計(jì)算機(jī)科學(xué) CS專(zhuān)業(yè)有哪些分支？
2023-09-27 15:18:36 來(lái)源：中國(guó)教育在線(xiàn)
近年來(lái)，越來(lái)越多的中國(guó)學(xué)子選擇留學(xué)，那其中計(jì)算機(jī)科學(xué) CS專(zhuān)業(yè)有哪些分支？？本文則針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，為大家整理了資料，接下來(lái)咱們就一起往下了解吧。
有時(shí)人們會(huì)誤以為，計(jì)算機(jī)科學(xué)就是解決計(jì)算機(jī)問(wèn)題的事業(yè)（比如信息技術(shù)），或者只是與使用計(jì)算機(jī)的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，如玩游戲、上網(wǎng)或者文字處理。其實(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)所關(guān)注的，不僅僅是去理解實(shí)現(xiàn)類(lèi)似游戲、瀏覽器這些軟件的程序性質(zhì)，更要通過(guò)現(xiàn)有的知識(shí)，創(chuàng)造新的程序或者改進(jìn)已有的程序。
PART 1專(zhuān)業(yè)介紹
作為一個(gè)學(xué)科，計(jì)算機(jī)科學(xué)涵蓋了從算法的理論研究和計(jì)算的極限，到如何通過(guò)硬件和軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算系統(tǒng)。
CSAB（Computing Sciences Accreditation Board）由ACM（Association for Computing Machinery）和IEEE-CS（IEEE Computer Society）的代表組成，確立了計(jì)算機(jī)科學(xué)的4個(gè)主要領(lǐng)域：
計(jì)算理論；
算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
編程方法與編程語(yǔ)言；
計(jì)算機(jī)元素與架構(gòu)。
CSAB還確立了其它一些重要領(lǐng)域，如軟件工程、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、并行計(jì)算、分布式計(jì)算、人機(jī)交互、機(jī)器翻譯、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、操作系統(tǒng)、以及數(shù)值和符號(hào)計(jì)算。本文將會(huì)選取比較常見(jiàn)的分支進(jìn)行介紹。
PART 2專(zhuān)業(yè)分支
人工智能Artificial Intelligence
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的，能以人類(lèi)智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專(zhuān)家系統(tǒng)等。人工智能實(shí)際上需要不同的學(xué)科知識(shí)，如心理學(xué)、哲學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等等。而它與計(jì)算機(jī)科學(xué)聯(lián)系最緊密的實(shí)現(xiàn)方式就是機(jī)器學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)。
機(jī)器學(xué)習(xí)是一門(mén)多領(lǐng)域交叉學(xué)科，涉及概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)、逼近論、凸分析、算法復(fù)雜度理論等多門(mén)學(xué)科（與數(shù)學(xué)，統(tǒng)計(jì)的關(guān)聯(lián)十分緊密）。專(zhuān)門(mén)研究計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類(lèi)的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識(shí)或技能，重新組織已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，使之不斷改善自身的性能。它也是人工智能核心，是使計(jì)算機(jī)具有智能的根本途徑，也是目前人工智能應(yīng)用中最廣泛被應(yīng)用的算法。
人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)的聯(lián)系
算法與理論Algorithm and Theory
計(jì)算機(jī)算法與理論是研究更高效的算法和協(xié)議，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)許多20世紀(jì)的發(fā)明，如密碼學(xué)、計(jì)算生物學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、量子計(jì)算等先進(jìn)算法和理論。算法可以簡(jiǎn)單的理解為，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)之前的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)理論基礎(chǔ)，或者說(shuō)是編程之前的想法草稿，同時(shí)也是幫助節(jié)省程序運(yùn)行時(shí)間和復(fù)雜程度的重要工具。
數(shù)據(jù)科學(xué)Data Science
由于互聯(lián)網(wǎng)和社交媒體的興起，數(shù)據(jù)量空前龐大，而獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備也越來(lái)越多。管理和分析“大數(shù)據(jù)”需要全新的技術(shù)和系統(tǒng)。除了通過(guò)常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及相關(guān)應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)外，還要增強(qiáng)捕捉和關(guān)聯(lián)個(gè)人數(shù)據(jù)，保護(hù)安全和隱私問(wèn)題的能力。
如今，有非常多的數(shù)據(jù)處理方式，都可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)的方式實(shí)現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)中的數(shù)據(jù)處理就是計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)，金融中的數(shù)據(jù)處理就是金融工程，風(fēng)險(xiǎn)控制。同時(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)科學(xué)也相互依賴(lài)相互成長(zhǎng)，機(jī)器需要通過(guò)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和改進(jìn)，從而達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。
為了去處理數(shù)以萬(wàn)計(jì)的數(shù)據(jù)，我們有了云計(jì)算-分布式計(jì)算的一種，指的是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計(jì)算處理程序分解成無(wú)數(shù)個(gè)小程序，然后通過(guò)多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)，處理和分析這些小程序，得到結(jié)果并返回給用戶(hù)。
amazon云計(jì)算服務(wù)
為了去加密數(shù)據(jù)并且去中心化，我們就有了區(qū)塊鏈-去中心化協(xié)議，能安全地存儲(chǔ)比特幣交易或其它數(shù)據(jù)，信息不可偽造和篡改，可以自動(dòng)執(zhí)行智能合約，無(wú)需任何中心化機(jī)構(gòu)的審核。
區(qū)塊鏈應(yīng)用-數(shù)字貨幣
計(jì)算機(jī)圖形學(xué)Computer Graphics
計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究如何在計(jì)算機(jī)中表示圖形，以及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形的計(jì)算，處理和顯示的相關(guān)原理與算法。除這些以外，還會(huì)研究如何科學(xué)可視化，基于物理渲染，動(dòng)畫(huà)制作，計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)，快速成型，計(jì)算機(jī)輔助角膜建模和可視化，醫(yī)學(xué)成像等等。相較于藝術(shù)類(lèi)的動(dòng)畫(huà)制作而言，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)更注重算法及理論的學(xué)習(xí)。
計(jì)算機(jī)圖形保存示例
計(jì)算機(jī)視覺(jué)Computer Vision
計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)如何表示、計(jì)算、處理和顯示圖形。而計(jì)算機(jī)視覺(jué)就是機(jī)器如何像人眼一樣，去看和識(shí)別圖形或視頻。也可以看作是研究如何使人工系統(tǒng)從圖像或多維數(shù)據(jù)中“感知”的科學(xué)。
計(jì)算機(jī)視覺(jué)的最終研究目標(biāo)，就是使計(jì)算機(jī)能像人那樣通過(guò)視覺(jué)觀察和理解世界，具有自主適應(yīng)環(huán)境的能力。計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用范圍十分廣泛，包括工業(yè)機(jī)器人的控制過(guò)程，自動(dòng)駕駛，醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)或地形模型，人機(jī)交互，面部識(shí)別等等。
工業(yè)視覺(jué)
自然語(yǔ)言處理Natural Language Processing
自然語(yǔ)言處理作為計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能的一個(gè)非常熱門(mén)的深入研究方向，推動(dòng)著語(yǔ)言智能的持續(xù)發(fā)展和突破，并越來(lái)越多地應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。自然語(yǔ)言處理是一門(mén)融語(yǔ)言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)于一體的科學(xué)。主要應(yīng)用于機(jī)器翻譯、輿情監(jiān)測(cè)、自動(dòng)摘要、觀點(diǎn)提取、文本分類(lèi)、問(wèn)題回答、文本語(yǔ)義對(duì)比、語(yǔ)音識(shí)別等方面。
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人機(jī)交互Human-Computer Interaction
人機(jī)交互技術(shù)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話(huà)的技術(shù)。人機(jī)交互技術(shù)包括機(jī)器通過(guò)輸出或顯示設(shè)備給人提供大量有關(guān)信息及提示請(qǐng)示等，人通過(guò)輸入設(shè)備給機(jī)器輸入有關(guān)信息，回答問(wèn)題及提示請(qǐng)示等。
人機(jī)交互技術(shù)是計(jì)算機(jī)用戶(hù)界面設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。常見(jiàn)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)，遙控機(jī)器人都屬于人機(jī)交互的研究范疇。
人機(jī)交互-VR游戲
計(jì)算生物學(xué)Computational Biology
生物系統(tǒng)與計(jì)算生物學(xué)越來(lái)越依賴(lài)計(jì)算機(jī)科學(xué)和電子工程的算法和工具。生物數(shù)據(jù)包括多品種的基因組數(shù)據(jù)，多態(tài)變體的數(shù)據(jù)庫(kù)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和RNA結(jié)構(gòu)，基因數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)驗(yàn)生物化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)和生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。
對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)、操縱和整合，需要計(jì)算機(jī)科學(xué)的技術(shù)，如數(shù)據(jù)庫(kù)，算法，人工智能，圖形，信號(hào)處理和圖像處理，因而生物系統(tǒng)也被稱(chēng)為生物信息學(xué)。
計(jì)算生物學(xué)中的網(wǎng)絡(luò)傳播
PART 3專(zhuān)業(yè)強(qiáng)校推薦
United Stated News & Word Report（U.S.News）是美國(guó)一家發(fā)布新聞、消費(fèi)者建議、世界名校排名和分析的媒體公司，US官網(wǎng)排名參考學(xué)術(shù)研究聲譽(yù)、學(xué)術(shù)出版物和論文引用數(shù)量等因素。
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