PDF《郑庆华》

an Jiaotong University 过去70年计算技术发展瓶颈问题的演变 CPU瓶颈 70年代 2010年代 智能计算与服务 80年代 内存瓶颈 00年代 海量存储瓶颈 90年代 网络瓶颈 ? General Trends: Seventy years ago, digital computers made information readable. Twenty years ago, the Internet made it reachable. Fifteen years ago, the first search engine crawlers made it available like a single and local database. ? Question:How will computer change our life in future

10 years? Xi'

an Jiaotong University 1. 70年计算技术的十大演变趋势 2. 培养计算思维,应对未来挑战 报告提纲

6 教育的根本任务:培养学生的思维模式和方法论, 而不仅仅是简单的知识传授. 计算思维的精髓:运用计算机科学的思想与方法分 析问题、行为理解、系统建模与设计实现. 教育的功能 1. 使受教育者知道世界是什么样的,成为一个有知 识的人;

2. 使受教育者知道世界为什么是这样的,成为一个 会思考的人,一个有分析能力的人;

3. 使受教育者知道怎样才能使世界更美好,成为一 个具有探索和创造能力的人. 科学与科学思维 1. 科学与思维 ? 达尔文: 科学就是整理事实,从中发现规律,作出结论 .科学 一般包含:自然科学、社会科学和思维科学. ? 思维是高级的心理活动形式.人脑对信息的处理包括分析、抽象、 综合、概括. 2. 人类科学发现的三大支柱: 理论科学、实验科学和计算科学作为科学发现的三大支柱.该说法 在美国得到国会听证、联邦和私人企业报告的认同. 3. 三种科学对应着三种思维: ? 理论科学 ←→ 理论思维:又称推理思维,以推理和演绎为特征,以 数学为代表. ? 实验科学 ←→ 实验思维:又叫实证思维,以观察和总结自然规律为 特征,以物理学科为代表. ? 计算科学 ←→ 计算思维:又叫构造思维,以设计和构造为特征,以 计算机学科为代表.

32 计算科学中的三个基本问题 Computability Complexity Automata 这个问题可解吗? 解决这个问题有多复杂? 怎样求解才是最佳方法? 模型或算法的编程实现 计算思维的核心:构造 ? 对象构造:指令、部件、硬件系统、数据组织、组件、系统软件、运行环境…… ? 过程构造:指令执行、算法、编译、计算资源调度、 分布式处理、软件体系架构、软件开发过程…… ? 验证构造:测试及分析系统的性能、安全性、可靠 性甚至社会影响力 对象构造 过程构造 验证构造 构造的特征:计算学科的形态 计算学科的3个形态 ? 理论:学科所依据的数学原理,这是构造的数 学特征 ? 抽象:为对象和过程构造模型,这是构造的技 术特征 ? 设计:开发系统和设备,构造的工程特征 3个形态反映了 构造 的3种特性:科学、技术与工 程 构造的核心任务:抽象 + 自动化 ? 抽象:数学抽象的特点是抛开现实事物的物理、化 学和生物学等特性,而仅保留其量的关系和空间的 形式,而计算思维中的抽象却不仅如此,需要能支 持机械地、一步步地自动执行,为此,需要在抽象 过程中进行精确和严格的符号标记和建模. 简而言之,抽象就是从现象、需求入手,建立 模型和形式表示. ? 例如:堆栈、队列、链表、二叉树、窗口…… ? 自动化:将模型通过程序设计实现计算过程的自动 化.

7 构造的力量:0和1创........