计算机思维又称构造思维以什么和构造为特征
计算思维是一种递归思维。它是并行处理。它是把代码译成数据又把数据译成代码。对于别名或赋予人与物多个名字的做法,它既知道其益处又了解其害处。对于间接寻址和程序调用的方法,它既知道其威力又了解其代价。它评价一个程序时,不仅仅根据其准确性和效率,还有美学的考量,而对于系统的设计,还考虑简洁和优雅。
一、计算机发展史
参考链接
1、计算工具发展:
——算筹(中国春秋战国)
——算盘(中国唐代)
——计算尺(1622 英国)
——加法器(1642 法国 帕斯卡)
——计算器(1673 德国 莱布尼茨)
——分差机、分析机(1812/1834英国剑桥大学 查尔斯·巴贝奇,分析器称为现代计算机雏形)
2、计算机诞生
——图灵机(Turing Machine ,TM 1912-1954 英国 阿兰·图灵 二战期间 反法西斯作出重要贡献)
(一)一条无线长的纸带,纸带分成了小方格,用做无限储存
(二)一个读写头能在纸带读写并且左右移动
图灵另一个杰出贡献是提出图灵测试,奠定了人工智能理论基础
美国计算机协会(ACM)于1966年创立“图灵奖”,号称计算机界的诺贝尔奖
——ENIAC(1946.2 宾夕法尼亚大学)
两个缺点:没有储存器、用布线板进行控制,计算速度被这个工作抵消了
意义:为现代计算机体系结构和工作原理奠定了基础
——冯·诺依曼体系结构计算机
EDVAC(离散变量自动电子计算机)人类制造的第二台计算机
ENIAC和EDVAC,都不是商业计算机,第一台商用计算机是UNIVAC(IBM制造)
冯诺依曼结构在这里就不描述了,计算机硬件章节有详细介绍
3、计算机分代
——第一代 电子管 每秒几千次 机器语言、汇编语言 军事、科学计算 (1946-1958)
——第二代 晶体管 每秒几十万次 高级语言 数据处理、工业控制(1958-1964)
——第三代 集成电路 每秒几百万次 操作系统 文字处理、图形处理(1964-1970)
——第四代 大规模超大规模集成电路 每秒亿亿次 数据库、计算机网络 应用社会方方面面(1971---至今)
——未来代
(一)光计算机:光储存技术、光存储器、光电子集成电路
(二)生物计算机:蛋白质分子构成芯片,运算速度是现在计算机的10万倍,能量消耗仅为10%,并且拥有巨大储存能力
(三)量子计算机:美国的研究人员目前实现了四个锂离子的量子纠缠状态
4、计算机分类
(一)高性能计算机:高性能计算机过去称为巨型机或者大型机,是指目前速度最快、处理能力最强的计算机。目前世界排名第一的计算机在中国,神威·太湖之光其运算速度达到9.6亿亿次浮点运算。
领域:军事,战略防御系统、大型预警系统、航天测控系统。民用,大区域天气预报、大面积物探信息处理系统、大型科学计算和模拟系统等
(二)微型计算机(个人计算机):(PC),是使用微处理器作为CPU的计算机。1971年Inter公司马西安·霍夫成功在芯片实现CPU功能,开创了计算机新时代。
微机:桌面型、笔记本、平板、移动设备。
(三)工作站:介于微机和小型计算机之间的高档微型计算机系统,称为专门处理某种特殊事务的独立计算机。
通常配置:高分辨率的大屏幕显示器、大容量内、外储存器,较强的信息处理能力、高性能图形、图像处理能力、联网能力。
(四)服务器:是一种网络环境中对外提供服务的计算机系统。
广义:一台微机+网络操作系统+网络协议+各种服务软件
狭义:专门一种网络环境中对外提供服务的高性能计算机,比微机更稳定、安全、性能更好,硬件要求高
分类:web服务器、FTP服务器、文件服务器、数据库服务器等
(五)嵌入式计算机:嵌入式计算机作为一个信息处理部件,嵌入到应用系统之中的计算机。
特点:系统软件、硬件一体化
应用:目前应用最广泛,数量超过PC,电冰箱、自动洗衣机、数字电视机、数字照相机
5、计算机应用
(一)科学计算(数值计算)
解决问题中心:数学计算
代表计算机:ENIAC
特点:计算工作量大、数值变化范围大
应用:天文学、量子化学、空气动力学、核物理、地震、气象
(二)数据处理(非数值计算或事物处理)
解决问题中心:大量数据加工处理,统计分析、合并、分类
特点:涉及数据量大、计算方法简单
应用(最广泛):管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统、电子商务
(三)电子商务(EC)
分类:
B2B,企业与企业,是主要形式,例如:阿里巴巴
B2C,企业与消费者,例如:京东、苏宁
C2C,消费者与消费者,例如:淘宝网
(四)过程控制(实时控制)
解决问题中心:计算机采集数据,自动控制,自动调节
特点:生产自动化
应用:冶金、石油、化工、纺织、水电、机械、航天等
(五)CAD/CAM/CIMS
CAD:计算机辅助设计 应用:飞机船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计 ( 降低工作量、提高设计速度、提高设计质量)
CAM:计算机辅助制造 利用计算机进行生产设备的管理、控制、和操作的过程 (提高质量、降低成本、缩短周期、改善劳动强度)
CIMS:计算机集成操作系统 计算机多方面应用合一(CAD/CAPP/CAM/CAE/CAQ(计算机辅助质量管理)/PDMS(产品数据管理系统))使企业实现整体最优效益
(六)多媒体
后期介绍
(七)人工智能(AI)
后期介绍
6、计算机文化
物质文化,计算机软硬件设备以及使用方法
非物质文化,一方面是计算机科学对其他科学的渗透,创造形成新的科学思想、科学方法、科学精神、价值标准等新文化。二是计算机广泛改变了传统社会,形成了网络社会等虚拟社会形态,产生了相应的语言、风俗、道德法律等。
二、计算思维
1、三大思维
达尔文曾今说过:“科学就是整理事实,从中发现规律,作出结论”。科学研究三大方法是理论,实验和计算,对应的三大科学思维分别是理论思维、实验思维、计算思维。
(一)理论思维
理论思维又称推理思维,以推理和演绎为特征,以数学学科为代表。
(二)实验思维
实验思维又称证实思维,以观察和总结自然规律为特征,以物理学科为代表。
(三)计算思维
计算思维又称构造思维,以设计和构造为特征,以计算机学科为代表。
三大思维都是人类科学思维中固有的方式。其中,理论思维强调推理,实验思维强调归纳,而计算机思维希望能自动求解。它们以不同的方式推动着科学的发展和人类的进步。
2、计算思维的本质
抽象+自动化
计算思维中的抽象完全超越物理的时空观,并完全用符号来表示,其中,数字抽象只是一类特例。自动化就是机械地一步一步自动执行,其基础和前提是抽象。
3、计算思维的特征
(一)计算思维是人类求解问题的一条途径,是属于人的思维方式。
(二)计算思维的过程可以由人执行,也可以由计算机执行。
(三)计算思维是思想,不是人造物。
(四)计算思维是概念化,不是程序化。
4、计算思维的基本问题
(一)可计算性
一个问题是可计算的是指可以使用计算机在有限步骤内解决。
(二)计算复杂性
衡量标准有两个,空间复杂性、时间复杂性
(三)图灵测试
计算机越来越强大了,一个问题自然提出了:机器能有智能么?迄今为止举办的图灵测试结果说明,目前计算机想和人类真正地谈话还是比较困难。
5、计算思维的方法
从方法论的角度来说,计算思维的核心是计算思维方法。总的来说,计算思维方法有两大类:一类是来自数学工程的方法,如黎曼积分、迭代、递归,来自工程思维的大系统设计与评估方法;另一类是计算机科学独有的方法,如操作系统中处理死锁的方法。
计算思维并不是一种新的发明,而是早已经存在的思维活动,是每一个人都具有的一种技能。在日常生活中,计算思维案例无处不在。例如,学生早晨去学校时,把当天需要的东西放入背包,这就是预置和缓存;某人把钱弄丢了回去找,这就是回溯;为什么停电了电话任然能用?这就是失败的无关性和设计的余冗性。
6、计算思维应用
(一)物理领域:强短程排斥力研究、粒子穿过固体运动规律、计算机淘汰 卡门-钱公式
(二)计算化学:1、数值计算 2、化学模拟 (数值模拟、过程模拟、实验模拟)3、模式识别(化合物分类)
(三)计算生物学:生物序列片段拼接、序列对接、基因识别、种族树的构造、蛋白质结构预测、生物数据库、生物等效性、皮肤电阻、骨关节炎治疗、哺乳动物的睡眠的研究等
(四)计算机经济学:一切与经济研究有关的计算都是计算经济学,代表方法“用模拟求估计”,金融基本离不开计算机
一个人至少需要一个梦想,没有梦想拿什么去坚强,心若没有栖息的地方走到哪里都流浪。
标签: 乡村教师胡劲, 重庆专升本
计算机科普员老胡
关注 - 0
粉丝 - 3
+加关注
0 0
« 上一篇: 全国计算机二级第一套
» 下一篇: 专升本第二讲(计算机的“五脏六腑”)
计算思维和理论思维的关系是怎样的?
在《Computational Thinking》这篇论文中,周以真教授用“硬科学”的术语描述了计算思维:计算思维是运用计算机科学的基本理念,进行问题求解,系统设计以及理解人类行为。也就是说,计算思维是一种解决问题的思考方式,而不是具体的学科知识,这种思考方式要运用计算机科学的基本理念,而且用途挺广的。想要更快更好的理解计算...
什么是计算机思维
这一未被证明的假说后来被一些人工智能学者表述为:如果一个可以提交给图灵机的问题不能被图灵机解决,则这个问题用人类的思维也不能解决。这一学派继承了以逻辑思维为主的唯理论与还原论的哲学传统,强调数字计算机模拟人类思维的巨大潜力。另一些学者,如 H.德雷福斯等哲学家肯定地认为以图灵机为基础的数字计算机不能...
小孩编程培训有用吗?
语言是思维的直接现实。几乎所有的少儿编程培训机构都宣称,少儿编程主要学的是编程思维以及解决问题的能力,而非编程语言本身的学习及高深专业代码的编写。因此,有必要进一步明晰“编程思维”概念。编程思维也称计算思维(computational thinking),是指包含了问题表达及由计算机执行的一套解决问题的方法。编程...
什么是计算思维
计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动,由周以真于2006年3月首次提出。2010年,周以真教授又指出计算思维是与形式化问题及其解决方案相关的思维过程,其解决问题的表示形式应该能有效地被信息处理代理执行。
什么是计算思维?
3,计算思维是人的思维方式。4,数学和工程思维的互补与融合。5,计算思维是思想,不是人造物。总结:计算机科学的教授应当为大学新生开一门称为“怎么像计算机科学家一样思维”的课程,面向所有专业,而不仅仅是计算机科学专业的学生。我们应当使入大学之前的学生接触计算的方法和模型。我们应当设法激发...
什么是计算思维?
周以真教授,曾在美国卡内基·梅隆大学担任重要职务,她强调计算思维能将问题清晰地描述并转化为信息处理流程,提升我们跨领域的解决问题能力,而不仅仅局限于专业领域。以实际生活中的例子来说,如何在游乐园规划最优路线,既能走最少的路,又能减少等待时间,这就需要运用计算思维。通过分解任务,分析路径...
什么是计算思维?
计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式从最坏情形恢复的一种思维。它称堵塞为“死锁”,称约定为“界面”。计算思维就是学习在同步相互会合时如何避免“竞争条件”(亦称“竞态条件”)的情形。计算思维利用启发式推理来寻求解答,就是在不确定情况下的规划、学习和调度。它就是搜索、搜索...
几种重要的思维方式(资料备存)
它是目标思维的对应面,从目标点反推出条件、原因的思维方法。它也是一种有效的创新方法。 (9)横向思维 简单地说就是左思右想,思前想后。这种思维大都是从与之相关的事物中寻找解决问题的突破口。横向思维的思维方向大多是围绕同一个问题从不同的角度去分析,或是在对各个与之相关的事物的分析中寻找答案。 (10...
如何理解计算思维?
计算思维是人类求解问题的一条途径,并不是要使人类像计算机那样去思考。计算机枯燥且沉闷,人类聪颖且富有想象力,是人类赋予了计算机激情。(4)数学和工程思维的互补和融合。计算机科学在本质上源自数学思维,因为像所有的科学一样,其形式化基础建于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维,基本计...
什么是计算思维的本质
计算思维的本质是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动,由周以真于2006年3月首次提出。2010年,周以真教授又指出计算思维是与形式化问题及其解决方案相关的思维过程。计算思维是每个人的基本技能,不仅属于计算科学家,要把计算机这一从工具到思维的发展...
戢董五羚: 1、以计算机程序运行逻辑,进行对应的思维逻辑; 2、特征是数据、结果、运算逻辑相对独立,运算逻辑可以重复运行于不同的数据源和数据集,获取稳定可靠的运算结果; 3、计算机思维严格来说只是算法,和计算机硬件本身无关,可以针对此算法,开发可运行于任何硬件和操作系统平台的程序.
南长区19794756427: 计算思维是 - ----------的思维.(6.0分)a:计算机的b:人类的c:数学家的d:科学家 - ?
戢董五羚: b人类的
南长区19794756427: 计算思维的本质是什么 - ?
戢董五羚: 计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动. 2006年3月,美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真(Jeannette M.Wing)教授在美国计算机权威期刊《...
南长区19794756427: 计算思维的基本特征有哪些 - ?
戢董五羚: 思维最初是人脑借助于语言对客观事物的概括和间接的反应过程.思维以感知为基础又超越感知的界限.它探索与发现事物的内部本质联系和规律性,是认识过程的高级阶段[1] . 思维对事物的间接反映,是指它通过其他媒介作用认识客观事物...
南长区19794756427: 什么是计算思维 - ?
戢董五羚: 什么是计算思维 解答:计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动.
南长区19794756427: 什么是“计算思维”?
戢董五羚: 什么是“计算思维” 李国杰院士介绍:计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为,它选择合适的方式去陈述一个问题,对一个问题的相关方面建模并用最有效的办法实现问题求解.
南长区19794756427: 计算思维与理论思维的区别有哪些? - ?
戢董五羚: 你知道计算思维吗?计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动.下面,学识网小编来为你介绍计算思维的含义.什么叫计算思维 计算思维的含义 计算思维...
南长区19794756427: 计算机思维的理解和看法 - ?
戢董五羚: 图灵已经在其《机器能够思维吗?》中很好的解释了计算机思维,但个人认为图灵测试的标准不具有可操作性,由于很难找到合适的仲裁者.人可能最终变成机器人,但机器无法变成人