计算计算机与信息素养课件.ppt

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1、1.1 1.1 计算、计算机与计算、计算机与信息素养信息素养任课教师：联系方式：传统传统“计算机器计算机器”多样化的多样化的“计算机器计算机器”，各种设备的，各种设备的“大脑大脑”系统系统1.1.1计算机是什么?(1)计算机与各种设备中的计算机?计算机是什么?(2)各种应用中的计算机?形形色色的计算机形形色色的计算机马克马克.安德森安德森 -前Netscape公司创始人，现风险投资人计算机是什么计算机是什么?(3)计算机除了硬计算机除了硬件，还包括软件件，还包括软件?软件正在占领世界工具软件工具软件语言处理系统语言处理系统数据库管理系统数据库管理系统 中间中间件，如应用服务器件，如应用服务器,

2、消息中间件消息中间件,流程中间件流程中间件,服务中间件服务中间件,操作系统操作系统OS:分时分时OS,实时实时OS,网络网络OS,并行并行OS,移动移动OS,云云OS,嵌入式嵌入式/移动式移动式(设备裸机设备裸机)网络化网络化/互联化互联化其其他硬件他硬件硬件硬件(裸机裸机)计算机辅助设计与制造软件计算机辅助设计与制造软件CAx企业管理软件企业管理软件ERP&SCM电子商务各类软件，网上购物电子商务各类软件，网上购物各类在线与非在线娱乐软件各类在线与非在线娱乐软件计算类软件计算类软件-生物计算、化学计算等生物计算、化学计算等嵌入类软件嵌入类软件-车辆、机床等设备车辆、机床等设备服务云大数 据智

3、能移动各行业、各领域企业的计算系统；面向家庭、社会和政府的计算系统各行业、各领域企业的计算系统；面向家庭、社会和政府的计算系统系统系统 软件软件应用应用 软件软件计算机：计算机：硬件硬件 vs.软件软件计算机是什么计算机是什么?(4)都有都有哪些硬件和软件哪些硬件和软件?计算机是什么计算机是什么?计算机是 什么?是改造自然是改造自然 的一种工具的一种工具是各种机器是各种机器 的大脑的大脑是是看看不不见见摸摸不不 着着但但又又可可为为我我 们服务的软件们服务的软件是是可可以以为为我我们们创创 造造另另一一个个世世界界-虚拟世界的工具虚拟世界的工具是是可可以以使使我我 们们跨跨越越时时空空 距离的

4、工具距离的工具它是它是 是帮助我们进行是帮助我们进行 各种计算的工具各种计算的工具为什么要学习和怎样学习信息技术基础课程为什么要学习和怎样学习信息技术基础课程?(1)计算学科的供需关系计算学科的供需关系-需要计算机需要计算机知识和技能知识和技能计算学科的供需关系计算学科的供需关系计算科学计算科学 与与 信息探索科学信息探索科学为什么要学习和怎样学习信息技术基础课程?(2)计算科学与信息探索科学已成为科学创新的重要方面支支持持各各学学 科科研研究究创创 新新的的新新型型 计算手段计算手段Gap计算思维计算思维/计算能力计算能力计算机及计算机及 其通用计其通用计 算手段的算手段的 应用应用当前的非

5、计算机专业当前的非计算机专业 计算机关注点计算机关注点应应用用计计算算 手手段段进进行行 各各学学科科研研 究和创新究和创新非计算机专业学生非计算机专业学生 的未来计算能力的未来计算能力知识知识/技能技能计算思维计算思维 的学习和的学习和 训练训练1998年年诺诺贝贝尔尔化化 学学奖奖奖奖励励给给一一个个 计计算算手手段段的的研研究究 者者-John Pople化化学学学学科科工工作作者者利利 用用计计算算手手段段进进行行学学 科的科学研究科的科学研究各学科人才的计算思维各学科人才的计算思维/计算能力需求计算能力需求为什么要学习和怎样学习信息技术基础课程为什么要学习和怎样学习信息技术基础课程?

6、(3)各学科人才需要计算思维，以便形成复合型的创造性思维各学科人才需要计算思维，以便形成复合型的创造性思维“看山是山，看水是水看山是山，看水是水”“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”贯通，看得远，贯通，看得远，“看山不是山，看水不是水看山不是山，看水不是水”“衣带渐宽终不悔，为伊销得人憔悴衣带渐宽终不悔，为伊销得人憔悴”“看山还是山，看水还是水看山还是山，看水还是水”“众里寻她千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处众里寻她千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”From 王国维王国维“人间词人间词 话话”关于关于“境界境界”的阐述的阐述才能认识准确才能认识准

7、确浮想联翩，由此浮想联翩，由此 及彼，才能发现及彼，才能发现不断训练，不断理解，才能不断训练，不断理解，才能 找出本质，才能创新找出本质，才能创新联想与贯通联想与贯通训练与实践训练与实践概念与知识概念与知识计算思维计算思维“计算机计算机”的思维的思维:计算机是如何工作的?计算机的功能是如何越来越强大的?利用计算机的思维利用计算机的思维:现实世界的各种事物如何利用计算机来进行控制和处理?计算思维计算思维(Computational Thinking)是运用计算机科学的基础概念去求解问题求解问题、设计设计 系统系统和理解人类行为理解人类行为，其本质是抽象抽象和自动化自动化-from 周以真。为什么

8、要学习和怎样学习信息技术基础课程?(4)站得高，才能看得远；看得远，才能看得真思维是创新的源头，技术与知识是创新的支撑思维是创新的源头，技术与知识是创新的支撑知识知识 vs.贯通知识的思维贯通知识的思维计算思维计算思维本质本质可实现可实现联想联想启发性启发性知识知识知识的贯通知识的贯通-思维思维为什么要学习和怎样学习信息技术基础课程为什么要学习和怎样学习信息技术基础课程?(5)知识与思维的差别在哪里知识与思维的差别在哪里?思维思维(Thought/Thinking)能力能力(Ability&Capability)知识知识/技能技能(Technique/Skill)计算机语言计算机语言 与程序设

9、计与程序设计数据库数据库数学建模数学建模 或或非数学建非数学建模模Expansion大学计算机 计算机专业导论(计算思维导论)云计算与云服务云计算与云服务企业资源规划企业资源规划 与供应链管理与供应链管理视野：视野：宽度宽度-知识面宽，前沿性知识面宽，前沿性 深度深度-贯通性，深入性贯通性，深入性技能：练习，练习，技能：练习，练习，思维：好奇、思考、联想、贯通思维：好奇、思考、联想、贯通训练与掌握训练与掌握Training启发与理解启发与理解Understanding打打通通知知识识脉脉络络，融融贯贯各各门门课课程程，内内功功强强化化基基础础，外功灵活应变。外功灵活应变。能力能力-内功内功(贯

10、通的脉络贯通的脉络)实践实践-锻炼锻炼,使脉络贯通使脉络贯通思维思维-脉络脉络(穴位链穴位链)知识知识-穴位穴位知识知识 vs.思维思维 vs.能力能力知识与视野拓展知识与视野拓展Knowledge为什么要学习和怎样学习信息技术基础课为什么要学习和怎样学习信息技术基础课程程?(6)大学计算机与其它课程的关系是怎大学计算机与其它课程的关系是怎样的样的信息技术基础课程，能否学好取决于以下要素信息技术基础课程，能否学好取决于以下要素?你是否有信念和信心你是否有信念和信心?-信念和信心将决定你能否学好！信念和信心将决定你能否学好！你是否坚持你是否坚持?是否保持兴趣是否保持兴趣?-坚持听课，坚持训练，坚

11、持听课，坚持训练，“铁杵磨针铁杵磨针”，就能学得好！，就能学得好！-只要听课，就能有收获，就会有想法，就会有兴趣只要听课，就能有收获，就会有想法，就会有兴趣!你是否主动思考主动探索你是否主动思考主动探索?-思维的建立是不断思考的结果，对任何持疑的内容可通过思维的建立是不断思考的结果，对任何持疑的内容可通过 互联网进一步探索和学习，或者及时与教师沟通获得提高！互联网进一步探索和学习，或者及时与教师沟通获得提高！记住：计算思维的学习，不仅仅是会不会用计算机的问题，记住：计算思维的学习，不仅仅是会不会用计算机的问题，而是会不会利用计算思维来解决身边的或社会而是会不会利用计算思维来解决身边的或社会/自

12、然问题的问题自然问题的问题为什么要学习和怎样学习信息技术基础课程为什么要学习和怎样学习信息技术基础课程?(7)只要坚持，就能学好只要坚持，就能学好信息技术基础信息技术基础课程课程复杂计算复杂计算II：f(x)，函数，计算规则及其简化计算方法，便于人应用规则进行计算，获得计算结果复杂计算复杂计算III：如丢番图方程，判定，计算规则，人可能无法完成但却可由机器自动完成，借助于机器获得计算结果计算学科的计算计算学科的计算 vs.数学学科的计算数学学科的计算简单计算简单计算I：数据数据计算，计算规则计算规则，应用计算规则进行计算并获得计算结果结果a1x1b1+a2x2+anxn=cb2bn1.1.1.

13、1.2 2 什么是计算？什么是计算？“人人”计算计算 vs.“机器机器”计算计算 例如：求ax2+bx+c=0的根人进行计算：人进行计算：规则可能很复杂规则可能很复杂,但计算量却但计算量却可能很小可能很小人需要知道具体的计算规则人需要知道具体的计算规则特定规则，只能求特定规则，只能求:a1x2+a2x=c机器机器-自动计算：自动计算：规则可能很简单规则可能很简单,但计算量却但计算量却 很大很大机器也可以采用人所使用的机器也可以采用人所使用的计算规则计算规则一般性的规则，可以求任意一般性的规则，可以求任意:a1x1b1+a2x2b2+anxnbn=c人人-求解求解机器机器-求解求解(1)从从-n

14、到到n，产，产 生生x的每一个整的每一个整 数值；数值；(2)将其将其依次代依次代 入到方入到方程中计程中计 算算;(3)如果其值使如果其值使 方方程式成立，程式成立，则则即为其解；即为其解；否否则不是则不是计算与自动计算计算与自动计算(2)人计算与机器计算的差别人计算与机器计算的差别?利用上述公式利用上述公式 计算得到计算得到x值值自动计算要解决的几个问题自动计算要解决的几个问题:表示表示-存储存储-执行执行“数据数据”的表示的表示“计算规则计算规则”的表示：的表示：程序程序数据与计算规则的数据与计算规则的“自动存储自动存储”计算规则的计算规则的“自动执行自动执行”a1x1b1+a2x2b2

15、+anxn=cbn计算与自动计算计算与自动计算(3)自动计算需要解决什么问题自动计算需要解决什么问题?算盘能被认为是计算机吗?九层算盘九层算盘一、加法口诀一、加法口诀直加直加满五加满五加进十加进十加一:一上一 一下五去四 一去九进一 二:二上二 二下五去三 二去八进一 三:三上三 三下五去二 三去七进一 四:四上四 四下五去一 四去六进一 五:五上五 五去五进一六:六上六 六去四进一 六上一去五进一 七:七上七 七去三进一 七上二去五进一 八:八上八 八去二进一 八上三去五进一 九:九上九 九去一进一 九上四去五进一二、减法口诀二、减法口诀直减直减破五减破五减退位减退位减一 一下一 一上四去五

16、 一退一还九 二 二下二 二上三去五 二退一还八 三 三下三 三上二去五 三退一还七 四 四下四 四上一去五 四退一还六 五 五下五 五退一还五六 六下六 六退一还四 六退一还五去一 七 七下七 七退一还三 七退一还五去二八 八下八 八退一还二 八退一还五去三 九 九下九 九退一还一 九退一还五去四珠算珍品珠算珍品计算与自动计算计算与自动计算(4)机械计算的探索机械计算的探索?帕斯卡与帕斯卡机-(准)第一台机械计算机Blaise Pascal(16231662)1642年研制成功一种齿轮式计算机器帕斯卡机的意义帕斯卡机的意义：它告诉人们“用用纯机械装置可代替人的纯机械装置可代替人的 思维和记忆

17、思维和记忆”。开辟了自动计算自动计算的道路。计算与自动计算(4)机械计算的探索机械计算的探索?莱布尼茨Gottfried Wilhelm Leibniz(16461716)，德国数学家。莱布尼茨机的意义莱布尼茨机的意义：连续重复自动执行连续重复自动执行。提出了二进制数二进制数及其计算规则计算规则；数理逻辑数理逻辑的创始人是基于十进制设计机器，还是基于二进制设计机是基于十进制设计机器，还是基于二进制设计机 器器？如果基于二进制设计机器，那其处理规则又是怎如果基于二进制设计机器，那其处理规则又是怎 样的呢？样的呢？计算与自动计算其他重要工作1834年：巴贝奇(Charles Babbage)，分分

18、 析机析机的概念-可执行程序的机器可执行程序的机器。1805 年：杰卡德(J.Jacquard)，打孔打孔 卡卡，实践了输入手段输入手段问题。1854年：布尔创立布尔代数布尔代数，为数字数字计算机的电路设计计算机的电路设计提供了理论基础。巴贝奇差分机与分析机巴贝奇差分机与分析机现代计算机：现代计算机：一般程序一般程序-任意可变的计算规则任意可变的计算规则Babbage机械计算机机械计算机:(特定特定)程序程序-可有限变化的计算规则可有限变化的计算规则Pascal机械计算机机械计算机:自动计算自动计算-固定的计算规则固定的计算规则计算辅助工具计算辅助工具机械计算的简要发展历程是怎样的？从表示从表

19、示-自动存储自动存储-自动执行的角度自动执行的角度计算机器 计算程序?小结小结程序自 动执行?数据计算 规则表示?自动 存取?自动 执行?(1)自动计算需要解决的问题自动计算需要解决的问题?数据计算 规则表示?自动 存取?自动 执行?二进制二进制 vs.十进制十进制由由 元器件元器件 到到 系系统统1.1.3 计算机的工作原理计算机的工作原理电子管时代的计算机器人类第一只电子管电子管(真空二极管),1895电子管计算机电子管计算机ENIAC,1946年,17468只电子管(2)电子自动计算的突破在哪里？存储存储0和和1的元器件的元器件电子管时代的计算机器 冯冯.诺伊曼诺伊曼(Von Neuma

20、nn)电子计算机 EDVAC问世将 运算运算 和 存储存储分离分离 ，运算速度却比拥有 18000个电子管的“ENIAC”提高了10倍结构上的创新结构上的创新：“冯冯.诺伊曼计算机诺伊曼计算机”。运算规则和数据是否可事运算规则和数据是否可事 先存储于存储器中，以便先存储于存储器中，以便 机器连续的执行呢？机器连续的执行呢？运算运算和存储怎样分离呢？和存储怎样分离呢？?电子自动计算电子自动计算-元器件元器件(2)电子自动计算的突破在哪里？电子自动计算的突破在哪里？晶体管时代的计算机器人类第一只晶体管晶体管(真空二极管),1947第一台晶体管计算机TRADIC，1953?怎样使体积更小怎样使体积更

21、小?可靠性更高可靠性更高?可控性更灵活呢可控性更灵活呢?电子自动计算电子自动计算-元器件元器件(3)晶体管发现的价值在哪里呢？晶体管发现的价值在哪里呢？集成电路时代的计算机器集成电路集成电路的发明,1959封装后的集成电路芯片第三代计算机IBM360,1964J.Kilby，集成电路发明者电子自动计算-元器件能否将复杂的电路封装后作为新电路设计的元件呢？能否将复杂的电路封装后作为新电路设计的元件呢？复复杂的电路杂的电路 集成集成 封装封装 应用？应用？超大规模集成电路(VLSI)时代的计算机器第四代计算机个人计算机,1981VLSI芯片及其封装的内部电路摩尔定律摩尔定律-每每18个月芯片能力增

22、长一倍个月芯片能力增长一倍电子管电子管:可自动控制可自动控制0和和1变化的元件变化的元件晶体管晶体管超大规模集成超大规模集成 电路电路(VLSI)集成电路集成电路:可自动实现一定变换的元件可自动实现一定变换的元件自动计算中的元器件的发展自动计算中的元器件的发展从表示从表示-自动存储自动存储-自动执行的角度自动执行的角度体积越来越小；体积越来越小；可靠性越来越高；可靠性越来越高；电路规模越来越大；电路规模越来越大；速度越来越快；速度越来越快；功能越来越强大；功能越来越强大；自动计算中的元器件的发展启示自动计算中的元器件的发展启示InputOutputTransformInput1Output1T

23、ransform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3Input1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3ABTransform4（外）存储器（内）存储器中央处理器（CPU）控制器输入设备输出设备数据流地 址控制流运算器计算机系统基本组成框图执行算术和逻辑运算的部件计算机的指挥中心，负责对控制指令进行分析，然后发出操作控制信号，控制并协调计算机各个部分的工作。主要是存放程序和数据。存储器有内存和外存，外存是存放程序和数据的“仓库”可以长时间保存大量信息，

24、但是程序必须调入内存方可执行，待处理的数据也只有进入内存后才能被程序加工。运算器：执行算术和逻辑运算的部件。控制器：计算机的指挥中心，负责对控制指令进行分析，然后发出操作控制信号，控制并协调计算机各个部分的工作。CPU：控制器和运算器被集成 在 一块超大规模集成电路芯片中被称为中央处理器（Central Processing Uint)存储器:主要是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。为了实现自动计算，各种信息必须预先存放在计算机的某个地方，即存储器。存储器有内存和外存，外存是存放程序和数据的“仓库”可以长时间保存大量信息，但是程序必须调入内存放可执行，待处理的数据

25、也只有进入内存后才能被程序加工。输入输出设备：(input/output)简称I/O设备，它们实现了外部世界与主机之间的信息交换，提供了人机交互的硬件环境。计算机系统(2)计算机系统的构成包括哪些部分？计算机系统要解决的几个问题计算机系统要解决的几个问题“控制与计算控制与计算”-微处理器微处理器“输入输入”-如何将外部信息输入到计算机中如何将外部信息输入到计算机中?“输出输出”-如何将计算机中信息输出到外界如何将计算机中信息输出到外界(显示或打印显示或打印)?“永久存储与临时存储永久存储与临时存储”-如何将计算机中的信息永久保存或临时保如何将计算机中的信息永久保存或临时保存存?微处理器的发展字

26、长字长：8位16位32位64位主频主频：几MHz几百MHz几GHz晶体管数量晶体管数量：几万几百万几亿颗功能功能/规模规模：微处理器微处理器微处理器+协协 处处理器理器(浮点运算浮点运算)微处理器微处理器+图形处理单图形处理单元元GPU微处理器微处理器+3D处理器处理器+多媒体处理多媒体处理 器器多核微处理器多核微处理器Pentium II Pentium III199719992005双核双核CORE2010八核八核-十核十核CORE i 系列系列19741982198519898086/8088 Intel 80286 Intel 80386 Intel 80486 Pentium1993

27、(3)控制与计算-微处理器-计算机系统的核心？存储设备存储设备存储设备FlashRAM存储器存储器类别类别发发展展水水平平固态硬盘固态硬盘USB Removable diskFlashRAM光盘存储光盘存储(CD-ROM,CD R/W,DVD)磁盘存储磁盘存储(硬盘与软盘硬盘与软盘)半半导体存储导体存储(ROM/RAM)磁磁带带/磁芯磁芯/磁鼓存储磁鼓存储汞延迟线汞延迟线纳米存储纳米存储/量子存储量子存储体积越来越小体积越来越小容量越来越大容量越来越大访问速度越来越快访问速度越来越快可靠性越来越高可靠性越来越高功耗越来越低功耗越来越低持久性越来越好持久性越来越好DRAM半导体存储器芯片半导体存

28、储器芯片U-Disk固态硬盘固态硬盘磁芯存储器磁芯存储器(4)怎样解决大规模快速存储问题？怎样解决大规模快速存储问题？输入设备输入设备类别类别发发展展水水平平穿孔纸带穿孔纸带(0/1输入输入)键盘输入键盘输入(符号输入符号输入)鼠标输入鼠标输入(点输入点输入)感知输入感知输入 (接触式感接触式感知输入知输入 非接触式感非接触式感知输入知输入)输入设备电子自动计算电子自动计算-计算机系统计算机系统(5)怎样解决输入问题？怎样解决输入问题？电子自动计算电子自动计算-计算机系统计算机系统3D显示器：3维图形数字显示器：高清图形(液晶、等离子技术)CRT:数字光栅扫描显示器(基于内存的显示:输出图形)

29、CRT:字符发生器(向量式模拟显示器:输出字符)CRT：阴极射线管(模拟显示器：黑白与彩色)输出设备(显示器)GPU芯片芯片类别类别发发展展水水平平多显示卡并联多显示卡并联分辨率越来越高分辨率越来越高颜色越来越逼真颜色越来越逼真显示速度越来越快显示速度越来越快(屏幕刷新速度和图屏幕刷新速度和图 形处理速度形处理速度)越来越薄，越清晰越来越薄，越清晰可视角度越来越接近平角可视角度越来越接近平角(6)怎解决输出问题？怎解决输出问题？输出设备-显示及显示控制微处理器微处理器存储设备存储设备输出设备输出设备(显示器显示器)输入设备输入设备类别类别发发展展水水平平计算机系统的发展(64位位;10G;10

30、亿颗亿颗)(8位位;5M;1万颗万颗)(字长字长;主频主频;晶体管数目晶体管数目)(16位位;20M;10万颗万颗)(32位位;60M;300万颗万颗)(32位位;1G;2800万颗万颗)(64位位;10G;3亿颗亿颗)穿孔纸带穿孔纸带CRT：阴极射线管：阴极射线管 (0/1输入输入)(模拟显示器：黑白与彩色模拟显示器：黑白与彩色)键盘输入键盘输入(符号输入符号输入)鼠标输入鼠标输入(点输入点输入)CRT:数字光栅扫描显示器数字光栅扫描显示器(基于内存的显示基于内存的显示)感知输入感知输入(接触式感知输入接触式感知输入USB Removable disk 非接触式感知输入非接触式感知输入)CR

31、T:字符发生器字符发生器(向量式模拟显示器向量式模拟显示器)3D显示器显示器数字显示器数字显示器(液晶、等离子技术液晶、等离子技术)固态硬盘固态硬盘FlashRAM光盘存储光盘存储(CD-ROM,CD R/W,DVD)磁带磁带/磁芯磁芯/磁鼓存储磁鼓存储磁盘存储磁盘存储(硬盘与软盘硬盘与软盘)汞延迟线汞延迟线纳米存储纳米存储/量子存储量子存储半导体存储半导体存储(ROM/RAM)各主要部件的发展趋势是什么？电子自动计算电子自动计算-计算机系统计算机系统(8)小结小结存储 设备内存与外存内存与外存输入微处理器微处理器 中央处中央处理单元理单元CPU控制与 计算输出世界上最小台式电脑-如同拇指大小

32、智能手机计算系统之发展趋势(1)微型化趋势是怎样的?平板电脑-Apple IPAD微型化：可嵌入、可携带微型化：可嵌入、可携带A massively parallel supercomputer using tens of thousands of embedded PowerPC processors supporting a large memory space With standard compilers and message passing environment大型化：可进行大规模、复杂计算大型化：可进行大规模、复杂计算IBM-BlueGene(蓝色基因蓝色基因):Milesto

33、ne of an Intelligent Machine计算系统之发展趋势计算系统之发展趋势(2)大型化趋势是怎样的？大型化趋势是怎样的？2010.11,超级计算机超级计算机500强第一名：强第一名：天河一号天河一号A-中国中国14336颗颗Intel Xeon X5670 2.93GHz六核心处理器六核心处理器2048颗我国自主研发的飞腾颗我国自主研发的飞腾FT-1000八核心处理器八核心处理器7168块块NVIDIA Tesla M2050高性能计算卡高性能计算卡总计总计:186368个核心个核心,224TB内存。内存。实测运算速度可以达实测运算速度可以达到到每秒每秒2570万亿次万亿次(

34、这意味着，这意味着，它计算一天，相当于一它计算一天，相当于一台家用电脑计算台家用电脑计算800年年)大型化：可进行大规模、复杂计算大型化：可进行大规模、复杂计算超级计算机超级计算机500强强计算系统之发展趋势(2)大型化趋势是怎样的？汽车生产线上的机器人水下机器人智能化智能化理解自然语言，具有自适应性，理解自然语言，具有自适应性，自主完成复杂功能自主完成复杂功能计算系统之发展趋势计算系统之发展趋势(3)智能化趋势是怎样的？智能化趋势是怎样的？Internet of ServicesInternet of NetworksInternet of ThingsInternet of 3D Worl

35、dsFor peopleand enterprises网络化网络化“未来互联网未来互联网”-Future Internet机机-机相联，物机相联，物-物相联，物物相联，物-人相联，人人相联，人-人相联人相联计算系统之发展趋势(4)网络化趋势是怎样的？网络化网络化IBM提出智慧地球，Smart Planet。InstrumentedInterconnect交通交通电力电力能源能源物流物流IntelligentSystemsTheoryAIComp.Bio.BiologyComp.EconomicsGeometric Comp.HCI：Human Computer InteractionGraph

36、icsService Computing HardwareDistributed SystemsRoboticsDatabase&Data miningMachine LearningNatural LanguageNetworkingSecurityAlgorithmsArtEconomicsLinguisticsStatisticsSociology&ServiceologyDesignPsychologyElectricalEngineering1.1.4计算思维与信息素养?(1)计算思维的由来？学科的发展，知识的膨胀计算思维，计算的伟大原理什么是计算思维什么是计算思维?(2)计算思维的

37、提出计算思维的提出Computational Thinkingfrom CMU，周以真（，周以真（Jeannette M.Wing），），Communications of ACM,Vol.49,No.3,March 2006,Pages 33-35Computational thinking is a way of solving problems,designing systems,and understanding human behavior that draws on concepts fundamental to computer science.Computational thi

38、nking will be a fundamental skill used by everyone in the world by the middle of the 21st Century.Just like reading,writing,and arithmetic.Imagine every person knowing how to think like a computer scientist!Computational thinking is not just for other scientists,its for everyone.Thinking like a comp

39、uter scientist means more than being able to program a computer计算思维的本质就是计算思维的本质就是抽象抽象(Abstraction)与与自动化自动化(Automation)，即在，即在不不同层面同层面进行抽象，以及将这些抽象进行抽象，以及将这些抽象“机器化机器化”。(3)什么是计算思维？国内学者/专家的观点计算思维是人类应具备的第三种思维计算思维是人类应具备的第三种思维实验思维实验思维:实验实验 观察观察 发现、推断与总结发现、推断与总结.-观察与归纳观察与归纳理论思维理论思维:假设假设/预设预设 定义定义/性质性质/定理定理 证

40、明证明.-推理和演绎推理和演绎计算思维计算思维:设计设计,构造构造 与与 计算计算.-设计与构造设计与构造 计算思维关注的计算思维关注的是人类思维中有关可行性、可构造性和可评价性的部分是人类思维中有关可行性、可构造性和可评价性的部分当前环境下，理论与实验手段在面临大规模数据的情况下，不可避免当前环境下，理论与实验手段在面临大规模数据的情况下，不可避免地要用地要用 计算手段来辅助进行。计算手段来辅助进行。息息”算科学算科学从计算学科发展的角度看计算思维科学研究的三大手段：科学研究的三大手段：理论、实验和计算理论、实验和计算 计计计算机科学与技术计算机科学与技术软件工程、生物计算、信软件工程、生物

41、计算、信安全、安全、构造各种新型构造各种新型“计算机器计算机器应用各种新型应用各种新型“计算机器计算机器构造传统构造传统“计算机器计算机器”计算思维的学习方法计算思维的学习方法（1）“知识知识/术语术语”随着随着“思维思维”的学习而展开，的学习而展开，“思维思维”随着随着“知识知识”的贯通而形的贯通而形 成，成，“能力能力”随着随着“思维思维”的理解而提高。的理解而提高。（2）从问题分析着手，强化如何进行抽象，如何将现实问题抽象为一个从问题分析着手，强化如何进行抽象，如何将现实问题抽象为一个数学问题或者数学问题或者 一个形式化问题，提高问题表述及问题求解的严谨性。一个形式化问题，提高问题表述及

42、问题求解的严谨性。（3）通通过过图图示示化化方方法法来来展展现现复复杂杂的的思思维维可可以以一一目目了了然然；通通过过规规模模较较小小的的问问题题求求解解示示例例 来来理理解解复复杂杂问问题题的的求求解解方方法法；通通过过从从社社会会/自自然然等等人人们们身身边边的问题理解到计算科学家是的问题理解到计算科学家是 如何进行问题求解。如何进行问题求解。（4）追求追求“问题问题”及问题的讨论，通过逐步地提出问题，使自己从一个及问题的讨论，通过逐步地提出问题，使自己从一个较浅的理解层较浅的理解层 次逐步过渡到较深入的理解层次，通过不同视角和递阶的次逐步过渡到较深入的理解层次，通过不同视角和递阶的讨论，使自己理解和确定前讨论，使自己理解和确定前 行的方向。行的方向。（5）宽度与深度相结合，从宽度学习开始，深度学习结束，既能够使自）宽度与深度相结合，从宽度学习开始，深度学习结束，既能够使自己理解相关的己理解相关的 思维与知识，还能够有助于建立思维与知识，还能够有助于建立起较为科学的研究习惯与起较为科学的研究习惯与研究方法。研究方法。（6）思维蕴含在案例中，案例蕴含着思维。思维蕴含在案例中，案例蕴含着思维。大学计算思维教育空间大学计算思维教育空间计算之树计算之树?(6)怎样学习计算思维怎样学习计算思维?