大学计算机CAP-：-基于计算机的问题求解-课件

粒子群算法计算机与问题求解第一讲粒子群算法计算机与问题求解第一讲1北京理工大学

李凤霞

本章导学—学什么

基于计算机的问题求解方法

问题描述与抽象

计算机科学的知识领域北京理工大学 本章导学—学什么计算机科学的知识领域2

基于计算机的问题求解方法

问题描述与抽象

计算机科学的知识领域

问题描述、抽象与建模

面向计算机的问题分析

计算机科学

计算机学科

计算机科学的知识领域本章导学—学什么基于计算机的问题求解方法计算机科学的知识领域问3揭秘2008北京奥运会开幕式活字印刷的实现

实用软件文档制作--

思维训练为校报排版

实验1—

图灵机模型

本章导学—怎么学呢知识扩展揭秘2008 实用软件 本章导学—怎么学呢4通过这一章学习,我们应该掌握：基于计算机的问题求解方法抽象与建模的概念面向计算机的问题描述方法计算机科学与计算机学科的区别了解大学生应该具有哪些计算机科学知识本章导学—学习目标通过这一章学习,我们应该掌握：基于计算机的问题求解方法面5拓展学习：问题导入、推荐读物

实验书中的练习与思考、综合应用

本章导学—学习方法本章主要是一些基本概念，建议的学习方法：阅读：结合应用背景查阅大量资料并认真阅读北京理工大学

李凤霞

实验驱动：完成实验，了解图灵模型，并逐步

了解计算机科学与自己的关联。

你不需要背什么，只要了解计算机科学的概貌，了解计算机与你的关联是什么。拓展学习：问题导入、推荐读物 本章导学—学习方法北京理工大6第一讲粒子群算法计算机与问题求解第一讲粒子群算法计算机与问题求解7

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法

基于系统的工程问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法基于计算机的问题求解方法基于计算机软件的问题求解方法8计算机上有病毒了！磁盘上的碎片太多了！计算机启动太慢了！

基于计算机软件的问题求解方法我们遇到了这样一些问题：

解决方法可以是：查杀病毒软件磁盘整理软件系统配置实用程序（

msconfig

）计算机维护问题计算机上有病毒了！ 基于计算机软件的问题求解方法查杀9一些生活中的应用问题：

把照片里的人换个样

制作一个求职演说报告

统计学生成绩

基于计算机软件的问题求解方法

Photoshop

OfficeExcel或数据库PS一些生活中的应用问题：基于计算机软件的问题求解方法 Ph10

基于计算机软件的问题求解方法3dmaxmaya一些相对专业的问题：

制作一个鸟巢的三维模型

求解数学中正弦拟合

MATLAB

导弹穿甲战斗部侵彻钢板的毁伤分析投资组合优化等高线正弦拟合基于计算机软件的问题求解方法3dmax一些相对专业的问题11

基于计算机软件的问题求解方法ANSYS—ls

dyna穿甲战斗部侵彻钢板的毁伤分析

ANSYS--有限元计算的软件包

ls-dyna--可视动力分析程序基于计算机软件的问题求解方法ANSYS—lsdyna12问题描述软件名称问题描述软件名称文件与信息下载讯雷下载视频制作影视屏王文档浏览HedExLite压缩软件WinRAR图像浏览ACDSee计算机安全使用360杀毒音频浏览酷狗音乐播放器硬盘检测工具HDTunePro视频浏览超级解霸数

学

建

模Mathematica图像制作美图秀秀电路设计Protel三维动画制作3DSmax机械制图AutoCAD，Pro/E

基于计算机软件的问题求解方法软件名称与功能问题描述软件名称问题描述软件名称文件与信息下载讯雷下载视频制13

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

你需要具备学习能力

应对新技术的跟进！思考：所有计算机可解的问题都有可用的软件吗？基于计算机的问题求解方法基于计算机软件的问题求解方法14第一讲粒子群算法计算机与问题求解第一讲粒子群算法计算机与问题求解15

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法

基于系统的工程问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法

思考：所有计算机可解的问

题都有现成的软件吗？这样的问题有软件可解决吗？

中国印•舞动的北京基于计算机的问题求解方法基于计算机程序的问题求解方法16

基于计算机软件的问题求解方法基于计算机软件的问题求解方法17

基于计算机软件的问题求解方法素材图案处理后图案排位计算总面积---求每个人的面积（间距）---填充点—-调整---填充点—满意基于计算机软件的问题求解方法素材图案处理后图案排位计算总18

基于计算机软件的问题求解方法用计算机程序进行问题求解，这是必不可少的方法

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法基于计算机软件的问题求解方法用计算机程序进行问题求基19第一讲粒子群算法计算机与问题求解第一讲粒子群算法计算机与问题求解20

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法

基于系统的工程问题求解方法基于系统的工程问题求解方法什么系统？什么工程？•

计算机系统平台•

大问题！数据并行计算存储管理架构

单机系统

多屏系统基于计算机的问题求解方法基于系统的工程问题求解方法什么21基于计算机的问题求解方法基于系统的工程问题求解方法问题求解、计算机、方法网络大数据关注的焦点是

计算机应用领域

的问题求解方法

计算

问题带来解决方案

！

手术导航基于计算机的问题求解方法基于系统的工程问题求解方法问题求解22基于系统的工程问题求解方法Windows

NT/UNIX

服务器客户端巨型机

集群服务器资源网络卫星接收系统应用服务器预报业务操作平台客户端客户端数据库服务器天气预报网格计算系统一个实例——天气预报•

密集观测设置•

即时数据采集•

实时计算处理基于系统的工程问题求解方法WindowsNT/UNIX23Windows

NT/UNIX客户端集群资源网络应用服务器预报业务操作平台客户端客户端数据库服务器天气预报网格计算系统

接收

卫星接收系统

巨型机保存共享信息处理

服务器

服务器信息发布查询WindowsNT/UNIX客户端集群资应用服务器预报业24计算平台通过网格技术整合为一个计算平台，实现超级计算机的海量数据计算处理功能基于系统的工程问题求解方法一个由多平台、多软件、多资源整合的系统，这是当代计算机重要的应用计算平台通过网格技术整合为一个计基于系统的工程问题求解方法25基于系统的工程问题求解方法

[问题导入]因特网梅森素数大搜索项目思路：利用大量普通计算机的闲置时间来获得相当于超级计算机的运算能力做法：动用了30多万台计算机联网来进行网格计算，计算能力已超过最先进的超级计算机，运算速度也超过每秒350万亿次。基于系统的工程问题求解方法项目思路：利用大量普通计算机的闲26基于系统的工程问题求解方法大规模问题、复杂问题的求解是一个系统级的问题，需要多种系统平台支持（硬件、软件、网络、并行等），是系统工程基于系统的工程问题求解方法大规模问题、复杂问题的求解是一个27基于系统的工程问题求解方法基于计算机系统的工程问题求解过程：•

清晰的陈述问题•

描述输入、输出和接口信息•

对于多个简单的数据集抽象的解答问题•

设计解决方案并将其转换成计算机程序•

利用多种方案和数据测试该答案。基于系统的工程问题求解方法基于计算机系统的工程问题求解过程28基于系统的工程问题求解方法

[练习与思考1-2]

请了解查找你所学专业领域的计算机应用系统实例，了解其用途，把这个系统的组成及各部分的功能作简单描述。并思考，这个系统对你实验室是否有用？是否可用？为什么？基于系统的工程问题求解方法 [练习与思考1-2]请了解查29

基于计算机软件的问题求解方法用计算机程序进行问题求解，这是必不可少的方法

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法基于计算机软件的问题求解方法用计算机程序进行问题求基30第一讲粒子群算法计算机与问题求解第一讲粒子群算法计算机与问题求解31计算机科学的知识领域什么是计算机科学？什么是计算机学科?计算机科学:•

是研究计算机及其周围各种现象计算机科学包含哪些知识领域

和规律的科学;计算机科学的分类:•

理论计算机科学•

实验计算机科学

•

是一门包含各种各样与计算和信

息处理相关主题的系统学科。•

计算理论、计算机理论、计算机科学

基础、计算机科学数学基础•

关注于控制原理和系统实现计算机科学的知识领域什么是计算机科学？计算机科学:计算机科32计算机学科:•

研究计算机的设计制造；

利用计算机进行信息获取，表示，存储，处理控制等的理论、原则、方法和技术的学科什么是计算机学科?

计算机学科包括:

•

计算机科学计算理论、计算机理论、计算机科学基础、计算机科学数学基础

计算理论、计算机理论、计算机科学基础、计算机科学数学基础

•

计算机技术

侧重于研究

现象揭示规律重于研制计算机和研究使用计算机进行处理的方法和技术手段计算机学科:什么是计算机学科?计算理论、计算机理论、计算机科33计算机学科大三个研究方向

•

计算机系统结构

•

计算机应用

•

计算机软件与理论计算理论、计算机理论、计算机科学基础、计算机科学数学基础

计算理论、计算机理论、计算机科学基础、计算机科学数学基础•

软件工程与方法、分布对象计算、计算语义学、可计算性

和计算复杂性、程序设计语言的设计与实现、各种高效实

用的计算模型、一般难解问题的高效实用算法、面向应用

的大尺度难解问题的工程实用算法

系统结构；并行体系

嵌入式；信息安全机制人工智能、语言学、图形学、数据与知识管理、平台支持计算机学科大三个研究方向计算理论、计算机理论、计算机科学基础34计算机学科与技术专业的知识领域01.

离散结构

(Discrete

Structures-DS)02.

程序设计基础

(Programming

Fundamentals-PF)03.

算法和复杂性

(Algorithms

&

Complexity-AL)04.

程序设计语言

(Programming

Languages-PL)05.

计算机结构与组织

(Architecture

&

Organization-AR)06.

操作系统

(Operating

Systems-OS)07.

人-机交互

(Human-Computer

Interaction-HC)08.

图形学与可视计算

(Graphics

&

Visual

Computing-GR)09.

智能系统

(Intelligent

Systems-IS)10.

信息管理

(Information

Management-IM)11.

以网络为中心的计算

(Net-Centric

Computing-NC)12.

软件工程

(Software

Engineering-SE)13.

数值计算科学

(Computational

Science-CN)14.

社会道德和职业问题

(Social

&

Professional

Issues-SP)计算机学科与技术专业的知识领域01.

离散结构(Disc35

面向计算机的问题分析[练习与思考]

查阅你本科课程设置，了解与计算机科学与技术知识领域相关的课程有哪些？查找国外排名较好地学校，调研其交叉课程的设置情况。面向计算机的问题分析[练习与思考]

查阅你本科课程设置，36大学计算机大学计算机37课程导学课程主页介绍了：

为谁开设

最终目标

教学内容

组织形式

考核要求北京理工大学李凤霞课程导学课程主页介绍了：为谁开设北京理工大38

课程导学—学什么北京理工大学

李凤霞

我们需要知道：学什么？怎么学？ 课程导学—学什么学什么？39大学计算机CAP_：-基于计算机的问题求解_课件40学什么？怎么学？支撑平台信息处理计算文化

课程导学—学什么我们需要知道：

原理概念学什么？支撑平台 课程导学—学什么41北京理工大学

李凤霞第一讲第二讲第三讲计算机与问题求解信息数字化基础计算机硬件平台第四讲第五讲第六讲第七讲第八讲第九讲第十讲计算机软件平台计算机网络平台多媒体信息处理数据组织与管理计算与计算学科算法与程序设计计算机技术前沿课程导学—学什么基础理论系统平台信息处理计算文化北京理工大学第一讲计算机与问题求解第四讲计算机软件平台课程导42技术应用引导创新我们需要知道：

学什么

怎么学？课程导学—怎么学

知识扩展每周一故事

讲与章节技术

相关的故事追求：

软件应用

每周一案例练与大学需求

相关的应用

思维训练每周一实验视频做与重点难点

相关的验证

追求：深刻理解启发思维追求：需求牵引

举一反三课程规划技术应用我们需要知道：课程导学—怎么学 知识扩展 讲与章节技43

课程导学—怎么学

教学资源虚拟实验：为重点、难点而设计涉及104个知识点让系统结构摸得到让信息流动看得见让原理概念可实现 课程导学—怎么学为重点、难点而设计44综合应用—

验课程导学—怎么学

教学资源教材：

强调大学的计算机涉及理论、系统、技术和计算思维能力培养方法目的是启发引导目标是拓展创新理念是思维培养教材资源问题导入--开篇情景问题--章中练习与思考--节后推荐读物—章尾拓展学习—

实

书综合应用—验课程导学—怎么学 教学资源涉及理论、系45课程导学—怎么学

MOOC平台强调自学与交流鼓励参与并协作作业练习讨论答疑互评考试平台学习途径：

视频+教材+虚拟实验+练习+讨论

+知识扩展+思维训练+软件应用目的在于：培养计算思维，引导创新思维课程导学—怎么学 MOOC平台作业练习平学习途径：目的在于46开始吧！《大学计算机》课程导学

我们的课程团队有：讲原理概念的讲系统平台的讲信息处理的讲计算与算法的讲故事的讲软件应用的讲虚拟实验的

数字化并不神秘，

我们当不断探索，必将会其乐无穷！！

开始吧！《大学计算机》课程导学讲原理概念的 47粒子群算法计算机与问题求解第一讲粒子群算法计算机与问题求解第一讲48北京理工大学

李凤霞

本章导学—学什么

基于计算机的问题求解方法

问题描述与抽象

计算机科学的知识领域北京理工大学 本章导学—学什么计算机科学的知识领域49

基于计算机的问题求解方法

问题描述与抽象

计算机科学的知识领域

问题描述、抽象与建模

面向计算机的问题分析

计算机科学

计算机学科

计算机科学的知识领域本章导学—学什么基于计算机的问题求解方法计算机科学的知识领域问50揭秘2008北京奥运会开幕式活字印刷的实现

实用软件文档制作--

思维训练为校报排版

实验1—

图灵机模型

本章导学—怎么学呢知识扩展揭秘2008 实用软件 本章导学—怎么学呢51通过这一章学习,我们应该掌握：基于计算机的问题求解方法抽象与建模的概念面向计算机的问题描述方法计算机科学与计算机学科的区别了解大学生应该具有哪些计算机科学知识本章导学—学习目标通过这一章学习,我们应该掌握：基于计算机的问题求解方法面52拓展学习：问题导入、推荐读物

实验书中的练习与思考、综合应用

本章导学—学习方法本章主要是一些基本概念，建议的学习方法：阅读：结合应用背景查阅大量资料并认真阅读北京理工大学

李凤霞

实验驱动：完成实验，了解图灵模型，并逐步

了解计算机科学与自己的关联。

你不需要背什么，只要了解计算机科学的概貌，了解计算机与你的关联是什么。拓展学习：问题导入、推荐读物 本章导学—学习方法北京理工大53第一讲粒子群算法计算机与问题求解第一讲粒子群算法计算机与问题求解54

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法

基于系统的工程问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法基于计算机的问题求解方法基于计算机软件的问题求解方法55计算机上有病毒了！磁盘上的碎片太多了！计算机启动太慢了！

基于计算机软件的问题求解方法我们遇到了这样一些问题：

解决方法可以是：查杀病毒软件磁盘整理软件系统配置实用程序（

msconfig

）计算机维护问题计算机上有病毒了！ 基于计算机软件的问题求解方法查杀56一些生活中的应用问题：

把照片里的人换个样

制作一个求职演说报告

统计学生成绩

基于计算机软件的问题求解方法

Photoshop

OfficeExcel或数据库PS一些生活中的应用问题：基于计算机软件的问题求解方法 Ph57

基于计算机软件的问题求解方法3dmaxmaya一些相对专业的问题：

制作一个鸟巢的三维模型

求解数学中正弦拟合

MATLAB

导弹穿甲战斗部侵彻钢板的毁伤分析投资组合优化等高线正弦拟合基于计算机软件的问题求解方法3dmax一些相对专业的问题58

基于计算机软件的问题求解方法ANSYS—ls

dyna穿甲战斗部侵彻钢板的毁伤分析

ANSYS--有限元计算的软件包

ls-dyna--可视动力分析程序基于计算机软件的问题求解方法ANSYS—lsdyna59问题描述软件名称问题描述软件名称文件与信息下载讯雷下载视频制作影视屏王文档浏览HedExLite压缩软件WinRAR图像浏览ACDSee计算机安全使用360杀毒音频浏览酷狗音乐播放器硬盘检测工具HDTunePro视频浏览超级解霸数

学

建

模Mathematica图像制作美图秀秀电路设计Protel三维动画制作3DSmax机械制图AutoCAD，Pro/E

基于计算机软件的问题求解方法软件名称与功能问题描述软件名称问题描述软件名称文件与信息下载讯雷下载视频制60

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

你需要具备学习能力

应对新技术的跟进！思考：所有计算机可解的问题都有可用的软件吗？基于计算机的问题求解方法基于计算机软件的问题求解方法61第一讲粒子群算法计算机与问题求解第一讲粒子群算法计算机与问题求解62

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法

基于系统的工程问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法

思考：所有计算机可解的问

题都有现成的软件吗？这样的问题有软件可解决吗？

中国印•舞动的北京基于计算机的问题求解方法基于计算机程序的问题求解方法63

基于计算机软件的问题求解方法基于计算机软件的问题求解方法64

基于计算机软件的问题求解方法素材图案处理后图案排位计算总面积---求每个人的面积（间距）---填充点—-调整---填充点—满意基于计算机软件的问题求解方法素材图案处理后图案排位计算总65

基于计算机软件的问题求解方法用计算机程序进行问题求解，这是必不可少的方法

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法基于计算机软件的问题求解方法用计算机程序进行问题求基66第一讲粒子群算法计算机与问题求解第一讲粒子群算法计算机与问题求解67

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法

基于系统的工程问题求解方法基于系统的工程问题求解方法什么系统？什么工程？•

计算机系统平台•

大问题！数据并行计算存储管理架构

单机系统

多屏系统基于计算机的问题求解方法基于系统的工程问题求解方法什么68基于计算机的问题求解方法基于系统的工程问题求解方法问题求解、计算机、方法网络大数据关注的焦点是

计算机应用领域

的问题求解方法

计算

问题带来解决方案

！

手术导航基于计算机的问题求解方法基于系统的工程问题求解方法问题求解69基于系统的工程问题求解方法Windows

NT/UNIX

服务器客户端巨型机

集群服务器资源网络卫星接收系统应用服务器预报业务操作平台客户端客户端数据库服务器天气预报网格计算系统一个实例——天气预报•

密集观测设置•

即时数据采集•

实时计算处理基于系统的工程问题求解方法WindowsNT/UNIX70Windows

NT/UNIX客户端集群资源网络应用服务器预报业务操作平台客户端客户端数据库服务器天气预报网格计算系统

接收

卫星接收系统

巨型机保存共享信息处理

服务器

服务器信息发布查询WindowsNT/UNIX客户端集群资应用服务器预报业71计算平台通过网格技术整合为一个计算平台，实现超级计算机的海量数据计算处理功能基于系统的工程问题求解方法一个由多平台、多软件、多资源整合的系统，这是当代计算机重要的应用计算平台通过网格技术整合为一个计基于系统的工程问题求解方法72基于系统的工程问题求解方法

[问题导入]因特网梅森素数大搜索项目思路：利用大量普通计算机的闲置时间来获得相当于超级计算机的运算能力做法：动用了30多万台计算机联网来进行网格计算，计算能力已超过最先进的超级计算机，运算速度也超过每秒350万亿次。基于系统的工程问题求解方法项目思路：利用大量普通计算机的闲73基于系统的工程问题求解方法大规模问题、复杂问题的求解是一个系统级的问题，需要多种系统平台支持（硬件、软件、网络、并行等），是系统工程基于系统的工程问题求解方法大规模问题、复杂问题的求解是一个74基于系统的工程问题求解方法基于计算机系统的工程问题求解过程：•

清晰的陈述问题•

描述输入、输出和接口信息•

对于多个简单的数据集抽象的解答问题•

设计解决方案并将其转换成计算机程序•

利用多种方案和数据测试该答案。基于系统的工程问题求解方法基于计算机系统的工程问题求解过程75基于系统的工程问题求解方法

[练习与思考1-2]

请了解查找你所学专业领域的计算机应用系统实例，了解其用途，把这个系统的组成及各部分的功能作简单描述。并思考，这个系统对你实验室是否有用？是否可用？为什么？基于系统的工程问题求解方法 [练习与思考1-2]请了解查76

基于计算机软件的问题求解方法用计算机程序进行问题求解，这是必不可少的方法

基于计算机的问题求解方法

基于计算机软件的问题求解方法

基于计算机程序的问题求解方法基于计算机软件的问题求解方法用计算机程序进行问题求基77第一讲粒子群算法计算机与问题求解第一讲粒子群算法计算机与问题求解78计算机科学的知识领域什么是计算机科学？什么是计算机学科?计算机科学:•

是研究计算机及其周围各种现象计算机科学包含哪些知识领域

和规律的科学;计算机科学的分类:•

理论计算机科学•

实验计算机科学

•

是一门包含各种各样与计算和信

息处理相关主题的系统学科。•

计算理论、计算机理论、计算机科学

基础、计算机科学数学基础•

关注于控制原理和系统实现计算机科学的知识领域什么是计算机科学？计算机科学:计算机科79计算机学科:•

研究计算机的设计制造；

利用计算机进行信息获取，表示，存储，处理控制等的理论、原则、方法和技术的学科什么是计算机学科?

计算机学科包括:

•

计算机科学计算理论、计算机理论、计算机科学基础、计算机科学数学基础

计算理论、计算机理论、计算机科学基础、计算机科学数学基础

•

计算机技术

侧重于研究

现象揭示规律重于研制计算机和研究使用计算机进行处理的方法和技术手段计算机学科:什么是计算机学科?计算理论、计算机理论、计算机科80计算机学科大三个研究方向

•

计算机系统结构

•

计算机应用

•

计算机软件与理论计算理论、计算机理论、计算机科学基础、计算机科学数学基础

计算理论、计算机理论、计算机科学基础、计算机科学数学基础•

软件工程与方法、分布对象计算、计算语义学、可计算性

和计算复杂性、程序设计语言的设计与实现、各种高效实

用的计算模型、一般难解问题的高效实用算法、面向应用

的大尺度难解问题的工程实用算法

系统结构；并行体系

嵌入式；信息安全机制人工智能、语言学、图形学、数据与知识管理、平台支持计算机学科大三个研究方向计算理论、计算机理论、计算机科学基础81计算机学科与技术专业的知识领域01.

离散结构

(Discrete

Structures-DS)02.

程序设计基础

(Programming

Fundamentals-PF)03.

算法和复杂性

(Algorithms

&

Complexity-AL)04.

程序设计语言

(Programming

Languages-PL)05.

计算机结构与组织

(Architecture

&

Organization-AR)06.

操作系统

(Operating

Systems-OS)07.

人-机交互

(Human-Computer

Interaction-HC)08.

图形学与可视计算

(Graphics

&

Visual

Computing-GR)09.

智能系统

(Intelligent

Systems-IS)10.

信息管理

(Information

Management-IM)11.

以网络为中心的计算

(Net-Centric

Computing-NC)12.

软件工程

(Software

Engineering-SE)13.

数值计算科学

(Computational

Science-CN)14.

社会道德和职业问题

(Social

&

Professional

Issues-SP)计算机学科与技术专业的知识领域01.

离散结构(Disc82

面向计算机的问题分析[练习与思考]

查阅你本科课程设置，了解与计算机科学与技术知识领域相关的课程有哪些？查找国外排名较好地学校，调研其交叉课程的设置情况。面向计算机