[科普中国]-应用计算机科学

发展

21世纪信息时代，计算机科学属于其重要的产物，人们的生活、工作、学习与计算机科学密切相关，从某一角度而言算得上产生了一个系统。而与此系统内部，计算机技术便发挥着十分关键的作用，这也使得计算机技术得以被热点关注，并实现飞速的发展。现如今，信息化技术不断发展，就整体而言，计算机科学发展依旧面临各式各样的问题，人们难以全面满足该项技术应用以及发展的现实状况。鉴于此，唯有展开不断的全面更新、健全优化、才可促进计算机科学达到有序健康发展的目的，进而满足人们现实需求，创设令人满意的效益。

分类人工智能计算机分支的目标是合成，如在人类和动物中存在的解决问题，做决定，适应环境，学习和通讯等有目标导向的过程。人工智能从控制论和达特矛斯会议（1956）开始，它需要许多交叉学科的知识，如应用数学，符号逻辑，符号学，电工程，心灵哲学，神经生理学和社会智力。在大众心目中人工智能和机器人的发展密切相关。但它的实际应用领域在软件发展中的嵌入式组件。软件发展需要计算了解，金融和经济模型化，数据采集和物理科学。1940年后期，Alan Turing的问题“计算能思考吗”是人工智能的起点，自动评估，预言的任务日渐增加，也可代替监视和研究，计算机对真实世界数据的应用日渐重要。

计算机体系结构和工程计算机体系结构，或计算机组织是计算机系统的概念设计和基本业务结构。它大部份集中在内部中心加工单元的功能和存储器内访问地址的方法。这领域常包含计算机工程和电工程，选择和连接硬件去建造符合功能和价格的计算机。

计算机体系结构源于一个单词arch itecture，这个词源于建筑领域，其意义是“建筑学”、“建筑术”、“建筑物的设计或式样”，它是指一个系统的外貌。在诸如建筑和计算机硬件设计中，体系结构是指整个系统构成的基本和主体形态。在一个发展成熟的领域中，这种结构成为建立和考察系统的总体指导或基本出发点。计算机硬件的主体结构形态具有单处理器、多处理器、并行计算机、网络计算机等。类似的，计算机软件体系结构是软件在设计构成上的基本、可供选择的形态和总体结构。1

计算机图形学和可视化计算机图形学是研究数字可视内容，并包含合成和操作图像数据的一门学科。这门课程是计算机相关专业的重要课程之一，它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境，以图形的方式表示抽象的概念或数据已成为信息领域的发展趋势。

可视化技术自1986年提出以来得到了广泛重视，很多学者开展了相关的研究工作，并取得了一些成果，其中最著名的是Brown和Sedgewik等人在工作站上开发的Balsa可视化原型系统，并将其作为讲授计算机科学的一种手段应用于布朗大学教育计算实验室。随后Stask设计出了Tango系统，使得算法可视化适用于课堂教学演示，将可视化研究成果应用于教学内容的可视化过程是现代教育的前沿课题。目前国内在教育领域的应用还处在探索性阶段，随着计算机技术的发展，可视化教育已经引起大量教育者的关注，可视化教学的发展必然呈现出相当快速的发展趋势和广阔的应用前景。

计算机安全和密码计算机安全是计算技术的一个分支，它的目的包括在使用过程中，保护不授权访问的信息，中断或修改。加密和解密是密码的实际应用和研究。现代密码与计算机科学有极大关系，许多加密和解密代数是基于它的计算复杂性。

计算机加密及时是信息时代的一种必然趋势，网络已经成为人们工作和生活中不可缺少的一种方式，在运行过程中，网络活动的类型越来越多，而网络的安全威胁也越来越多。计算机加密技术如何实现就成为保证计算机安全的重要手段。为达到这一目标，设计者对计算机数据的完整性，常用的加密技术算法主要为置换加密法和对称加密法。随着计算机的发展，加密技术也慢慢完善，从而进一步确保计算机的使用安全。2

健康信息在计算机科学中健康信息是指计算健康信息和涉及解决保健问题的计算技术。这是计算科学和健康信息二种学科的次级学科。

信息科学包含三方面：1.信息捡索；2.知识表示；3.自然语言加工。

软件工程软件工程是设计，实施和修改软件的研究；以保证它是高质量,实惠，维护及快建造。系统接近软件设计，包含应用工程实际到软件。

软件工程涉及组织和分析软件，以便得到最好的软件。它不仅在产生新的，还涉及内部保养和安排。

计算科学计算科学（或称科学计算）是研究构建数学模型和定量分析技术，并用计算机分析和解决科学问题。实际应用时，典型的还是在各科学学科中，用计算机模拟和其它计算形式解决问题。

科学计算是以实际应用为牵引、以高性能计算机为依托而快速发展的一门交叉学科，已经在科学研究与大科学工程等方面发挥了重要作用。科学计算已经与传统的理论研究和试验研究一起，成为推动与实现科技创新的重要手段。2005年6月，美国总统信息技术咨询委员会报告《计算科学：确保美国竞争力》认为，在迅猛发展的高性能计算技术推动下，计算科学将是21世纪确保国家核心竞争能力的战略技术之一，而科学计算是计算科学中最主要的内容。3