计算机学科专业及人才培养

计算机学科专业及人才培养第7讲计算机学科专业及人才培养2本次专题安排part1计算机学科及专业part2人才培养3part1计算机学科专业计算工具的发展学科奠基人学科领域专业设置41.计算工具的发展计算工具的发展从结绳记事到算盘，从计算尺到计算器，从机械计算机到电子计算机。51.1从结绳记事到算盘公元前3000年的古埃及人用结绳来记录土地面积和收获的谷物公元前2000年的美索不达米亚人用泥板计数，这块泥板上的契形文字代表25。公元429年-公元500年古代数学家祖冲之就是用算筹计算出圆周率值介于3.1415926和3.1415927之间。61.1从结绳记事到算盘珠算被称为我国“第五大发明”，最早记录于汉朝人徐岳撰写的《数术记遗》一书里。约公元130～210算圣刘洪及其发明的珠算盘。71.2从计算尺到计算器JohnNapier(1550-1617)约翰·纳皮尔纳皮尔算筹(Napier’sbones)1612年发明81.2从计算尺到计算器威廉·奥却德(WilliamOughtred)及其发明的圆形计算尺风靡18－19世纪的计算尺1.2.1

计算尺9Casio14-A史上第一台商用小型电子计算器1957年发明1.2.2

计算器1.2从计算尺到计算器101.3.1契卡德计算机威廉·契克卡德德国图宾根大学教授，于1623年制造了第一台计算机。1960年，契克卡德家乡人根据示意图重新制作的契克卡德计算机：能做6位数加减法，设置了某种“溢出”响铃装置；机器上部附加一套圆柱型“纳皮尔算筹”，因此也能进行乘除运算。WilhelmSchickard(1592-1635)1.3

从机械式计算机到电子计算机111.3.2帕斯卡加法机BlaisePascal(1623–1662)保存在巴黎国立工艺博物馆的帕斯卡加法机，1642年发明：由系列齿轮组成的装置，外壳用黄铜材料制作，长20英寸、宽4英寸、高3英寸，面板上有一列显示数字的小窗口，旋紧发条后才能转动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。布莱斯·帕斯卡

法国数学家、物理学家、思想家1.3

从机械式计算机到电子计算机121.3.3莱布尼兹乘法机GottfriedLeibniz(1646–1716)1674年，莱布尼茨发明乘法机。这是第一台可以运行完整四则运算的计算机，长100厘米、宽30厘米、高25厘米，主要由不动的计数器和可动的定位机构两部分组成，整个机器由一套齿轮系统传动。【公元1700年左右，莱布尼茨从一位友人送给他的中国“易图”（八卦）里受到启发，悟出了二进制数之真谛，率先提出了二进制的运算法则。】戈特费里德·莱布尼兹

德国数学家、微积分独立发明人1.3

从机械式计算机到电子计算机131.3.4

差分机和分析机现代计算机奠基人——英国剑桥大学教授查尔斯·巴贝奇1822年，差分机——伦敦科学博物馆复制品CharlesBabbage(1791-

1871)1.3

从机械式计算机到电子计算机141.3.4

差分机和分析机世界上第一位程序员——奥古斯塔·艾达·拜伦翻译巴贝奇早期的程式设计书《分析机概论》后人根据巴贝奇图纸制造的“分析机”AugustaAdaByron(1815-1852)1834年，巴贝奇提出通用计算机“分析机”构想，未制成。1.3

从机械式计算机到电子计算机151.3.4

差分机和分析机设计图纸之一——差分机和分析机存储器框架1.3

从机械式计算机到电子计算机161.3.5

手摇计算机鲍德温发明的手摇计算机，1873年弗兰克·鲍德温(FrankBaldwin)1.3

从机械式计算机到电子计算机171.3.6

穿孔制表机HermanHollerith(1860-1929)美国著名统计专家——赫尔曼·霍列瑞斯霍列瑞斯发明的自动制表机1.3

从机械式计算机到电子计算机181.3.7

电子文明的曙光——电子二极管、三极管JohnFleming(1848-1945)1904年，英国青年工程师约翰·弗莱明发明真空二极管LeeDeForest(1873-1961)1906年美国人李·德·福雷斯特发明能起放大作用的真空三极管。1.3

从机械式计算机到电子计算机19ENIAC两位设计者

——莫契利和埃克特ENIAC博物馆中的部分器件1.4

第一台电子计算机20ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）：1946年2月14日1.4

第一台电子计算机21KonradZuse(1910-1995)数字计算机之父-克兰德·楚泽1938-1945Z1机械-Z3可编程-Z4德国博物馆中存放的Z4计算机1.5

那些被遗忘的计算机1.5.1

德国Z系列计算机221.5

那些被遗忘的计算机1.5.2

英国巨人计算机-1943231.5

那些被遗忘的计算机1.5.2

英国巨人计算机241.5

那些被遗忘的计算机1.5.2

英国巨人计算机251.5

那些被遗忘的计算机1.5.2

英国巨人计算机26HowardAiken(1900-1973)MARK系列计算机发明人—霍华德·艾肯哈佛大学的MARK-I-19441.5

那些被遗忘的计算机1.5.3

MARK系列计算机27计算机软件之母——GraceHopper(1906-1992)(a)一本介绍霍波博士的书(b)海军军官霍波——摄于1984年保存在霍波笔记本中的第一个“bug”1.5

那些被遗忘的计算机1.5.3

MARK系列计算机28被“遗忘”的电子计算机之父

——约翰·阿塔纳索夫（JohnAtanasoff，1903-1995）存放在衣阿华州立大学的ABC计算机(Atanasoff-BerryComputer)292.学科奠基人计算机学科源于数学、物理两大学科的交叉学科物理学科又派生出电子学科、通信学科ICT信息通信技术30逻辑代数创始人，英国数学家——乔治·布尔(GeorgeBoole，1815-1864)2.131信息论创始人，美国科学家——

克劳德·香农(ClaudeShannon，1916-2001)2.2322.3图灵、图灵机及图灵测试

图灵是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自这位伟大的科学家：24岁，提出图灵机理论；31岁，参与Colossus（二战时英国破解德国通信密码的计算机）的研制；33岁，构思了仿真系统；35岁，提出自动程序设计概念；38岁，设计了“图灵测试”；

在后来还创造了一门新学科—非线性力学；计算机与人工智能之父，英国数学家、逻辑学家——阿兰·图灵（AlanTuring，1912-1954）332.3图灵、图灵机及图灵测试1.图灵机1936年5月28日，图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文，题为“论可计算数及其在判定问题上的应用”(OnComputableNumbers,withanApplicationtotheEntscheidungsproblem)。在这篇开创性的论文中，图灵给“可计算性”下了一个严格的数学定义，并提出著名的“图灵机(TuringMachine)”的设想。图灵机模型示意图342.3图灵、图灵机及图灵测试2.图灵测试1950年10月，图灵发表一篇题为“计算机器与智能”(Computingmachineryandintelligence)的论文，成为划时代之作。在这篇论文里，图灵第一次提出“机器思维”的概念。他还对智能问题从行为主义的角度给出了定义，由此提出一假想：一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。这就是著名的“图灵测试”（TuringTesting）。352.3图灵、图灵机及图灵测试3.图灵奖为纪念图灵对计算机领域做出的巨大贡献，国际计算机协会(AssociationforComputingMachinery，ACM)于1966年开始设立图灵奖(TuringAward)，这是计算机界最负盛名的奖项，有“计算机界诺贝尔奖”之称。首位华人获奖者——2000年图灵奖得主，姚期智首位女性获奖者——2006年图灵奖得主，法兰西斯·艾伦姚期智法兰西斯·艾伦(FrancesAllen)362.4

维纳及计算机设计五原则

不是模拟式，而是数字式；

由电子元件构成，尽量减少机械部件；

采用二进制，而不是十进制；

内部存放计算表；

在计算机内部存储数据。控制论创始人——诺伯特·维纳（NorbertWiener，1894-1964）372.4

维纳及计算机设计五原则

【维纳1943年在所发表的论文“行为、目的和目的论”（Behavior,purpose,andteleology.Phil.Sci.10(1943).）中，首次提出了“控制论”这个概念。

1948年维纳在麻省理工学院出版社（MITPress）出版了里程碑式的著作《控制论——动物和机器中的通信与控制问题》（Cybernetics:OrtheControlandCommunicationintheAnimalandtheMachine.Cambridge），为控制论奠定了理论基础，标志着它的正式诞生。】382.5冯·诺伊曼及冯·诺伊曼结构1945年6月30日，冯·诺依曼发表“101页报告”——FirstDraftofaReportontheEDVAC；1946年7、8月间，冯·诺依曼又提出了一个更加完善的设计报告“电子计算机逻辑设计初探”（Preliminarydiscussionofthethelogicaldesignofanelectroniccomputinginstrument）。现代电子计算机之父——冯·诺伊曼392.5冯·诺伊曼及冯·诺伊曼结构这两篇报告的综合设计思想，便是著名的“冯·诺依曼结构（vonNeumannArchitecture）”。明确指出：

采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；

计算机由5部分构成：运算器、控制器、存储器、输入和输出装置；

程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器按程序指定的逻辑顺序，把指令从存储器中读出来并逐条执行，从而自动完成程序描述的处理工作。(即，“存储程序”思想)402.5冯·诺伊曼及冯·诺伊曼结构注意：ENIAC并不是基于“存储程序”工作的计算机！第一台“存储程序”电子计算机——EDSAC，英国剑桥大学教授威尔克斯主持。下面机器是较早实现“冯·诺依曼结构”、按照“存储程序＋程序控制”工作的计算机：IAS——冯·诺依曼主持EDVAC——冯·诺依曼主持EDSAC——莫里斯·威尔克斯主持冯·诺伊曼及IAS机EDVAC413.学科领域计算机学科涉及硬件、软件、网络等多个领域国务院学位委员会教育部2011学科目录13学科门类哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、军事学、管理学、艺术学423.学科领域08工学0809电子科学与技术（可授工学、理学学位）0810信息与通信工程0811控制科学与工程0812计算机科学与技术（可授工学、理学学位）0835软件工程433.学科领域一级学科

0812计算机科学与技术0835软件工程二级学科

081201计算机系统结构081202计算机软件与理论081203计算机应用技术443.学科领域研究内容计算机硬件体系结构CPU、存储、指令、外设计算机软件开发理论及技术软件工程、程序语言、工具计算机应用技术网络、多媒体、数据库、安全454.专业设置教育部2012本科专业目录0809 计算机类080901 计算机科学与技术（注：可授工学或理学学士学位）080902 软件工程080903 网络工程464.专业设置教育部2012本科专业目录0809 计算机类080904K 信息安全（注：可授工学或理学或管理学学士学位）080905 物联网工程080906 数字媒体技术47part2人才培养人才培养定位人才培养方案岗位及职业规划481.人才培养定位专业培养目标本专业面向计算机网络工程及网络信息系统的设计、建设、管理等环节，将计算机科学理论与网络系统工程技术相结合，培养德、智、体、美全面发展，具有扎实的基础理论，较强的实践能力，系统掌握计算机科学、网络系统工程和网络软件开发相关的理论、方法与技术，具有计算机网络工程设计施工、管理维护能力，以及网络信息系统设计和开发能力，具有一定创新意识的复合型工程应用人才。毕业后可在企事业单位、政府机构及相