng)是龍，算法是睛，畫龍要點(diǎn)睛。第56頁，共63頁。遞歸程序0和1云計(jì)算環(huán)境并行分布環(huán)境 個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)量子計(jì)算/光子計(jì)算移動(dòng)計(jì)算生物計(jì)算計(jì)算生物學(xué)計(jì)算物理學(xué)計(jì)算化學(xué)計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算金融學(xué)企業(yè)計(jì)算計(jì)算工程學(xué)服務(wù)計(jì)算云計(jì)算社會(huì)計(jì)算計(jì)算廣告學(xué)媒體計(jì)算納米計(jì)算智能計(jì)算計(jì)

31、算語言學(xué)神經(jīng)計(jì)算8.4 計(jì)算與社會(huì)/自然如何融合的?計(jì)算之樹的第四個(gè)維度計(jì)算與社會(huì)/自然環(huán)境的融合思維第57頁，共63頁。遞歸程序0和1云計(jì)算環(huán)境并行分布環(huán)境 個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)自然現(xiàn)象的計(jì)算的表達(dá)與推演社會(huì)/自然的計(jì)算化抽象用社會(huì)/自然所接受的形式體現(xiàn)計(jì)算及結(jié)果計(jì)算/求解的自然化自動(dòng)化量子計(jì)算/光子計(jì)算移動(dòng)計(jì)算生物計(jì)算計(jì)算生物學(xué)計(jì)算物理學(xué)計(jì)算化學(xué)計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算金融學(xué)企業(yè)計(jì)算計(jì)算工程學(xué)服務(wù)計(jì)算云計(jì)算社會(huì)計(jì)算計(jì)算廣告學(xué)媒體計(jì)算納米計(jì)算智能計(jì)算計(jì)算語言學(xué)神經(jīng)計(jì)算第58頁，共63頁。遞歸程序0和1云計(jì)算環(huán)境并行分布環(huán)境 個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)量子計(jì)算/光子計(jì)算移動(dòng)計(jì)算生物計(jì)算計(jì)算生物學(xué)計(jì)算物理學(xué)計(jì)算化學(xué)計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算金融學(xué)企業(yè)計(jì)算計(jì)算工程學(xué)服務(wù)計(jì)算云計(jì)算社會(huì)計(jì)算計(jì)算廣告學(xué)媒體計(jì)算納米計(jì)算智能計(jì)算計(jì)算語言學(xué)神經(jīng)計(jì)算自然現(xiàn)象的計(jì)算的表達(dá)與推演社會(huì)/自然的計(jì)算化抽象用社會(huì)/自然所接受的形式體現(xiàn)計(jì)算及結(jié)果計(jì)算/求解的自然化