第7講計算機學科專業(yè)及人才培養(yǎng)1計算機應(yīng)用導論本次專題安排part1計算機學科及專業(yè)part2人才培養(yǎng)2計算機應(yīng)用導論1.計算工具的發(fā)展計算工具的發(fā)展從結(jié)繩記事到算盤，從計算尺到計算器，從機械計算機到電子計算機。4計算機應(yīng)用導論1.1從結(jié)繩記事到算盤珠算被稱為我國“第五大發(fā)明”，最早記錄于漢朝人徐岳撰寫的《數(shù)術(shù)記遺》一書里。約公元130～210算圣劉洪及其發(fā)明的珠算盤。6計算機應(yīng)用導論1.2從計算尺到計算器JohnNapier(1550-1617)約翰·納皮爾納皮爾算籌(Napier’sbones)1612年發(fā)明7計算機應(yīng)用導論1.2從計算尺到計算器威廉·奧卻德(WilliamOughtred)及其發(fā)明的圓形計算尺風靡18－19世紀的計算尺1.2.1

計算尺8計算機應(yīng)用導論Casio14-A史上第一臺商用小型電子計算器1957年發(fā)明1.2.2

計算器1.2從計算尺到計算器9計算機應(yīng)用導論1.3.2帕斯卡加法機BlaisePascal(1623–1662)保存在巴黎國立工藝博物館的帕斯卡加法機，1642年發(fā)明：由系列齒輪組成的裝置，外殼用黃銅材料制作，長20英寸、寬4英寸、高3英寸，面板上有一列顯示數(shù)字的小窗口，旋緊發(fā)條后才能轉(zhuǎn)動，用專用的鐵筆來撥動轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。布萊斯·帕斯卡

法國數(shù)學家、物理學家、思想家1.3

從機械式計算機到電子計算機11計算機應(yīng)用導論1.3.3萊布尼茲乘法機GottfriedLeibniz(1646–1716)1674年，萊布尼茨發(fā)明乘法機。這是第一臺可以運行完整四則運算的計算機，長100厘米、寬30厘米、高25厘米，主要由不動的計數(shù)器和可動的定位機構(gòu)兩部分組成，整個機器由一套齒輪系統(tǒng)傳動?！竟?700年左右，萊布尼茨從一位友人送給他的中國“易圖”（八卦）里受到啟發(fā)，悟出了二進制數(shù)之真諦，率先提出了二進制的運算法則?！扛晏刭M里德·萊布尼茲

德國數(shù)學家、微積分獨立發(fā)明人1.3

從機械式計算機到電子計算機12計算機應(yīng)用導論1.3.4

差分機和分析機現(xiàn)代計算機奠基人——英國劍橋大學教授查爾斯·巴貝奇1822年，差分機——倫敦科學博物館復制品CharlesBabbage(1791-

1871)1.3

從機械式計算機到電子計算機13計算機應(yīng)用導論1.3.4

差分機和分析機世界上第一位程序員——奧古斯塔·艾達·拜倫翻譯巴貝奇早期的程式設(shè)計書《分析機概論》后人根據(jù)巴貝奇圖紙制造的“分析機”AugustaAdaByron(1815-1852)1834年，巴貝奇提出通用計算機“分析機”構(gòu)想，未制成。1.3

從機械式計算機到電子計算機14計算機應(yīng)用導論1.3.4

差分機和分析機設(shè)計圖紙之一——差分機和分析機存儲器框架1.3

從機械式計算機到電子計算機15計算機應(yīng)用導論1.3.6

穿孔制表機HermanHollerith(1860-1929)美國著名統(tǒng)計專家——赫爾曼·霍列瑞斯霍列瑞斯發(fā)明的自動制表機1.3

從機械式計算機到電子計算機17計算機應(yīng)用導論1.3.7

電子文明的曙光——電子二極管、三極管JohnFleming(1848-1945)1904年，英國青年工程師約翰·弗萊明發(fā)明真空二極管LeeDeForest(1873-1961)1906年美國人李·德·福雷斯特發(fā)明能起放大作用的真空三極管。1.3

從機械式計算機到電子計算機18計算機應(yīng)用導論ENIAC兩位設(shè)計者

——莫契利和?？颂谽NIAC博物館中的部分器件1.4

第一臺電子計算機19計算機應(yīng)用導論ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）：1946年2月14日1.4

第一臺電子計算機20計算機應(yīng)用導論KonradZuse(1910-1995)數(shù)字計算機之父-克蘭德·楚澤1938-1945Z1機械-Z3可編程-Z4德國博物館中存放的Z4計算機1.5

那些被遺忘的計算機1.5.1

德國Z系列計算機21計算機應(yīng)用導論1.5

那些被遺忘的計算機1.5.2

英國巨人計算機-194322計算機應(yīng)用導論1.5

那些被遺忘的計算機1.5.2

英國巨人計算機24計算機應(yīng)用導論1.5

那些被遺忘的計算機1.5.2

英國巨人計算機25計算機應(yīng)用導論計算機軟件之母——GraceHopper(1906-1992)(a)一本介紹霍波博士的書(b)海軍軍官霍波——攝于1984年保存在霍波筆記本中的第一個“bug”1.5

那些被遺忘的計算機1.5.3

MARK系列計算機27計算機應(yīng)用導論被“遺忘”的電子計算機之父

——約翰·阿塔納索夫（JohnAtanasoff，1903-1995）存放在衣阿華州立大學的ABC計算機(Atanasoff-BerryComputer)28計算機應(yīng)用導論邏輯代數(shù)創(chuàng)始人，英國數(shù)學家——喬治·布爾(GeorgeBoole，1815-1864)2.130計算機應(yīng)用導論2.3圖靈、圖靈機及圖靈測試

圖靈是計算機邏輯的奠基者，許多人工智能的重要方法也源自這位偉大的科學家：24歲，提出圖靈機理論；31歲，參與Colossus（二戰(zhàn)時英國破解德國通信密碼的計算機）的研制；33歲，構(gòu)思了仿真系統(tǒng)；35歲，提出自動程序設(shè)計概念；38歲，設(shè)計了“圖靈測試”；

在后來還創(chuàng)造了一門新學科—非線性力學；計算機與人工智能之父，英國數(shù)學家、邏輯學家——阿蘭·圖靈（AlanTuring，1912-1954）32計算機應(yīng)用導論2.3圖靈、圖靈機及圖靈測試1.圖靈機1936年5月28日，圖靈向倫敦權(quán)威的數(shù)學雜志投了一篇論文，題為“論可計算數(shù)及其在判定問題上的應(yīng)用”(OnComputableNumbers,withanApplicationtotheEntscheidungsproblem)。在這篇開創(chuàng)性的論文中，圖靈給“可計算性”下了一個嚴格的數(shù)學定義，并提出著名的“圖靈機(TuringMachine)”的設(shè)想。圖靈機模型示意圖33計算機應(yīng)用導論2.3圖靈、圖靈機及圖靈測試2.圖靈測試1950年10月，圖靈發(fā)表一篇題為“計算機器與智能”(Computingmachineryandintelligence)的論文，成為劃時代之作。在這篇論文里，圖靈第一次提出“機器思維”的概念。他還對智能問題從行為主義的角度給出了定義，由此提出一假想：一個人在不接觸對方的情況下，通過一種特殊的方式，和對方進行一系列的問答，如果在相當長時間內(nèi)，他無法根據(jù)這些問題判斷對方是人還是計算機，那么，就可以認為這個計算機具有同人相當?shù)闹橇?，即這臺計算機是能思維的。這就是著名的“圖靈測試”（TuringTesting）。34計算機應(yīng)用導論2.3圖靈、圖靈機及圖靈測試3.圖靈獎為紀念圖靈對計算機領(lǐng)域做出的巨大貢獻，國際計算機協(xié)會(AssociationforComputingMachinery，ACM)于1966年開始設(shè)立圖靈獎(TuringAward)，這是計算機界最負盛名的獎項，有“計算機界諾貝爾獎”之稱。首位華人獲獎?wù)摺?000年圖靈獎得主，姚期智首位女性獲獎?wù)摺?006年圖靈獎得主，法蘭西斯·艾倫姚期智法蘭西斯·艾倫(FrancesAllen)35計算機應(yīng)用導論2.4

維納及計算機設(shè)計五原則

不是模擬式，而是數(shù)字式；

由電子元件構(gòu)成，盡量減少機械部件；

采用二進制，而不是十進制；

內(nèi)部存放計算表；

在計算機內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)?？刂普搫?chuàng)始人——諾伯特·維納（NorbertWiener，1894-1964）36計算機應(yīng)用導論2.4

維納及計算機設(shè)計五原則

【維納1943年在所發(fā)表的論文“行為、目的和目的論”（Behavior,purpose,andteleology.Phil.Sci.10(1943).）中，首次提出了“控制論”這個概念。

1948年維納在麻省理工學院出版社（MITPress）出版了里程碑式的著作《控制論——動物和機器中的通信與控制問題》（Cybernetics:OrtheControlandCommunicationintheAnimalandtheMachine.Cambridge），為控制論奠定了理論基礎(chǔ)，標志著它的正式誕生?！?7計算機應(yīng)用導論2.5馮·諾伊曼及馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)1945年6月30日，馮·諾依曼發(fā)表“101頁報告”——FirstDraftofaReportontheEDVAC；1946年7、8月間，馮·諾依曼又提出了一個更加完善的設(shè)計報告“電子計算機邏輯設(shè)計初探”（Preliminarydiscussionofthethelogicaldesignofanelectroniccomputinginstrument）?，F(xiàn)代電子計算機之父——馮·諾伊曼38計算機應(yīng)用導論2.5馮·諾伊曼及馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)這兩篇報告的綜合設(shè)計思想，便是著名的“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)（vonNeumannArchitecture）”。明確指出：

采用二進制，不但數(shù)據(jù)采用二進制，指令也采用二進制；

計算機由5部分構(gòu)成：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出裝置；

程序由指令組成并和數(shù)據(jù)一起存放在存儲器中，機器按程序指定的邏輯順序，把指令從存儲器中讀出來并逐條執(zhí)行，從而自動完成程序描述的處理工作。(即，“存儲程序”思想)39計算機應(yīng)用導論2.5馮·諾伊曼及馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)注意：ENIAC并不是基于“存儲程序”工作的計算機！第一臺“存儲程序”電子計算機——EDSAC，英國劍橋大學教授威爾克斯主持。下面機器是較早實現(xiàn)“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)”、按照“存儲程序＋程序控制”工作的計算機：IAS——馮·諾依曼主持EDVAC——馮·諾依曼主持EDSAC——莫里斯·威爾克斯主持馮·諾伊曼及IAS機EDVAC40計算機應(yīng)用導論3.學科領(lǐng)域計算機學科涉及硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等多個領(lǐng)域國務(wù)院學位委員會教育部2011學科目錄13學科門類哲學、經(jīng)濟學、法學、教育學、文學、歷史學、理學、工學、農(nóng)學、醫(yī)學、軍事學、管理學、藝術(shù)學41計算機應(yīng)用導論3.學科領(lǐng)域08工學0809電子科學與技術(shù)（可授工學、理學學位）0810信息與通信工程0811控制科學與工程0812計算機科學與技術(shù)（可授工學、理學學位）0835軟件工程42計算機應(yīng)用導論3.學科領(lǐng)域一級學科

0812計算機科學與技術(shù)0835軟件工程二級學科

081201計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)081202計算機軟件與理論081203計算機應(yīng)用技術(shù)43計算機應(yīng)用導論3.學科領(lǐng)域研究內(nèi)容計算機硬件體系結(jié)構(gòu)CPU、存儲、指令、外設(shè)計算機軟件開發(fā)理論及技術(shù)軟件工程、程序語言、工具計算機應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、多媒體、數(shù)據(jù)庫、安全44計算機應(yīng)用導論4.專業(yè)設(shè)置教育部2012本科專業(yè)目錄0809 計算機類080901 計算機科學與技術(shù)（注：可授工學或理學學士學位）080902 軟件工程080903 網(wǎng)絡(luò)工程45計算機應(yīng)用導論4.專業(yè)設(shè)置教育部2012本科專業(yè)目錄0809 計算機類080904K 信息安全（注：可授工學或理學或管理學學士學位）080905 物聯(lián)網(wǎng)工程080906 數(shù)字媒體技術(shù)46計算機應(yīng)用導論part2人才培養(yǎng)人才培養(yǎng)定位人才培養(yǎng)方案崗位及職業(yè)規(guī)劃47計算機應(yīng)用導論1.人才培養(yǎng)定位專業(yè)培養(yǎng)目標本專業(yè)面向計算機網(wǎng)絡(luò)工程及網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)、管理等環(huán)節(jié)，將計算機科學理論與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工程技術(shù)相結(jié)合，培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，具有扎實的基礎(chǔ)理論，較強的實踐能力，系統(tǒng)掌握計算機科學、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工程和網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)相關(guān)的理論、方法與技術(shù)，具有計算機網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計施工、管理維護能力，以及網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)能力，具有一定創(chuàng)新意識的復合型工程應(yīng)用人才。畢業(yè)后可在企事業(yè)單位、政府機構(gòu)及相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)機構(gòu)從事計算機及網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)及研究應(yīng)用工作。48計算機應(yīng)用導論1.人才培養(yǎng)定位具有一定創(chuàng)新意識的復合型工程應(yīng)用人才?？萍夹g(shù)員操作及應(yīng)用能力，不強調(diào)基礎(chǔ)本科工程師