2025年大學(xué)《信息與計(jì)算科學(xué)》專業(yè)題庫——信息與計(jì)算科學(xué)融合創(chuàng)新考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題3分，共30分。請將正確選項(xiàng)的字母填在答題紙上對應(yīng)位置）1.在設(shè)計(jì)一個(gè)需要處理海量多維度數(shù)據(jù)的算法時(shí)，以下哪種數(shù)學(xué)工具通常最為關(guān)鍵？A.線性方程組求解B.圖論最短路徑算法C.矩陣運(yùn)算與特征值分析D.概率密度函數(shù)估計(jì)2.為了在分布式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高效的并行計(jì)算，以下哪種架構(gòu)設(shè)計(jì)原則最為重要？A.模塊獨(dú)立性B.數(shù)據(jù)局部性C.系統(tǒng)緊耦合D.接口標(biāo)準(zhǔn)化3.在信息論中，衡量信息熵的主要意義在于？A.表示信號(hào)傳輸?shù)膸払.表示數(shù)據(jù)壓縮的最大可能率C.表示信息傳遞的可靠性D.表示算法執(zhí)行的復(fù)雜度4.下列哪種技術(shù)通常被視為連接物理世界與數(shù)字世界的核心橋梁？A.大數(shù)據(jù)處理B.人工智能推理C.傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議D.云計(jì)算平臺(tái)5.對于一個(gè)旨在優(yōu)化資源分配的多目標(biāo)優(yōu)化問題，以下哪種算法策略可能更適用于尋找近似最優(yōu)解集？A.精確優(yōu)化算法（如線性規(guī)劃）B.遺傳算法的帕累托進(jìn)化策略C.梯度下降法D.分支定界法6.在設(shè)計(jì)一個(gè)能夠處理輸入數(shù)據(jù)分布不平衡的分類模型時(shí)，以下哪種方法通常被采用來改善模型性能？A.增加訓(xùn)練樣本數(shù)量B.采用交叉驗(yàn)證評估C.重采樣技術(shù)（過采樣或欠采樣）D.使用更復(fù)雜的模型結(jié)構(gòu)7.下列哪一項(xiàng)最能體現(xiàn)“計(jì)算科學(xué)融合創(chuàng)新”理念在金融科技領(lǐng)域的應(yīng)用？A.開發(fā)新的計(jì)算機(jī)編程語言B.利用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行信用風(fēng)險(xiǎn)評估C.改進(jìn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的查詢效率D.設(shè)計(jì)更快的CPU芯片8.在進(jìn)行科學(xué)計(jì)算模擬時(shí)，數(shù)值方法的穩(wěn)定性通常與以下哪個(gè)因素密切相關(guān)？A.硬件計(jì)算速度B.代碼編寫風(fēng)格C.選擇的步長或時(shí)間精度D.操作系統(tǒng)的類型9.下列哪一項(xiàng)是云計(jì)算服務(wù)模式中“平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）”的主要特點(diǎn)？A.提供完整的硬件基礎(chǔ)設(shè)施B.提供操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境C.提供按需使用的存儲(chǔ)空間D.提供數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)10.將深度學(xué)習(xí)模型應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像識(shí)別，這主要體現(xiàn)了信息與計(jì)算科學(xué)中的？A.算法優(yōu)化理論B.跨學(xué)科知識(shí)融合應(yīng)用C.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)D.編程語言實(shí)現(xiàn)技巧二、填空題（每小題4分，共20分。請將答案填在答題紙上對應(yīng)位置）1.在解決一個(gè)復(fù)雜的工程問題時(shí)，通常需要運(yùn)用________和________等數(shù)學(xué)工具建立模型，并借助________或________等計(jì)算方法求解。2.信息熵是信息論的基石概念，其單位通常表示為________，它反映了信息的________。3.人工智能中的強(qiáng)化學(xué)習(xí)是一種通過與環(huán)境交互獲得________的學(xué)習(xí)方法，其核心在于設(shè)計(jì)有效的________和________機(jī)制。4.大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，使得信息與計(jì)算科學(xué)在處理________、________和________等方面面臨新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。5.在進(jìn)行跨學(xué)科研究時(shí)，信息與計(jì)算科學(xué)需要與其他領(lǐng)域（如物理、生物、經(jīng)濟(jì)等）進(jìn)行有效的________與________。三、簡答題（每小題8分，共32分。請將答案寫在答題紙上對應(yīng)位置）1.簡述圖論中的最短路徑問題在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化（如交通網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)）中的應(yīng)用原理及其關(guān)鍵算法類別。2.簡要說明機(jī)器學(xué)習(xí)模型過擬合的主要表現(xiàn)，并列舉至少三種常用的緩解過擬合的技術(shù)手段。3.解釋什么是數(shù)據(jù)挖掘，并列舉其在商業(yè)智能領(lǐng)域的三個(gè)主要應(yīng)用方向。4.簡述并行計(jì)算中“負(fù)載均衡”問題的含義及其對計(jì)算效率的影響。四、分析與應(yīng)用題（每小題12分，共24分。請將答案寫在答題紙上對應(yīng)位置）1.假設(shè)你需要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來監(jiān)控和分析城市交通流量。請簡述你會(huì)考慮融合哪些信息與計(jì)算科學(xué)的技術(shù)（至少三個(gè)方面），并說明選擇這些技術(shù)的理由。2.描述一個(gè)你了解的將信息與計(jì)算科學(xué)知識(shí)成功應(yīng)用于解決特定領(lǐng)域（如醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測、材料科學(xué)等）的實(shí)例。請說明在該實(shí)例中，計(jì)算科學(xué)起到了什么作用，以及它如何體現(xiàn)了“融合創(chuàng)新”的特點(diǎn)。五、設(shè)計(jì)題（共14分。請將答案寫在答題紙上對應(yīng)位置）設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的算法框架，用于從一組包含多種類型傳感器數(shù)據(jù)（如溫度、濕度、光照強(qiáng)度）的時(shí)間序列數(shù)據(jù)中，檢測并初步識(shí)別出可能代表特定事件（如降雨開始、人群活動(dòng)高峰）的模式。請說明你的設(shè)計(jì)思路，包括關(guān)鍵的數(shù)據(jù)處理步驟、可能使用的計(jì)算方法或模型，以及如何定義“模式”的基本特征。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.B6.C7.B8.C9.B10.B二、填空題1.微分方程，線性代數(shù)，數(shù)值計(jì)算，模擬仿真2.比特（或bits），不確定度（或隨機(jī)性）3.積極反饋，獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，狀態(tài)-動(dòng)作值函數(shù)（或Q函數(shù)）4.海量，高速，多樣5.知識(shí)交叉，技術(shù)整合三、簡答題1.解析思路:最短路徑問題旨在尋找圖中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)過的邊權(quán)重總和最小的路徑。應(yīng)用原理：將實(shí)際問題（如交通網(wǎng)絡(luò)中的起點(diǎn)到終點(diǎn)最短距離、通信網(wǎng)絡(luò)中的最低延遲路徑）抽象為圖模型，其中節(jié)點(diǎn)代表地點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，邊代表連接，權(quán)重代表距離、時(shí)間或延遲等成本。關(guān)鍵算法：Dijkstra算法（適用于邊權(quán)重非負(fù)的圖）、Bellman-Ford算法（可處理負(fù)權(quán)重邊）、A*算法（結(jié)合啟發(fā)式信息優(yōu)化搜索效率）等。這些算法通過系統(tǒng)性的探索和比較，確定最優(yōu)路徑。2.解析思路:過擬合表現(xiàn)：模型在訓(xùn)練數(shù)據(jù)上表現(xiàn)完美（誤差極?。?，但在未見過的測試數(shù)據(jù)上性能急劇下降（泛化能力差）。緩解技術(shù)：①正則化（如L1、L2正則化，限制模型復(fù)雜度）；②裁剪（Dropout，隨機(jī)忽略部分神經(jīng)元）；③早停法（EarlyStopping，監(jiān)控驗(yàn)證集性能，在過擬合前停止訓(xùn)練）；④增加訓(xùn)練數(shù)據(jù)（獲取更多樣化樣本）；⑤使用更簡單的模型。3.解析思路:數(shù)據(jù)挖掘定義：從大規(guī)模數(shù)據(jù)集中通過算法自動(dòng)提取隱藏的、潛在的有價(jià)值的知識(shí)和信息的過程。商業(yè)智能應(yīng)用：①營銷分析（客戶細(xì)分、精準(zhǔn)營銷、流失預(yù)測）；②銷售分析（銷售額預(yù)測、產(chǎn)品關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)）；③風(fēng)險(xiǎn)管理（信用評分、欺詐檢測）。4.解析思路:負(fù)載均衡含義：在并行計(jì)算任務(wù)中，合理地分配計(jì)算任務(wù)到不同的處理單元（如CPU、線程、節(jié)點(diǎn)），使得各個(gè)處理單元的工作量盡可能均勻。影響：負(fù)載均衡的目標(biāo)是最大化整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算效率和吞吐量，避免部分處理單元過載而其他單元空閑，從而提高資源利用率，縮短任務(wù)完成時(shí)間。若負(fù)載不均衡，會(huì)導(dǎo)致整體效率低下。四、分析與應(yīng)用題1.解析思路:設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)需融合技術(shù)：①數(shù)據(jù)采集與傳輸（物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)時(shí)獲取交通流數(shù)據(jù)）；②大數(shù)據(jù)處理（如Spark/Flink，處理海量多源數(shù)據(jù)）；③機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識(shí)別（如聚類分析識(shí)別擁堵模式、異常檢測發(fā)現(xiàn)事故）；④地理信息系統(tǒng)（GIS，結(jié)合空間位置進(jìn)行可視化分析）。選擇理由：交通監(jiān)控系統(tǒng)涉及多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、海量存儲(chǔ)處理、復(fù)雜模式分析和可視化呈現(xiàn)，這些都需要信息與計(jì)算科學(xué)提供的技術(shù)支撐。融合應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)到信息的價(jià)值轉(zhuǎn)化。2.解析思路:實(shí)例（如醫(yī)學(xué)影像診斷）：計(jì)算科學(xué)通過開發(fā)和應(yīng)用復(fù)雜的圖像處理算法、模式識(shí)別技術(shù)（特別是深度學(xué)習(xí)），從醫(yī)學(xué)影像（如CT、MRI）中自動(dòng)或輔助醫(yī)生檢測病灶（如腫瘤）。計(jì)算科學(xué)的作用：提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、模型構(gòu)建能力、模式識(shí)別能力。融合創(chuàng)新體現(xiàn)：結(jié)合醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)構(gòu)建特定任務(wù)的數(shù)據(jù)集和模型，利用計(jì)算模型的高效性處理復(fù)雜的圖像信息，最終服務(wù)于臨床診斷，提高效率和準(zhǔn)確性。五、設(shè)計(jì)題解析思路:算法框架設(shè)計(jì)：①數(shù)據(jù)預(yù)處理：清洗數(shù)據(jù)（去除噪聲、缺失值），統(tǒng)一時(shí)間尺度，數(shù)據(jù)歸一化。②特征工程：計(jì)算時(shí)間窗口內(nèi)的統(tǒng)計(jì)特征（均值、方差、最大最小值、峰值計(jì)數(shù)），計(jì)算滑動(dòng)窗口特征（如移動(dòng)平均速度）。③模式檢測：使用聚類算法（如DBSCAN）發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)點(diǎn)簇，或使用異常檢測算法（如孤立森林）識(shí)別偏離常規(guī)模式的樣本。④事件識(shí)別