计算思维(如何像计算机科学家那样思考)_图文.ppt

来源: * 2011年秋 1. Jeannette Wing (周以真) of CMU. 该领域的展望： ? 计算思维将是到21世纪中叶时，世界上每个人的基本技能。 - 就如同读、写、以及算数。 - 想象：每个孩子都知道像计算机科学家那样思考！ - 计算技术和计算机将使计算机思维得以普及。 计算思维： ? 计算思维所完成的一些问题，单凭人本身不能完成。如： - 求解问题。 - 设计系统 - 理解人和机器智能的能力和局限 计算思维的两个A： ? Abstraction（抽象） - 计算思维同时在多个抽象层次上同时进行。 - 计算思维定义层次之间的关系。 ? Automation（自动化） - 计算思维的思考方式是：使抽象层次及其关系机械化。机械化的可行性是由精确和严格的符号和模型所保证。 - 在下面是一些“机器”（人或计算机，虚拟或实际的）。 ? 这就给我们以伸缩的能力和胆识。 计算思维的影响： ? 计算思维，尤其是机器学习，使统计学产生了变革。 ? 计算思维将会生物学产生巨大影响。 ? 计算思维正在影响经济学。博弈论 ? 计算思维正在影响化学。纳米计算 ? 计算思维正在影响物理。量子计算 ? 其它：脑科学、地质学、天文学、电气、 土木、机械、航空航天、社会科学、 医学、法律、娱乐、艺术、体育等。 类比： ? 大胆展望：计算思维不仅对于其他领域的科学家，而且对每个人都适用。 ? 普适计算是昨天的梦想，今天的现实。 ? 计算思维是今天的梦想，明天的现实。 计算思维是什么？不是什么？ ? 是概念化，不是编程 计算机科学不仅是编程 ? 是基本原理，不是生搬硬套的技能 ? 是人，而不是计算机的思考方式。 ? 是数学思维和工程思维的互补和结合。 - 数学是基础，工程是要处理现实问题。 ? 是思想，而不是制品。 - 不仅是软件/硬件，而是计算概念。 ? 适用于任何人，任何地方。 – C.T. will be a reality when it is so integral to human endeavors that it disappears as an explicit philosophy. 教育/课程的改革： ? 要在信息课程及相关课程中渗透计算机科学家的思考方式，而不仅仅是程序设计。 ? 联合国内和国际组织进行课程改革。 ? 这是一个综合效应。 实例：约束满足问题的应用 ? 设想：当你有了一项特殊才能的时候，你能更好更有效地做更多的事情。 ? 比如：你有杰出的计算才能。 ? 再比如：你有超常的记忆能力。 ? 再再比如：你有强大的推理能力。 冯.诺依曼：1903，12 ，28 – 1957，2，8 传奇 ? 学问广博的数学家。 ? 在集合论、泛函分析、量子力学、测度论、几何、流体力学、经济学、线性规划、博弈论、计算机科学、数值分析、统计学，以及其他很多领域都做出了杰出的贡献。 ? 被认为是历史上最伟大的数学家之一。 Hans Bethe stated “I have sometimes wondered whether a brain like von Neumann‘s does not indicate a species superior to that of man”. 冯.诺依曼：1903，12 ，28 – 1957，2，8 神童 ? 1903年生于布达佩斯的一个犹太家庭。 ? 在语言、记忆、数学方面是神童。 ? 被6岁以前就能用古希腊语讲笑话，对电话簿过目不忘，并表现出杰出心算能力。 ? 6岁时，就能凭脑力立即计算8位数除法。 ? 8岁时，就精通了微积分。 ? 15岁时，跟随著名数学家Gábor Szeg?学习。第一次会面时，Gábor Szeg?对这个孩子的数学极为震惊，以至于brought to tears。 冯.诺依曼：1903，12 ，28 – 1957，2，8 轶事 ? 冯·诺依曼思考问题的速度真是令人敬畏。G. 波列亚也承认，“约翰尼是我唯一感到害怕的 学生。如果我在讲演中列出一道难题，讲演结 束时，他总会手持一张潦草写就的纸片向我走 来，告诉我他已把难题解出来了。”无论是抽