专业解读｜「计算机科学」八大细分专业都学什么？

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计算机科学（英文：Computer Science，简称：CS）是对算法过程、计算机器和计算本身的研究。作为一门热门学科，计算机科学涵盖了从算法、计算、信息的理论研究，到在硬件和软件中实现计算系统的一系列实际问题。
有时人们会误以为，计算机科学就是解决计算机问题的事业（比如信息技术），或者只是与使用计算机的经验有关，如玩游戏、上网或者文字措置。其实计算机科学所存眷的，不仅仅是去理解实现类似游戏、浏览器这些软件的法式性质，更要通过现有的常识，缔造新的法式或者改良已有的法式。



辅仁启迪课-电子计算机演变历史

PART 1专业介绍

作为一个学科，计算机科学涵盖了从算法的理论研究和计算的极限，到如何通过硬件和软件实现计算系统。
CSAB（Computing Sciences Accreditation Board）由ACM（Association for Computing Machinery）和IEEE-CS（IEEE Computer Society）的代表组成，确立了计算机科学的4个主要范围：

• 计算理论；
  
• 算法与数据布局；
  
• 编程方式与编程语言；
  
• 计算机元素与架构。
  

CSAB还确立了其它一些重要范围，如软件工程、人工智能、计算机网络与通信、数据库系统、并行计算、分布式计算、人机交互、机器翻译、计算机图形学、操作系统、以及数值和符号计算。本文将会拔取斗劲常见的分支进行介绍。



软件与硬件

PART 2专业分支

01人工智能 Artificial Intelligence
人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的本色，并出产出一种新的，能以人类智能相似的方式做出反映的智能机器。该范围的研究包罗机器人、语言识别、图像识别、自然语言措置和专家系统等。人工智能实际上需要分歧的学科常识，如心理学、哲学、计算机科学等等。而它与计算机科学联系最紧密的实现方式就是机器学习，深度学习和强化学习。
机器学习是一门多范围交叉学科，涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、算法复杂度理论等多门学科（与数学，统计的关联十分紧密）。专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的常识或技能，从头组织已有的常识布局，使之不竭改善自身的性能。它也是人工智能核心，是使计算机具有智能的底子途径，也是目前人工智能应用中最广泛被应用的算法。



人工智能与机器学习的联系

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02算法与理论 Algorithm and Theory
计算机算法与理论是研究更高效的算法和协议，强调学习许多20世纪的发现，如暗码学、计算生物学、机器学习、量子计算等先进算法和理论。算法可以简单的理解为，学习计算机之前的数学、统计理论基础，或者说是编程之前的想法草稿，同时也是辅佐节省法式运行时间和复杂程度的重要东西。



03数据科学 Data Science
由于互联网和社交媒体的兴起，数据量空前复杂，而获取数据的设备也越来越多。打点和分析“大数据”需要全新的技术和系统。除了通过常规数据库系统及相关应用法式打点数据外，还要增强捕捉和关联个人数据，庇护安全和隐私问题的能力。
如今，有非常多的数据措置方式，都可以通过机器学习的方式实现。经济中的数据措置就是计量经济学，金融中的数据措置就是金融工程，风险控制。同时机器学习和数据科学也彼此依赖彼此成长，机器需要通过大量的数据进行训练和改良，从而达到学习的目的。
为了去措置数以万计的数据，我们有了云计算-分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算措置法式分化成无数个小法式，然后通过多部处事器组成的系统，措置和分析这些小法式，得到成果并返回给用户。



amazon云计算处事

为了去加密数据而且去中心化，我们就有了区块链-去中心化协议，能安全地存储比特币交易或其它数据，信息不成伪造和篡改，可以自动执行智能合约，无需任何中心化机构的审核。



区块链应用-数字货币

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04计算机图形学 Computer Graphics
计算机图形学主要研究如安在计算机中暗示图形，以及操作计算机进行图形的计算，措置和显示的相关道理与算法。除这些以外，还会研究如何科学可视化，基于物理衬着，动画制作，计算机辅助几何设计，快速成型，计算机辅助角膜建模和可视化，医学成像等等。相较于艺术类的动画制作而言，计算机图形学更注重算法及理论的学习。



计算机图形保留示例

05计算机视觉 Computer Vision
计算机图形学是计算机如何暗示、计算、措置和显示图形。而计算机视觉就是机器如何像人眼一样，去看和识别图形或视频。也可以看作是研究如何使人工系统从图像或多维数据中“感知”的科学。
计算机视觉的最终研究方针，就是使计算机能像人那样通过视觉不雅察看和理解世界，具有自主适应环境的能力。计算机视觉的应用范围十分广泛，包罗工业机器人的控制过程，自动驾驶，医学图像分析系统或地形模型，人机交互，面部识别等等。



工业视觉

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06自然语言措置 Natural Language Processing
自然语言措置作为计算机科学和人工智能的一个非常热门的深入研究标的目的，敦促着语言智能的持续成长和打破，并越来越多地应用于各个行业。自然语言措置是一门融语言学、计算机科学、数学于一体的科学。主要应用于机器翻译、舆情监测、自动摘要、不雅概念提取、文本分类、问题回答、文本语义对比、语音识别等方面。



品牌搜索广告中的NLP任务

07人机交互Human-Computer Interaction
人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。人机交互技术包罗机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题及提示请示等。
人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。常见的语音识别系统，虚拟现实，遥控机器人都属于人机交互的研究范围。



人机交互-VR游戏

08计算生物学Computational Biology
生物系统与计算生物学越来越依赖计算机科学和电子工程的算法和东西。生物数据包罗多品种的基因组数据，多态变体的数据库，蛋白质布局和RNA布局，基因数据库，尝试生物化学测量数据和生物医学数据。
对这些数据进行表达、独霸和整合，需要计算机科学的技术，如数据库，算法，人工智能，图形，信号措置和图像措置，因而生物系统也被称为生物信息学。



计算生物学中的网络传布

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PART 3学科课程

这里以2022年卡内基梅隆大学本科人工智能、计算机科学专业的学科课程为例：



2022 CMU 本科专业课程（人工智能）



2022 CMU 本科专业课程（计算机科学）

PART 4就业前景

▶ 网络标的目的的：可以从事网页维护开发、网络工程维护、网站开发、网页设计、网页美工、网络工程扶植、法式员、平面美工设计等。
▶ 计算机设计标的目的的：VR空间创意设计师是能从事建筑、城市规划、景不雅观设计、室内设计等范围工作的高技能专业人才。具体来讲可以从事室内设计师、家装参谋、设计总监等工作。
▶ 软件开发方面的：网页设计师、软件界面、移动端界面设计(平面设计)网络构建、计算机软件行业高级工程师、游戏开发行业及各企事业单元、当局部门的软件项目经理、网络系统打点、数据库打点工程师等。
▶ 计算机动漫影视设计类的：从事人物插画、场景插画、平面设计、动画设计、编纂、创作、动漫行业岗位造型、编剧、导演、分镜、影视动画设计、影视后期制作、游戏美术设计、动漫设计等。

PART 5专业强校保举

United Stated News & Word Report（U.S.News）是美国一家发布新闻、消费者建议、世界名校排名和分析的媒体公司，US官网排名参考学术研究声誉、学术出书物和论文引用数量等因素。
而Quacquarelli Symonds ( Q.S. ) 则是英国一家专门从事分析全球高等教育机构的公司，QS官网排名参考学术声誉、雇主声誉和研究影响等因素。
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