刘安丰的报告-中南大学.pptx
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计算机专业导论科学研究篇计算机科学与技术系,刘安丰Email:
2015年9月提纲(Outline)I:
简述专业、科研与我们的关系II:
计算机专业的重要科研成果及其意义III:
计算机专业中的典型科研方向IV:
我校计算机科学与技术专业的科研现状V:
科学研究的内涵和外延VI:
我们如何参与科研并从中获益VII:
实例与总结I、科学技术?
科学是人类在长期认识和改造世界的历史过程中所积累起来的认识世界事物的知识体系。
技术是指人类根据生产实践经验和应用科学原理而发展成的各种工艺操作方法和技能以及物化的各种生产手段和物质装备。
两者相辅相成的联系。
科学是技术的理论指导,技术是科学的理论基础,结合生产实际进行开发研究,得出的新的方法、新材料、新工艺、新品种、新产品等,技术是科学的实际运用,是科学和生产的中介,没有技术,科学对生产就没有实际意义。
技术对科学也有巨大的反作用,在技术开发过程中所出现的新的现象和提出新问题,可以扩展科学研究的领域,技术能为科学研究提供必要的仪器设备。
六度分割理论或小世界理论3I、专业与科研:
科研是通向未来之路科学技术是人类进步的关键动力;科学技术是国家尊严的重要体现;科学技术是国家和民族摆脱自然与社会奴役的必要条件。
海湾战争(零伤亡,可视化)4两伊战争制裁核,高,基I、专业与科研:
科研是通向未来之路5科学精神的内核是“理性”和“创新”。
从事科研的过程,就是不断历练自己“理性创能新力”的过程。
未来的你,无论是想经商、从政或投身科学,“理性”和“创新”都是你不可或缺的,因为:
未来的社会秩序会越来越规范。
凭小聪明就能成功的机会越来越少,另一方面信息爆炸你需要“理性”思维来去伪存真、来发现真正的机会;你需要“创新”的手段来抓住这转瞬即逝的机会。
I、专业与科研专业知识是我们就业时的敲门砖而科学研究是专业知识的源泉I、专业与科研华南理工大学多位本科生在国际顶级学术刊物Nature和Science上发表了多篇论文I、专业与科研I、专业与科研I、专业与科研少年志当存高远卢柯,30岁就被评为博导,38岁就被评为中科院院士。
陶哲轩,21岁获普林斯顿大学博士学位,24岁时便被UCLA聘为授教,31岁获得“菲尔兹奖”。
有人说:
他们都是天才,我们是无法企及的。
但是否能从他们的成就中,感到受一种震撼,一种激励?
人生能有几回搏?
10I、专业与科研:
主动地去了解、参与11我们有这个条件大部分教师都身兼“教学”和“科研”两方面任有务科,研课题和经验。
教师们也希望有勤奋和主动的本科生助其一臂之接触力。
科研对日后发展有益可以开阔视野,增进对专业知识的兴趣。
有助于用更具前瞻性的眼光来进行职业规划。
为今后的深造打下基础。
培养创新能力。
提纲(Outline)I:
简述专业、科研与我们的关系II:
计算机专业的重要科研成果及其意义III:
计算机专业中的典型科研方向IV:
我校计算机科学与技术专业的科研现状V:
科学研究的内涵和外延VI:
我们如何参与科研并从中获益VII:
实例与总结1:
计算机与互联网2:
CAx3:
数字娱乐4:
科学计算及可视化5:
信息安全与电子商务6:
人工智能7:
云计算8:
物联网II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义1:
计算机我们离得开计算机吗II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义蝴蝶效应(TheButterflyEffect)是指在一个动力系统中,初始条件下微小的变化能带动整个系统的长期的巨大的连锁反应。
这是一种混沌现象。
1:
互联网意义:
使信息快速流通、知识高度共享、超越时间和空间的限制II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义2:
CAx计算机辅助X技术CAE,CAD,CAM极大提升了生产效率II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义2.1:
CAECAE(ComputerAidedEngineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度刚、度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。
CAE是CAD的前端技术。
其实更准确的描述应该是:
CAE是CAD的“先行”技术。
在新产品设计周期里,CAD付诸实施之前,CAE已经行动了。
II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义2.2:
CADCAD(ComputerAidedDesign)计算机辅助设计即由计算机帮助工程设计人员进行设计,主要服务于机械、电子、宇航、建筑、纺织、化工等产品的总体设计、造型设计、结构设计、工艺过程设计等环节。
II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义2.3:
CAMCAM(ComputerAidedManufacturing,计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简称数控),是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。
1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。
此后发展了一系列的数控机床,包括称为“加工中心”的多功能机床,能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置,能连续完成锐、钻饺、攻丝等多道工序,这些都是通过程序指令控制运作的,只要改变程序指令就可改变加工过程,数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。
II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义例:
3D打印机(3DPrinters)说得简单一点,3D打印是断层扫描的逆过断程层,扫描是把某个东西“切”成无数叠加的片,3D打印就是一片一片的打印,然后叠加到一起,成为一个立体物体。
3:
数字娱乐意义:
极大丰富了人们的精神文化生活II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义4:
科学计算及可视化意义:
计算机可以通过仿真计算复杂的数学物理模型来造福人类II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义4:
科学计算及可视化II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义核爆炸数值模拟,推断出不同结构与不同条件下核装置的能量释放效应。
压力:
几百万大气压温度:
几千万摄氏度能量在秒级内释放出来。
设计核武器型号,从模型规律、调整各种参数到优选,需计算成百上千次核试验。
LosAlamos实验室要求计算一个模型的上限为-小时。
以天为单位的7天天气预报需要以月为单位的50年气候预测需要以12小时为单位的50年预测56Gflop/s4.8Tflop/s288Tflop/s如果提高网格解析度则计算复杂性将呈8x,16x增加更高的精确预测模型则需要综合考虑大气,海洋,冰川,陆地,加上地球化学等因素千年气候模型分析目前无法对此进行有效计算4:
科学计算:
全球气候模拟大气环流模拟需求解Navier-Stokes方程1分钟时间间隔100个浮点运算/网格点对计算的需求为确保时效需1分钟执行5x1011flops=8Gflop/sII、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义发电用电输电变电配电RTURTURTU数据采集和传输通讯服务器应用服务器电网调度巨型电力系统实时仿真10188nodes1072generators3003loads13499transmissionlines4HVDCsThelargestsimulationmodelinChinaOnecase,seriousfault,10sdynamicprocess;OnItanium21GCPU;Well-knownserialalgorithm;25sconsumedProductionandConsumptionmustbebalanced巨型电力系统实时仿真高性能计算已经成为复杂系统工程的必备手段事务处理的高性能需求Googlequeryattributes150Mqueries/day(2000/second)100countries8.0BdocumentsintheindexDataCenter100,000Linuxsystemsindatacentersaroundtheworld15TFlop/sand1000TBtotalcapability40-801U/2Uservers/cabinet100MBEthernetswitches/cabinetwithgigabitEthernetuplinkGrowthfrom4,000systems(June2000)Datain2004使我们可以放心地进行信息存储、放心地进行网络交易5:
信息安全II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义6:
人工智能意义:
使人们能获得更智能的服务II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义307:
云计算将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度,构成一个计算资源池向用户提供按需服务。
提供资源的网络被称为“云”。
II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义318:
物联网物联网通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位跟、踪、监控和管理。
II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义328:
物联网巨型机说:
“我认为全球大概只需要五台计算机就够了”;PC机说:
“每个家庭的桌面上都应该有一台电脑”;PocketPC说:
“太大了,应该每人口袋里放一台”;WSN说:
“每粒沙子都应该是一台计算机”。
II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义展望计算机科学与技术是开启未来之门的一把金钥匙II、计算机科学与技术专业中的重要科研成果及其意义34提纲(Outline)I:
简述专业、科研与我们的关系II:
计算机专业的重要科研成果及其意义III:
计算机专业中的典型科研方向IV:
我校计算机科学与技术专业的科研现状V:
科学研究的内涵和外延VI:
我们如何参与科研并从中获益VII:
实例与总结计算机科学类计算理论信息与编码理论数据结构与算法编程语言理论并行计算与分布式系统数据库与信息提取计算机技术类人工智能计算机体系结构图形学与可视化信息安全与加密技术科学计算软件工程III、计算机科学与技术专业中的典型科研方向361:
计算理论Intheoreticalcomputerscience,thetheoryofcomputationisthebranchthatdealswithwhetherandhowefficientlyproblemscanbesolvedonamodelofcomputation,usinganalgorithm.Thefieldisidnitvoidtehdreemajorbranches:
automatatheory(自动机理论co)m,putabilitytheory(可计算理论)andcomputationalcomplexitytheory(计算复杂性理论).典型应用案例(用量子计算机来解决NP难问题)NP-completePNPFactoringBQPIII、计算机科学与技术专业中的典型科研方向372:
信息与编码理论InformationtheorywasdevelopedbyClaudeE.Shannontofindfundamentallimitsonsignalprocessingoperationssuchascompressingdataandonreliablystoringandcommunicatingdata.压缩感知或压缩传感(CompressiveSensing)。
该理论指出:
对可压缩的信号可通过远低于Nyquist标准的方式进行数据采样,仍能够精确地恢复出原始信号。
该理论一经提出
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