計算機與計算思維2課件

計算機與計算思維2023/8/71網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算機與計算思維2023/8/31網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算與計算設(shè)備的應(yīng)用與發(fā)展是人類社會文明發(fā)展的必然產(chǎn)物——計算問題不處不在、計算機“無所不能”2023/8/72網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算與計算設(shè)備的應(yīng)用與發(fā)展是人類社會文明發(fā)展的必然產(chǎn)物——計計算思維的提出Edsger_Dijkstra我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習(xí)慣,從而也將深刻的影響著我們的思維能力.人工智能四大先驅(qū)之一現(xiàn)代編程語言的主要貢獻者之一第七位圖靈獎獲得者JeannetteM.Wing周以真卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)教授

ComputationalThinkingComputationalthinkingwillbeafundamentalskillusedbyeveryoneintheworldbythemiddleofthe21stCentury.2023/8/73網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算思維的提出Edsger_Dijkstra人工智能四大先驅(qū)計算思維2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真（JeannetteM.Wing）教授在美國計算機權(quán)威期刊《CommunicationsoftheACM》雜志上給出，并定義的計算思維（ComputationalThinking）。周教授認(rèn)為：計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。2023/8/74網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算思維2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任5科學(xué)方法與科學(xué)思維科學(xué)方法實驗方法、理論方法、計算方法科學(xué)思維實證思維（重現(xiàn)、自洽、預(yù)見）實驗：物理邏輯思維（公理、規(guī)則、結(jié)論）推理：數(shù)學(xué)計算思維（能行、構(gòu)造、模擬）使自動：計算機2023/8/75網(wǎng)絡(luò)與計算中心5科學(xué)方法與科學(xué)思維科學(xué)方法2023/8/35網(wǎng)絡(luò)與計算中心6科學(xué)方法與科學(xué)思維計算思維（能行、構(gòu)造、模擬）使自動：計算機運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解的涵蓋了計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。本質(zhì)：抽象，自動化2023/8/76網(wǎng)絡(luò)與計算中心6科學(xué)方法與科學(xué)思維計算思維（能行、構(gòu)造、模擬）使自動：計模擬-應(yīng)用之魂實驗和理論思維無法解決的問題大量復(fù)雜問題求解、宏大系統(tǒng)建立、大型工程組織都可通過計算模擬核爆炸、蛋白質(zhì)生成、大型飛機、艦艇設(shè)計…72023/8/77網(wǎng)絡(luò)與計算中心模擬-應(yīng)用之魂實驗和理論思維無法解決的問題72023/8/3程序代碼=細(xì)胞自動機8美科學(xué)家StephenWolfram科學(xué)巨著:ANewKindofScience傳統(tǒng)的科學(xué)建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上新的科學(xué)建立在計算機程序上2023/8/78網(wǎng)絡(luò)與計算中心程序代碼=細(xì)胞自動機8美科學(xué)家StephenWolfr8/7/20239。計算機是工具，幫助提升人的能力計算機能干什么？多記一些數(shù)據(jù)、多接收一些信息、算得快一些,交流更方便些。。以億次的計算,求解繁復(fù)的微分方程和方程組,描繪超乎想象的圖像,模擬無法實現(xiàn)或耗資巨大的過程等等網(wǎng)絡(luò)通世界計算曉天下存儲知古今計算機不能干什么？人類的需要—缺啥補啥！不能替人拿主意、定方案。。。人機分界面恰在于"思考"二字,即把計算機所不具備的直覺、綜合、機敏,甚至藝術(shù)家的靈感留給人,由人來創(chuàng)造性地開發(fā)各種所需的算法、模型、方法2023/8/79網(wǎng)絡(luò)與計算中心8/3/20239。計算機是工具，幫助提升人的能力計算機能干計算思維的概念計算思維的關(guān)鍵：用計算機模擬現(xiàn)實世界可計算性：圖靈機：不是一種具體的機器,而是一種思想模型,可制造一種十分簡單但運算能力極強的計算裝置,用來計算所有能想像得到的可計算函數(shù)。什么能（有效地）自動進行什么不能（有效地）自動進行算法問題：計算過程的可行操作和效率問題算法：是指解題方案準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令或步驟。2023/8/710網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算思維的概念計算思維的關(guān)鍵：用計算機模擬現(xiàn)實世界可計算性：計算思維理解用四個字來概括：

抽象、算法用八個字來概括：

合理抽象、高效算法2023/8/711網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算思維理解用四個字來概括：2023/8/311網(wǎng)絡(luò)與計算中計算思維對其它學(xué)科的影響 1.工程(電子/土木/機械/航天)復(fù)雜計算可以提高設(shè)計精度，節(jié)省成本，提升質(zhì)量波音777完全采用計算機模擬設(shè)計和測試的，沒有經(jīng)過現(xiàn)實的風(fēng)洞測試2.經(jīng)濟學(xué)數(shù)據(jù)挖掘和計算智能方法在電子商務(wù)上廣泛使用（廣告投放，在線拍賣等）計量經(jīng)濟學(xué)日益受到重視，很多麻省理工學(xué)院的計算機博士在華爾街作金融分析師2023/8/712網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算思維對其它學(xué)科的影響 1.工程(電子/土木/機械/航天)計算思維對其它學(xué)科的影響 3.醫(yī)療醫(yī)療信息系統(tǒng)的建設(shè)大幅提高了診斷的效率和準(zhǔn)確性，例如遠程醫(yī)療的發(fā)展可視化技術(shù)的發(fā)展使得虛擬結(jié)腸鏡檢查成為可能。4.數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)E8李群證明四色定理密碼學(xué)2023/8/713網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算思維對其它學(xué)科的影響 3.醫(yī)療2023/8/313網(wǎng)絡(luò)與計算思維對其它學(xué)科的影響 5.化學(xué)用量子計算技術(shù)合成新人工化學(xué)合成物用優(yōu)化和搜索算法尋找最優(yōu)化學(xué)反應(yīng)條件，提高產(chǎn)量6.娛樂游戲電影夢工廠用hp的數(shù)據(jù)中心進行電影“怪物史萊克”特效渲染盧卡斯電影公司用一個包含200個節(jié)點的數(shù)據(jù)中心制作電影“加勒比海盜”2023/8/714網(wǎng)絡(luò)與計算中心計算思維對其它學(xué)科的影響 5.化學(xué)2023/8/314網(wǎng)絡(luò)與計算思維對其它學(xué)科的影響 7.天文物理核試驗?zāi)M基于高性能計算機模擬颶風(fēng)的形成和發(fā)展，使得科學(xué)家可以看到颶風(fēng)的內(nèi)部地震的游戲模擬和預(yù)測8.生物霰彈槍