计算机科学:修订间差异

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{{各地中文名
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|cn = 计算机科学
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|hk = 科学<ref>{{Cite web |url=http://admission.cuhk.edu.hk/tc/programmes/CSCIN.html |title=存档副本 |access-date=2020-11-28 |||}}</ref><ref>{{Cite web |url=https://join.ust.hk/zh-hant/our-programs/school-of-engineering/computer-science |title=存档副本 |access-date=2020-11-28 |||}}</ref>、电脑科学<ref>{{Cite web |url=https://www.cityu.edu.hk/zh-hk/academic/colleges-schools-and-departments#directories-1 |title=存档副本 |access-date=2020-11-28 |||}}</ref>
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到了20世纪40年代,随着更新更强大的计算机器(如[[ABC计算机]]、[[电子数值积分计算机]])被发明,术语“计算机”开始用于指代那些机器而不是它们的祖先。<ref>[[Association for Computing Machinery]] (ACM) 建立于1947.</ref>计算机的概念变得更加清晰,它不仅仅用于数学运算,总的来说计算机科学的领域也扩展到了对于[[计算]]的研究。20世纪50年代至20世纪60年代早期,计算机科学开始被确立为不同种类的学术学科。<ref>{{Cite web |url=http://www.cl.cam.ac.uk/conference/EDSAC99/statistics.html |title=CAM.ac.uk |accessdate=2010-11-20 |||}}</ref>世界上第一个计算机科学学位点由[[普渡大学]]在1962年设立。<ref>[http://www.cs.purdue.edu/feature/conte.html Computer science pioneer Samuel D. Conte dies at 85] July 1, 2002</ref>随着实用计算机的出现,很多计算的应用都以它们自己的方式逐渐转变成了研究的不同领域。
到了20世纪40年代,随着更新更强大的计算机器(如[[ABC计算机]]、[[电子数值积分计算机]])被发明,术语“计算机”开始用于指代那些机器而不是它们的祖先。<ref>[[Association for Computing Machinery]] (ACM) 建立于1947.</ref>计算机的概念变得更加清晰,它不仅仅用于数学运算,总的来说计算机科学的领域也扩展到了对于[[计算]]的研究。20世纪50年代至20世纪60年代早期,计算机科学开始被确立为不同种类的学术学科。<ref>{{Cite web |url=http://www.cl.cam.ac.uk/conference/EDSAC99/statistics.html |title=CAM.ac.uk |accessdate=2010-11-20 |||}}</ref>世界上第一个计算机科学学位点由[[普渡大学]]在1962年设立。<ref>[http://www.cs.purdue.edu/feature/conte.html Computer science pioneer Samuel D. Conte dies at 85] July 1, 2002</ref>随着实用计算机的出现,很多计算的应用都以它们自己的方式逐渐转变成了研究的不同领域。


虽然最初很多人并不相信计算机可能成为科学研究的领域,但是随后的50年里也逐渐被学术界认可。<ref name="Levy1984">{{Cite book |title=[[Hackers: Heroes of the Computer Revolution]] |last=Levy |first=Steven |authorlink=Steven Levy |date=1984 |publisher=Doubleday |isbn=0-385-19195-2}}</ref>[[IBM]]公司是那段时期计算机科学革命的参与者之一。在那段探索时期,IBM(International Business Machines的缩写)发布的IBM 704以及之后的IBM 709计算机被广泛使用。“不过,使用IBM电脑工作仍然是一件很沮丧的事情。如果你弄错了一条指令中的一个字母,程序将会崩溃,而你也得从头再来。”<ref name="Levy1984" />20世纪50年代后期,计算机科学学科在发展阶段,这种问题在当时是一件很常见的事情。
虽然最初很多人并不相信计算机可能成为科学研究的领域,但是随后的50年里也逐渐被学术界认可。<ref name="Levy1984">{{Cite book |title=[[Hackers: Heroes of the Computer Revolution]] |last=Levy |first=Steven |authorlink=Steven Levy |date=1984 |publisher=Doubleday |isbn=0-385-19195-2}}</ref>[[IBM]]公司是那段时期计算机科学革命的参与者之一。在那段探索时期,IBM(International Business Machines的缩写)发布的IBM 704以及之后的IBM 709计算机被广泛使用。“不过,使用IBM电脑工作仍然是一件很沮丧的事情。如果你弄错了一条指令中的一个字母,程序将会崩溃,而你也得从头再来。”<ref name="Levy1984" />20世纪50年代后期,计算机科学学科在发展阶段,这种問題在当时是一件很常见的事情。


随着时间的推移,计算机科学技术在可用性和有效性上都有显著提升。现代社会见证了计算机从仅仅由专业人士使用到被广大用户接受的重大转变。最初,计算机非常昂贵,要有效利用它们,某种程度上必须得由专业的计算机操作员来完成。然而,随着计算机变得普及和低廉,已经几乎不需要专人的协助,虽然某些时候援助依旧存在。
随着时间的推移,计算机科学技术在可用性和有效性上都有显著提升。现代社会见证了计算机从仅仅由专业人士使用到被广大用户接受的重大转变。最初,计算机非常昂贵,要有效利用它们,某种程度上必须得由专业的计算机操作员来完成。然而,随着计算机变得普及和低廉,已经几乎不需要专人的协助,虽然某些时候援助依旧存在。
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[[File:Enigma.jpg|缩略图|[[德国|德]]军在[[第二次世界大战|二战]]时用于加密通信的[[恩尼格玛密码机]]。恩尼格玛加密信息在[[布莱切利园]]被大量破译被认为是帮助盟军在二战中获胜的重要因素。<ref name="kahnbook" />]]
[[File:Enigma.jpg|缩略图|[[德国|德]]军在[[第二次世界大战|二战]]时用于加密通信的[[恩尼格玛密码机]]。恩尼格玛加密信息在[[布莱切利园]]被大量破译被认为是帮助盟军在二战中获胜的重要因素。<ref name="kahnbook" />]]


虽然计算机科学被认定为一门正规学科的历史很短暂,但它对科学和社会做出了许多根本性的贡献ー事实上,计算机科学与[[电子学]]一样,是[[信息时代]]的奠基科学,也是[[资革命]]的驱动力,被视为继[[第一次工业革命|工业革命]](公元1750-1850年)和[[新石器革命]](公元前8000-5000年)之后人类技术进步的第三次重大飞跃。
虽然计算机科学被认定为一门正规学科的历史很短暂,但它对科学和社会做出了许多根本性的贡献ー事实上,计算机科学与[[电子学]]一样,是[[信息时代]]的奠基科学,也是[[资革命]]的驱动力,被视为继[[第一次工业革命|工业革命]](公元1750-1850年)和[[新石器革命]](公元前8000-5000年)之后人类技术进步的第三次重大飞跃。


这些贡献包括:
这些贡献包括:


* 开启“[[数字化革命]]”,包括当今的[[信息时代]]和[[互联网]]。<ref name="bgu">{{Cite web |title=Computer Science : Achievements and Challenges circa 2000 |url=http://www.cis.cornell.edu/Dean/Presentations/Slides/bgu.pdf |accessdate=January 11, 2007 |||}}</ref>
* 开启“[[数字化革命]]”,包括当今的[[信息时代]]和[[互联网]]。<ref name="bgu">{{Cite web |title=Computer Science : Achievements and Challenges circa 2000 |url=http://www.cis.cornell.edu/Dean/Presentations/Slides/bgu.pdf |accessdate=January 11, 2007 |||}}</ref>
* 对[[计算]]和[[可计算性]]的形式定义,证明了存在计算上[[不可判定问题|不可解]]及[[算复杂性理论|难解型]]问题。<ref>{{Cite journal |title=Computer Science: Achievements and Challenges circa 2000 |author=Constable, R.L. |url=http://www.cs.cornell.edu/cis-dean/bgu.pdf |date=March 2000 |access-date=2010-12-20 |||}}</ref>
* 对[[计算]]和[[可计算性]]的形式定义,证明了存在计算上[[不可判定问题|不可解]]及[[算复杂性理论|难解型]]问题。<ref>{{Cite journal |title=Computer Science: Achievements and Challenges circa 2000 |author=Constable, R.L. |url=http://www.cs.cornell.edu/cis-dean/bgu.pdf |date=March 2000 |access-date=2010-12-20 |||}}</ref>
* 提出[[程式语言]]的概念,作为一种使用不同的抽象次来精确表达处理程序的工具。<ref>{{Cite book |title=Structure and Interpretation of Computer Programs |last=Abelson |first=H. |authorlink=Hal Abelson |last2=G.J. Sussman with J. Sussman |publisher=MIT Press |year=1996 |isbn=978-0-262-01153-2 |edition=2nd |quote=The computer revolution is a revolution in the way we think and in the way we express what we think. The essence of this change is the emergence of what might best be called ''procedural epistemology'' – the study of the structure of knowledge from an imperative point of view, as opposed to the more declarative point of view taken by classical mathematical subjects. |title-link=Structure and Interpretation of Computer Programs}}</ref>
* 提出[[程式语言]]的概念,作为一种使用不同的抽象次来精确表达处理程序的工具。<ref>{{Cite book |title=Structure and Interpretation of Computer Programs |last=Abelson |first=H. |authorlink=Hal Abelson |last2=G.J. Sussman with J. Sussman |publisher=MIT Press |year=1996 |isbn=978-0-262-01153-2 |edition=2nd |quote=The computer revolution is a revolution in the way we think and in the way we express what we think. The essence of this change is the emergence of what might best be called ''procedural epistemology'' – the study of the structure of knowledge from an imperative point of view, as opposed to the more declarative point of view taken by classical mathematical subjects. |title-link=Structure and Interpretation of Computer Programs}}</ref>
* 在[[密码学]]领域,[[恩尼格玛密码机]]的破译被视为盟军在二战取得胜利的重要因素。<ref name="kahnbook">[[David Kahn (writer)|David Kahn]], [[The Codebreakers]], 1967, {{ISBN|0-684-83130-9}}.</ref>
* 在[[密码学]]领域,[[恩尼格玛密码机]]的破译被视为盟军在二战取得胜利的重要因素。<ref name="kahnbook">[[David Kahn (writer)|David Kahn]], [[The Codebreakers]], 1967, {{ISBN|0-684-83130-9}}.</ref>
* [[计算科学|科学计算]]让分析实际中非常复杂的过程和场景成为可能,可以完全借助软件来进行一些实验。同时也实现了对人类思想的深入研究,使得[[人类基因组计划]]绘制人类基因成为可能。<ref name="bgu" />还有探索[[蛋白质折叠]]的[[分布式计算]]项目[[Folding@home]]。
* [[计算科学|科学计算]]让分析实际中非常复杂的过程和场景成为可能,可以完全借助软件来进行一些实验。同时也实现了对人类思想的深入研究,使得[[人类基因组计划]]绘制人类基因成为可能。<ref name="bgu" />还有探索[[蛋白质折叠]]的[[分布式计算]]项目[[Folding@home]]。
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* [[计算机图形]]和[[电脑成像]](CGI)在现代娱乐中无处不在,尤其是在电视、[[电影制作|电影]]、广告、动画和视频游戏中。即便是没有用到[[电脑成像|CGI]]技术的电影,通常也是用[[数码相机]]拍摄,或者使用数字视频编辑器[[视频编辑|剪辑]]或[[Video post-processing|后期处理]]过的。<ref>{{Cite journal |title=How Digital Filmmakers Produced a Gorgeous Sci-Fi Movie on a Kickstarter Budget |url=https://www.wired.com/2013/01/kickstarted-scifi-movie/ |first=Timy |date=2013-01-30 |journal=Wired |accessdate=November 24, 2015 |last1=Maly |||}}</ref><ref>{{Cite journal |title=How Tech Has Shaped Film Making: The Film vs. Digital Debate Is Put to Rest |url=https://www.wired.com/insights/2015/01/how-tech-shaped-film-making/ |first=Charles |date=2015-01-08 |journal=Wired |accessdate=November 24, 2015 |last1=Matthau |||}}</ref>
* [[计算机图形]]和[[电脑成像]](CGI)在现代娱乐中无处不在,尤其是在电视、[[电影制作|电影]]、广告、动画和视频游戏中。即便是没有用到[[电脑成像|CGI]]技术的电影,通常也是用[[数码相机]]拍摄,或者使用数字视频编辑器[[视频编辑|剪辑]]或[[Video post-processing|后期处理]]过的。<ref>{{Cite journal |title=How Digital Filmmakers Produced a Gorgeous Sci-Fi Movie on a Kickstarter Budget |url=https://www.wired.com/2013/01/kickstarted-scifi-movie/ |first=Timy |date=2013-01-30 |journal=Wired |accessdate=November 24, 2015 |last1=Maly |||}}</ref><ref>{{Cite journal |title=How Tech Has Shaped Film Making: The Film vs. Digital Debate Is Put to Rest |url=https://www.wired.com/insights/2015/01/how-tech-shaped-film-making/ |first=Charles |date=2015-01-08 |journal=Wired |accessdate=November 24, 2015 |last1=Matthau |||}}</ref>
* [[仿真]]各种过程,包括计算[[流体动力学]]、物理、电气和电子系统和电路,以及同人类居住地联系在一起的社会和社会形态(尤其是战争游戏,war games)。现代计算机能够对这些设计进行优化,如飞机设计。尤其在电气与电子电路设计中,[[集成电路通用模拟程序|SPICE]]软件对新的物理实现(或修改)设计具有很大帮助。<ref>Muhammad H. Rashid, 2016. SPICE for Power Electronics and Electric Power. CRC Press. p. 6. {{ISBN|978-1-4398-6047-2}}.</ref>它包含了针对[[集成电路]]的基本设计软件。{{Citation needed|date=2010-10}}
* [[仿真]]各种过程,包括计算[[流体动力学]]、物理、电气和电子系统和电路,以及同人类居住地联系在一起的社会和社会形态(尤其是战争游戏,war games)。现代计算机能够对这些设计进行优化,如飞机设计。尤其在电气与电子电路设计中,[[集成电路通用模拟程序|SPICE]]软件对新的物理实现(或修改)设计具有很大帮助。<ref>Muhammad H. Rashid, 2016. SPICE for Power Electronics and Electric Power. CRC Press. p. 6. {{ISBN|978-1-4398-6047-2}}.</ref>它包含了针对[[集成电路]]的基本设计软件。{{Citation needed|date=2010-10}}
* [[人工智能]]变得越来越重要,因为它变得更加高效和复杂。人工智能的应用有很多,其中一些可以在家里看到,比如[[器人吸器]]。它也出现在视频游戏和现代战场上的无人机、反导弹系统和{{le|步兵班组支援系统|Legged Squad Support System|小队支援机器人}}中。<ref>Marko B. Popovic, 2019. Biomechatronics. Elsevier Science. p. 501. {{ISBN|978-0-12-813041-4}}.</ref>
* [[人工智能]]变得越来越重要,因为它变得更加高效和复杂。人工智能的应用有很多,其中一些可以在家里看到,比如[[器人吸器]]。它也出现在视频游戏和现代战场上的无人机、反导弹系统和{{le|步兵班组支援系统|Legged Squad Support System|小队支援机器人}}中。<ref>Marko B. Popovic, 2019. Biomechatronics. Elsevier Science. p. 501. {{ISBN|978-0-12-813041-4}}.</ref>
* [[人机交互]]将新颖的算法与设计策略相结合,可实现快速的人类绩效,低错误率,易于学习和高度满意度。研究人员利用人种学观察和自动化数据收集来了解用户需求,然后进行可用性测试来完善设计。关键的创新包括{{le|直接操纵|direct manipulation}}、可选择的网页链接、[[控式螢幕|触摸屏]]设计、移动应用程序和[[虚拟现实]]。
* [[人机交互]]将新颖的算法与设计策略相结合,可实现快速的人类绩效,低错误率,易于学习和高度满意度。研究人员利用人种学观察和自动化数据收集来了解用户需求,然后进行可用性测试来完善设计。关键的创新包括{{le|直接操纵|direct manipulation}}、可选择的网页链接、[[控式螢幕|触摸屏]]设计、移动应用程序和[[虚拟现实]]。


== 哲学 ==
== 哲学 ==
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==== 形式化方法 ====
==== 形式化方法 ====
{{main|形式化方法}}
{{main|形式化方法}}
形式化方法是一种特别的基于[[数学]]的技术,用于[[软件]]和[[计算机硬件|硬件]]系统的[[规范|形式规范]]、开发以及[[形式验证|验证]]。在软件和硬件设计方面,形式化方法的使用动机,如同其它工程学科,是通过适当的数学分析便有助于设计的可靠性和健壮性的期望。但是,使用形式化方法会带来很高的成本,意味着它们通常只用于高可靠性系统,这种系统中[[安全]]或[[保安]](security)是最重要的。对于形式化方法的最佳形容是各种[[理论计算机科学]]基础种类的应用,特别是[[逻辑|计算机逻辑]]演算,[[形式语言]],[[自动机]]理论和[[形式语义学]],此外还有[[类型系统]]、[[代数数据类型]],以及软件和硬件规范和验证中的一些问题。
形式化方法是一种特别的基于[[数学]]的技术,用于[[软件]]和[[计算机硬件|硬件]]系统的[[规范|形式规范]]、开发以及[[形式驗證|驗證]]。在软件和硬件设计方面,形式化方法的使用动机,如同其它工程学科,是通过适当的数学分析便有助于设计的可靠性和健壮性的期望。但是,使用形式化方法会带来很高的成本,意味着它们通常只用于高可靠性系统,这种系统中[[安全]]或[[保安]](security)是最重要的。对于形式化方法的最佳形容是各种[[理论计算机科学]]基础种类的应用,特别是[[逻辑|计算机逻辑]]演算,[[形式语言]],[[自动机]]理论和[[形式语义学]],此外还有[[类型系统]]、[[代数数据类型]],以及软件和硬件规范和验证中的一些问题。


=== 计算机系统 ===
=== 计算机系统 ===
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* [[未解決的科学问题]]
* [[未解決的科学問題]]
* [[计算机科学家的学术家谱]]
* [[计算机科学家的学术家谱]]
* [[计算机科学家]]
* [[计算机科学家]]
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* [[电子计算机|计算机]]
* [[电子计算机|计算机]]
* [[计算尺]]
* [[计算尺]]
* [[算]]
* [[算]]
* [[语言]]
* [[语言]]
* [[科学]]
* [[科学]]
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* [[算籌]]
* [[算籌]]
* [[科学会议]]
* [[科学会议]]
* [[]]
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* [[按揭]]
* [[按揭]]
* [[程式]]
* [[程式]]
* [[CASIO ]]
* [[CASIO ]]
* [[工程]]
* [[工程]]
* [[桌上型]]
* [[桌上型]]
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