計算機科學專業介紹

一．計算機科學專(zhuan) 業(ye) 的定義(yi)

Computer science is the study of algorithmic processes and computational machines. As a discipline, computer science spans a range of topics from theoretical studies of algorithms, computation and information to the practical issues of implementing computing systems in hardware and software. Unlike electrical and computer engineers, computer scientists deal mostly with software and software systems; this includes their theory, design, development, and application

計算機科學是對算法過程和計算機器的研究。作為(wei) 一門學科，計算機科學涵蓋了從(cong) 算法、計算和信息的理論研究到在硬件和軟件中實現計算係統的實際問題的一係列主題。與(yu) 電氣和計算機工程師不同，計算機科學家主要研究軟件和軟件係統;這包括他們(men) 的理論、設計、開發和應用。

二．計算機專(zhuan) 業(ye) 的分類

在美國計算機專(zhuan) 業(ye) 主要分為(wei) 兩(liang) 大類，計算機科學(computer science)和計算機工程(computer engineering)，計算機科學是研究計算機及其周圍各種現象和規律的科學，即研究計算機係統機構，程序係統，人工智能以及計算本身的性質和問題的學科。

而計算機工程以電子計算機技術的應用層麵為(wei) 主，較少應用自然學科中的統計、數學以及物理理論。絕大多數的美國學校的計算機工 程 和 電 子 工 程 EE是 合 並 在 一 起 的 ， 一 般 稱 為(wei) ECE(electronic and computer engineering)department。

有些美國院校設有有單獨的計算機科學係，也有一部分將 EE 和 CS 設在一個(ge) 院係下的，比如說：MIT，UC Berkeley，Northeastern U 等。還有一部分將 CS 和 CE 設在一起，比如說 U WashingtonSeattle，UC San Diego，Penn State 等。

1、計算機科學 CS(Computational Science)

計算機科學包括了兩(liang) 個(ge) 方麵。一方麵是理論：計算複雜性理論、計算機語言理論、算法理論等都是研究的問;另一方麵是應用：計算機圖像處理，人機交互，編程等，用來解決(jue) 實際問題。我們(men) 都知道，目前計算機和網絡還在爆炸式地增長，這一學科正在推進著人類未來的發展，比如 Google, Facebook 的崛起，都說明社會(hui) 的資源和財富都正在不斷向這一行業(ye) 集中,畢業(ye) 生前途自然無可限量。因此,申請這個(ge) 專(zhuan) 業(ye) 競爭(zheng) 異常激烈。具體(ti) 研究方向如下：

1) Artificial intelligence 人工智能

研究內(nei) 容：機器人 、人機交互、生化計算等多個(ge) 方麵典型課程：人工智能理論，機器學習(xi) ，人機交互 ，計算攝影學，神經係統建模 ，計算機視覺 等課程評價(jia) ：注重機器人自動化，問題的建模和解決(jue) ，需要一定的數學和電子電路等知識的基礎，對編程能力和動手能力有較高的要求就業(ye) 方向：NASA Toyota 等大型研發型公司 各種相關(guan) 方向的 Lab

2) Computer Programming 計算機編程

研究內(nei) 容：編程語言技術、智能信息係統、自然語言處理(NPL)、機器翻譯等典型課程：算法、計算機語言設計與(yu) 統計、機器學習(xi) (文本挖掘)、對話 處理、信息檢索課程評價(jia) ：對編程語言設計和應用的課程較多，完全偏向代碼的設計和實驗，對計算機硬件方麵的學習(xi) 要求不多。開設了很多 Lab Courses。國內(nei) 外對比：國內(nei) 對於(yu) 代碼應用方麵的研究已經相對比較完善和先進，但是在編程語言的創新和設計方麵能遜色很多。就業(ye) 方向：各大計算機軟件公司、 PhD 和研究型 Institute 等

3) Software Engineering 軟件工程

研究內(nei) 容：大數據及擴展、計算機建模與(yu) 仿真、軟件項目的組織，合作與(yu) 協調、需求工程、軟件結構質量與(yu) 安全、軟件開發工具、嵌入式等典型課程：軟件開發、嵌入式係統工程、軟件安全工程、軟件項目管理、軟件風險管理等課程評價(jia) ：不僅(jin) 僅(jin) 是麵向計算機程序的設計，而是加入了對整個(ge) 軟件生命周期的管理，側(ce) 重於(yu) 軟件技術的管理和領導能力。國內(nei) 外對比：國內(nei) 傾(qing) 向於(yu) 將軟件工程作為(wei) 二級學科獨立設置學院，並借鑒美國的教學經驗開設軟件和管理結合的課程。美國的軟件工程研究代表了世界軟件的發展趨勢。就業(ye) 去向：各大頂尖軟件公司的研發或管理工作，非常搶手。

4) Computer Biology 計算機生物

研究內(nei) 容：應用軟件和計算機技術創造生物技術、醫藥及健康方麵的革新解決(jue) 方案；以數據挖掘、信息檢索、機器學習(xi) 、機器翻譯、計算語言學等技術帶領生物技術變革。典型課程：大數據係統、生物技術軟件方法、應用型機器學習(xi) 、生物建模與(yu) 模擬的計算方法、生物研究自動化等。

大部分課程提供跨校合作。課程評價(jia) ：對於(yu) CS 的各個(ge) 研究的技術都必須有非常深刻的了解和應用。對創新思維，研究能力等都有非常高的要求。國內(nei) 外對比：國內(nei) 的計算生物學教育還有很大欠缺。研究能力和實際操作能力也不能與(yu) 美國相應的項目媲美。就業(ye) 去向：各大計算機公司，其中有相當一部分學生自主創業(ye) ，成立生物計算機類公司。

2、計算機工程 CE(Computer engineering)

計算機工程專(zhuan) 業(ye) 理工科是最受歡迎的專(zhuan) 業(ye) 之一， 主要研究計算機處理器、多處理器通訊設計、網絡設計和存儲(chu) 器體(ti) 係，著重於(yu) 硬件設計以及與(yu) 軟件和操作係統的交互的性能。如：多處理器光學互接網絡通訊技術、實時嵌入式係統(多媒體(ti) 數據流處理)、分布式數據與(yu) 大規模存儲(chu) 係統，從(cong) 而提高計算機可靠性與(yu) 工作效率。計算機工程以電子計算機技術的應用層麵為(wei) 主，而較少應用自然學科中的數學、統計以及物理理論。絕大多數的美國學校的 EE 和計算機工程是合並在一起的，從(cong) 專(zhuan) 業(ye) 學習(xi) 上看，雖然研究生最後獲得學位有 EE 和 CE 之分，但是有許多研究方向的跨學科性是非常強的，無法簡單地說是屬於(yu) 計算機還是屬於(yu) 電子的範疇。與(yu) CS 有一些差別的是，計算機科學是偏向於(yu) 理論，而計算機工程是偏向於(yu) 硬件的，所以後者對申請者的研究背景或實踐經驗更注重，而 CS 有的學校並不易定要求申請者有實驗室研究經曆。

3、電子和計算機工程專(zhuan) 業(ye) ECE(Electrical and Computer Engineering)

聯係：CS 和 EE 都是工學基礎學科。很多學校把 CS 歸到 EE 的類別下。基礎學科和理論知識相通。通常 CS 和 EE 的本科學習(xi) 階段的基礎學習(xi) 課程有很多交叉重疊。區別：(宏觀上)EE 在物理層麵偏硬件，CS 是物理層偏軟件。(微觀上) EE 幾個(ge) 比較有代表性的研究方向是電磁學、電路設計相關(guan) 、控製電路相關(guan) 、微機電係統、強電係統、通信係統相關(guan) 。CS 的研究方向很多。一般與(yu) 代碼和上層設計相關(guan) 。

三．計算機科學專(zhuan) 業(ye) 排名2020 US NEWS 計算機專(zhuan) 業(ye) 排名

1 University of California—Berkeley 加州大學伯克利分校

2 Massachusetts Institute of Technology 麻省理工學院

3 Carnegie Mellon University 卡耐基梅隆大學

3 University of Illinois--Urbana-Champaign 伊利諾伊大學香檳分校

5 Georgia Institute of Technology 佐治亞(ya) 理工學院

6 University of Michigan--Ann Arbor 密歇根大學安娜堡分校

7 University of Texas Austin 德州大學奧斯汀分校

8 California Institute of Technology 加州理工學院

9 Cornell University 康奈爾大學

9 Princeton University 普林斯頓大學

9 University of Washington 華大西雅圖

四．本科經典課程

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