第一讲 认识计算机与计算-

第一讲认识计算机与计算主题一计算机知多少主题二计算机能做什么主题三回眸计算机的发展历程主题四无处不在的计算主题五关于计算思维的理解主题四 无处不在的计算关于计算的理解普适计算无处不在的计算基础学科计算高精学科计算机构群体计算智能科技计算关于“计算”的理解我们不如从“计算”的英文单词来理解，也许更为直观确切些。英语关于“计算”的单词有两个：一个是Calculation，Calculation是一种将“单一或复数之输入值”转换为“单一或复数之结果”的一种思考过程。根据已知量算出未知量，也称运算。一个是Computation。Computation是一种应用比较复杂的法则与逻辑，用来解答某个困难的问题，它的过程较复杂，也不一定与数字有关。关于“计算”的理解我们知道计算机的运算器只有一个加法器，而计算机能够进行的“计算”却不仅仅是对数值的简单运算，实际上在计算机软硬件的配合下，使用这个加法器能够实现更高阶的计算，这其中包括了大量的法则和逻辑等复杂的过程。所以计算机的英文称谓为Computer而不是Calculator（计算器）。关于“计算”的理解所以我们所指的“计算”是一种广义的计算，包括：数学计算，逻辑推理，文法的产生式，集合论的函数，组合数学的置换，变量代换，图形图像的变换，数理统计等；还有人工智能解空间的遍历，问题求解，图论的路径问题，网络安全，代数系统理论，上下文表示感知与推理，智能空间等；甚至包括数字系统设计（例如逻辑代数），软件程序设计（文法），机器人设计和建筑设计等设计问题。关于“计算”的理解可计算性（Calculability）是指一个实际问题是否可以使用计算机来解决。可计算性通常指这一类问题是否可以用计算机“计算”。事实上，很多非数值问题（比如文字识别，图像处理等）都可以通过转换，变为数值问题来交给计算机“计算”。关于“计算”的理解但是一个可以使用计算机来“计算”的问题必须是被定义为“可以在有限步骤内被解决的问题”。这样，问题又回归到了图灵对“可计算性”的定义，即：凡是能用计算算法解决的问题，也一定能用图灵机解决；凡是图灵机解决不了的问题，任何算法也解决不了。而图灵机正是现代计算机的理论基础。关于“计算”的理解可计算性理论是研究计算的可行性和函数算法的理论。又称算法理论。它是算法设计与分析的基础，也是计算机科学的理论基础。可计算性是函数的一个特性。设函数f的定义域是D，值域是R，如果存在一种算法，对D中任意给定的x，都能计算出f（x）的值，则称函数f是可计算的。关于“计算”的理解虽然自然界中的问题纷繁复杂，但基本上可以划分为三大类：可计算性问题：是指符合图灵的可计算性定义的问题。如对N个数的排序和查找问题等。不可计算性问题：是指不符合图灵的可计算性定义的问题。如证明哥德巴赫猜想（输入数据的无限性问题）等。可计算性但太复杂的问题：是指符合图灵的可计算性定义的问题，但是算法的复杂度太高，以致计算机“计算”的时间和空间都超出了人机可以承受的范围。如旅行商问题（穷举组合路径爆炸问题）等。关于览“计屈算”转的理热解所以我们瞒没有墨任何见理由品期待慨计算醋机能亿解决佩世界胃上所吊有的眯问题。分析某个简问题艰的可觉计算嫁性意殊义重甘大，慎它使钞得我口们不尤必浪内费时坦间在肢不可还能解坑决的迷问题亩上（梨因而脸可以森尽早脾转而铸使用翻除计向算机近以外院更加型有效肺的手顾段）签，集裁中资潮源在谈可以突解决软的问忍题上。关于渔“计铸算”挑的理好解随着斥计算债机技惰术的数发展任，计律算也派经历信了大居致四睡代的四漫长屠进化槽和蜕栗变革父命的射过程反。第一雀代，虑主机境型计拦算（Ma运in拆fr溪am拐e初Co化mp怠ut禽in愤g），畅很多甚人共昏享一赴台大煎型机沾；第二宜代，派个人楼机计刮算（Pe伯rs去on菜al胆C祝om督pu谨ti晓ng），浴一个却人在酒一台按电脑芦上；第三野代，歉网络段计算散（In最te滚rn醉et证C拘om辈pu圆ti遍ng），迫一个造人使哄用在异互联鞭网上王的很煤多服议务；第四袖代，跳普适亦计算脖（Pe详rv灾as响iv冬e英Co煮mp晚ut康in迅g），社许许背多多案的设肝备通畅过全蜻球网校络为出许多吹人提卖供人衫格化轮（个财性化丹）的扫服务。关于还“计谜算”省的理灾解主题讲四得无处僻不在淡的计结算关于计算镇的理解普适计算无处杀不在伞的计挨算基础学科计算高精学究科计算机构群体计算智能科技计算普适焦计算无处黄不在户计算(U竟bi退qu桨it径ou习sCo肾mp物ut债in畅g-贫-普适菜计算)是美层国施植乐公仅司PA风RC研究呈中心唐的Ma漠rk慌W弃ei如se氏r，19鼻91年在Sc将ie启nt蹲if躬ic感A宋me拌ri叠ca史n杂志兔上发灯表的欢题为Th畏e端Co凡mp宣ut尚er境f箱or援t符he菌2器1s炼t疮Ce扮nt心ur颜y的文重章中救首次稳提出私来的理念绪。无处不在紧计算棍的本根质就糕是要雨创造或一个闲与人薄们的末生活因完美爆结合轮并具讲备计椅算和糕通信宿能力肃的环喂境。普适托计算普适理计算普适防计算Ma芒in扯fr功am光e滔Co残mp蛮ut象in抓gDe尚sk冒to蛇p蹦Co圆mp盏ut用in浅gUb细iq塌ui康to鹿us服C良om财pu彻ti元ng普适斑计算us饮er富-c贞en母te箩ri乒c以人惧为中斧心的携计算灶，使名计算统机的凯使用屠符合挽人的写习惯in系vi奏si饭bi交li栋ty不可散见的呼计算肾，将乌计算犬机自臣然、为合理巡寿地嵌注入到雾人们光日常泄工作或和生盛活环鸣境（捡办公关室、搬家庭怒）中慈，使过其从代人们莲的视扣线中锤消失略。人侮们通麦过新羊一代途自然筋交互厉界面棕，进才行自炮然、倾方便腊的交吗互ac带ce辩ss像a扮ny角th萄in桐g缘瑞by寒a愤ny套bo辨dy浮v潮ia佩a麦ny兄d利ev里ic妇es削,跳an峡yw突he凭re宾a屈ny前ti岗me在任的何时苦间和合地点跨，人来们通硬过任胜何设石备和庭网路哄，访槐问任血何信鞠息普适袭计算hu亦nd焰re道ds仍o匀f游ha努nd疾he我ld闭a成nd沙w暑ea局ra谋bl州e市co破mp小ut变er至s许多珍手持静式和赶可穿肢戴式痒计算轿机in培vi含si啄bi晒li晚tyhu乱nd税re你ds掩o渐f族wi绕re絮le宪ss项c井om房诚pu赞ti歇ng苏d漆ev皆ic咽es仙p惜er竞p禁er惠so区n侄pe胸r很of战fi污ce箩,兄of叛a柄ll死s进ca椒le父s大量盏遍布湖在每葬个办焦公室建、每齐个人袄的，承各种允规格求的无答线计随算设毯备hu营nd闹re解ds剪o忘f栋de卵vi旷ce毒s毯to右s滥en钻se摄a控nd叼c关on夕tr弟ol逗a点pp吊li惩an帆ce假s许多垦传感恭设备混和控王制设炕备普适兰计算普适甩计算汉的含筝义十联分广彼泛，演所涉若及的补技术包括坑：移动圈通信息技术小型计算尺设备不制造技术小型计算脂设备辈上的浆操作刘系统烛技术紫及软忽件技而术等普适计萄算技霜术在梯现在痰的软仙件技岗术中炭将占停据着今越来稿越重走要的发位置田，其庭主要紧应用骡方向有：嵌入玻式技术园（除嗓笔记派本电万脑和男台式庭电脑筑外的蓝具有CP再U能进撇行一陷定的厦数据亡计算剃的电自器如给手机滋，MP俭3等都意是嵌僵入式移技术纵研究迟的方器向）网络连接务技术鸡（包挖括3G，4G，AD罩SL等网寨络连免接技径术）基于We多b的软践件服踏务构壶架（丸即通择过传毕统的B/持S构架惹，提芝供各单种服董务）走。普适意计算普适计阳算把犁计算拉和信锈息融下入人刊们的曾生活遇空间侍，使纯我们邪生活援的物兔理世洪界与哥在信渴息空畏间中筑的虚誉拟世州界融链合成蚂为一供个整县体。人们生活而其中摇可随出时、朝随地时得到倍信息轰访问辉和计凭算服幕务，棒从根妨本上湾改变屈了人侦们对眯信息赢技术慨的思分考，色也改友变了桐我们踢整个存生活颠和工衔作的孤方式旧。普适水计算在信主息时盐代，阵普适氏计算旦可以毅降低炕设备舍使用帝的复万杂程是度，赏使人再们的荒生活菜更轻奸松、阿更有西效率。实际符上，普讯适计顿算是贵网络罪计算喷的自苗然延摧伸，枯它使红得不源仅个槐人电酒脑，汪而且校其它焰小巧广的智欲能设乞备也谋可以踪蝶连接屋到网雾络中扎，从瞧而方哀便人皂们即希时地腾获得镇信息诞并采拥取行抽动。主题魂四颗无处坐不在陈的计网算关于计算基的理解普适计算无处恼不在枯的计锦算基础学科计算高精学靠科计算机构群体计算智能科技计算无处哲不在负的计岛算第一腹讲壁认识用计算珠机与记计算主题肝一机计算岁机知严多少主题二跃计算蓬机能狮做什疲么主题烧三雅回眸血计算敲机的与发展影历程主题四块无处湖不在删的计技算主题五执关于嫂计算魔思维收的理隐解主题淘五午关于朝计算饥思维诸的理吹解什么是计必算思维计算思维擦能做什么为什啄么要倡刮导计集算思维如何培养箭和训饭练计系算思维计算锡思维“我牛们所应使用筛的工胁具影市响着责我们菊的思史维方狱式和伴思维彻习惯撒，从宰而也巾将深预刻地锹影响席着我宏们的由思维遇能力战。”19杨72年图阳灵奖叶获得顿者Ed旨sg保er夺D蹄ij幸ks添tr泼a计算例思维回顾访历史底，不但同的笔计算艇工具长的发馆明与岩使用毒阶段佩，都梦会影雀响甚陕至决耍定这趣个时针期的撒文化沾普识和教育钩方向席与趋磨势，壮都会撒约束革和限狡制这跳个时祝期的估科技换创新鞭与思便维活骡动的梨能力藏，都躁会在胶这个宝时期扎留下架属于气这个壮工具史时代校的烙林痕与争印记锅。计算凡思维计算昆思维巧（Co争mp陈ut灶at展io详na监l兔Th通in股ki虽ng）一什词引逼自于20张06年3月的震美国遇计算慰机权岗威期牙刊《C护om范mu奋ni绵ca旗ti伍on懒s刊of跨t筑he漠A闸CM顶》上，吨是由浙美国拆卡内棋基•梅隆括大学畜（Ca支rn刃eg易ie业M咸el阁lo捡n浴Un梁iv露er抹si用ty，CM坊U）计胃算机济科学钻系主传任周肿以真岂（Je烧an迟ne等tt胸e纳M.唱W乏in事g）教仇授提及出并职定义洗的。计算鹊思维--伞--定义计算缓思维彼（Co立mp侮ut甩at光io咐na离l年Th厉in暂ki球ng）是艘运用元计算疲机科槐学的捡基础沉概念梦进行刊问题淋求解古、系趁统设勇计以蓬及人段类行糊为理邪解等斗涵盖妨计算抄机科驾学之轧广度处的一寨系列宗思维密活动。计算舒思维--太--定义计算思维拿建立近在计秋算过标程的技能力词和限拍制之蜻上，馆它是剪选择歼合适属的方状式去敬陈述胞一个属问题遇，对锣一个热问题醋的相希关方鸭面建薪模并金用最亭有效脊的办捡法实税现问杰题的渗求解辜，整似个过耗程由长人和研机器纲协同稠配合塘执行。计算也方法和模世型使组我们缘瑞敢于奔去处疗理那驾些原善本无响法由咏任何咏个人知独自耀完成鞭的问虾题求崖解和悟系统氏设计。计算墓思维--津--特征是概挖念化铅而不冻是程俯序化谷的。计算添机科烫学不街仅仅携是计劲算机吉编程惜。像栏计算箩机科赖学家带那样黎去思渐维意以味着侍远不羊止能窑为计折算机剖编程禾，还孝要求桥能够肚在抽谎象的俱多个喜层次抗上思字维；是根给本而橡不是尝刻板察的技政能。根本辰技能饼是每漆一个浴人为疾了在驰现代泻社会涌中发蜂挥职乐能所老必须守掌握机的。朱刻板枯技能衔意味郑着机箩械的佣重复；计算休思维--苏--特征是人而吼不是州计算赤机的创思维泰方式各。计算垂思维牲是人东类求煌解问晴题的涨一条狂途径糊，但石决非康要使剑人类饭像计斯算机邻那样镜地思询考。能计算超机枯洁燥且盾沉闷榜，人读类聪注颖且切富有溉想象回力。锋是人辫类赋毯予计对算机邪激情荣。配顶置了撒计算附设备著，我累们就裙能用柄自己总的智熊慧去观解决种那些封在计以算机悬时代写之前缸不敢马尝试陵的问俩题，以实现轧“只很有想质不到辆，没史有做爪不到书”的瓶境界；计算缝思维--肯--特征是数学写和工昼程思湖维的减互补卡与融强合。计算祝机科烘学在政本质智上源留自数绿学思惕维，逢因为州像所钉有的或科学丘一样结，其街形式愿化基妄础建哀筑于矩数学阻之上货。计诞算机饮科学刘又从税本质页上源膛自工非程思袍维，暖因为雾我们哑建造肃的是鞋能够热与实很际世事界互茫动的杂系统显，基棚本计只算设立备的遥限制殊迫使凶计算市机科锄学家拼必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