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This complete matlab for neural network

发信人: GzLi (笑梨), 信区: DataMining
标  题: [转载] 作为学科的计算科学[续2]
发信站: 南京大学小百合站 (Fri Jan  3 19:38:24 2003)

【 以下文字转载自 AI 讨论区 】
【 原文由 yinxucheng 所发表 】


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// 附录的第一部分
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11 附录
计算科学作为一个学科的定义

    计算机科学与工程是对描述和变换信息的算法过程  其理论、分析、设计、效率、实
现和应用——的系统的研究。全部计算科学的基本问题是，什么能(有效地)自动进行[2，
3]。本学科和算法理论、数理逻辑和存储程序式电子计算机的发明一起，形成于40年代初
。
    计算的渊源可以深入扩展到数学和工程。数学把分析分到这一领域，而工程把设计分
到这领域。本学科包括它自己的理论、实验方法和工程。这与许多其他的自然科学不同。
许多其它的自然科学和运用其成果的工程学科是分开的(例如化学和化学工程原理)、计算
机科学与工程却是不可分的，因为本学科的科学与工程形态从根本上是相互渗透的。
    计算作为数学的主要对象已有几千年了。自然现象的许多模型被用来导出方程，它的
解就导致那些自然现象的预言。例如轨道的弹道计算、天气预报和流体的流动等。解这些
方程的许多方法已经给出。例如线性方程组的解法、微分方程的解法和求函数的积分。几
乎在这同时，机械系统设计中所需要的计算成为工程主要关注的对象。例如计算静态物体
压力的算法、计算运动物体惯量的算法和测量比我们直觉要大得多或小得多的距离的方法
。
    工程和数学长期合作的一个成果一直是用于计算的机械工具。某些测量员和航海家的
仪器可追溯到几千年前。Pascal和LEIBNIZ在17世纪中叶制造了算术计算器。在19世纪30年
代，Babbage设想了一个“分析机”，可以用机械，无误地计算对数、三角函数和其他般的
算术函数。他的机器虽然没有完成，却给后来的工作以启发。到20世纪20年代，Bush制造
了一台电子模拟计算机，来解一般的微分方程组。同时，出现了能做加．减、乘、除和开
平方的电动计算机。后来，电子触发器成为从这些机器到无运动部件的数字计算机的桥梁
。
    逻辑是数学的一个分支，研究推断合理性准则和推理的形式原理。自从欧几里得时代
以来，它一直是严格的数学和科学论证的工具。从十九世纪开始，人们开始寻找通用的逻
辑系统，它应该在已知的演绎系统中看不到不完全性。在完全系统中，就可以机械地确定
任何给定的陈述是真还是假。Godel在1931年发表了他的“不完全性定理”，指出这种系统
是不存在的。到20世纪30年代后期，图灵探索了通用计算机的想法，这种通用计算机能够
模仿任何其他计算机器上一步一步运箅的过程。他的发现与GODEL的想法类似，即某些良好
定义的问题不能用任何机械的过程来解决。逻辑之所以重要，不仅因为它深刻地看到了自
动计算的限制，而且因为注意到了符号串，或者已经编码的数字。既可解释成数据，又可
解释成程序。
    这一看法成为区别存储程序式计算机和运算机械的关键的想法。算法步骤被编码成机
器表示，并存放在存储器中，以后使用时译码，并由处理器执行。机器码可以从高级符号
形式(程序设计语言)机械地推导出来。
    这就是关于古代计算和逻辑符号运算错综复杂的历史渊源，以及近代关于电子学和信
息的电子表示的线索。它们导致了计算学科的诞生。
我们确认了计算科学的几个分支领域：
    1．算法和数据结构
    2．程序设计语言
    3.体系结构
    4.数值和符号计算
    5.操作系统
    6.软件方法学和工程
    7.数据库和信息检索
    8.人工智能和机器人学
    9.人机通信
    每一分支领域都有科目的公用基础、本质的理论部分、有意义的抽象和重要的设计与
实现问题。理论研究作为该分支领域基础的数学的发展。包括支撑理论，象图论、组合论
或形式语言。抽象(模型化)处理潜在的实现模型。这些模型忽略一些技术细节，而保存本
质特性，并提供预言未来行为的工具。设计的过程是给定问题、导出要求和技术条件、反
复研制和测试样机，从而实现个系统。设计包括实验方法。计算科学中的实验方法有好几
种形式：测量程序和系统，验证假设的合理性、通过样机使抽象变为现实。
    虽然软件方法学本质上说属于设计，但它包含理论和抽象的实质性成分。因此，我们
把它作一个分支领域。另一方面。并行和分布式计算渗透到所有分支领域和它们的个层次
理论、抽象和设计)。它们既未作为一个分支领域，也不作为某分支领域的一个层次。
以下各节提供各分支领域的三个层次的细节。理论与抽象、抽象设计的界限必然是模糊的
，随各人的胃口可能会有所不同。
    我们的目的是通过列出学科的土要特点来提供学科的指南，但不是详尽的罗列。应该
记住，这个学科指南小是一个课程计划，它只是设计一个课程所需的框架。同时应该记住
，这个学科指南是一个不断变化着的有机体的瞬间抢拍镜头。它需要不断考验和定期修改
。


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