1、计算机与计算思维 * 1网 络 与 计 算中心计算与计算设备的应用与发展是人类社会文明发计算与计算设备的应用与发展是人类社会文明发展的必然产物展的必然产物 计算问题不处不在、计计算问题不处不在、计算机算机 “无所不能无所不能 ”Date 2网 络 与 计 算中心计算思维的提出计算思维的提出 Edsger_Dijkstra我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯 ,从而也将深刻的影响着我们的思维能力 .人工智能四大先驱之一现代编程语言的主要贡献者之一第七位图灵奖获得者Jeannette M. Wing周以真卡内基 -梅隆大学教授 Computational Thinking Computa
2、tional thinking will be a fundamental skill used by everyone in the world by the middle of the 21st Century.Date 3网 络 与 计 算中心计算思维 2006年 3月， 美国 卡内基 梅隆大学 计算机科学系主任 周以真 （ Jeannette M. Wing）教授在 美国 计算机权威期刊 Communications of the ACM杂志上给出，并定义的 计算思维 （ Computational Thinking）。周教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行 问题求解 、系
3、统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。 Date 4网 络 与 计 算中心5科学方法与科学思维科学方法与科学思维 科学方法 实验方法、理论方法、计算方法 科学思维 实证思维 （重现、自洽、预见） 实验：物理 逻辑思维 （公理、规则、结论） 推理：数学 计算思维 （能行、构造、模拟） 使自动：计算机Date 5网 络 与 计 算中心6科学方法与科学思维科学方法与科学思维 计算思维 （能行、构造、模拟） 使自动：计算机运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。本质：抽象，自动化Date 6网 络 与 计 算中
4、心模拟模拟 -应用之魂应用之魂 实验和理论思维实验和理论思维 无法解决的问题无法解决的问题 大量大量 复杂复杂 问题求解、问题求解、 宏大宏大 系统建立、系统建立、 大型大型 工程组织都可通过工程组织都可通过计算模拟计算模拟 核爆炸、蛋白质生成、大型飞机、舰艇设计核爆炸、蛋白质生成、大型飞机、舰艇设计 7Date 7网 络 与 计 算中心程序代码程序代码 = 细胞自动机细胞自动机8 美科学家美科学家 Stephen Wolfram 科学巨著科学巨著 :A New Kind of Science 传统的科学传统的科学 建立在建立在 数学数学 基础上基础上 新的科学新的科学 建立在建立在 计算机计
5、算机 程序上程序上Date 8网 络 与 计 算中心* 9。计算机是工具，帮助提升人的能力计算机是工具，帮助提升人的能力 计算机 能干什么 ？多记一些数据、多接收一些信息、算得快一些 ,交流更方便些。以亿次的计算 ,求解繁复的微分方程和方程组 ,描绘超乎想象的图像 ,模拟无法实现或耗资巨大的过程等等 网络通世界 计算晓天下 存储知古今计算机 不能干什么 ？人类的需要 缺啥补啥 ！ 不能替人拿主意、定方案。 人机分界面恰在于 “思考 “二字 ,即把计算机所不具备的直觉、综合、机敏 ,甚至艺术家的灵感留给人 ,由人来创造性地开发各种所需的算法、模型、方法Date 9网 络 与 计 算中心计算思维的概念计算思维的概念计算思维的关键：用计算机模拟现实世界 可计算性： 图灵机：不是一种具体的机器 ,而是一种思想模型 ,可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置 ,用来计算所有能想像得到的可计算函数 。 什么能（有效地）自动进行 什么不能（有效地）自动进行 算法问题 ： 计算过程的 可 行操作和效率问题 算法：是指解题方案准确而完整的描述，是一系列解决问题的清晰指令或步骤 。Date 10网 络 与 计 算中心
