计算科学庞大体系

在阅读了赵致琢先生撰写的《计算科学导论》后，我体会到这门课程很好地发挥了先导性入门性课程的作用，以计算科学为母题，介绍了它的庞大分支与复杂体系，高度概括地向计算机类专业学生简明而细节地介绍了专业学习内容，这相当于在我们的思维中植入了一张学习内容拓扑图，使我们对正在学习什么、将要学习什么、正处于计算机学习的哪一层次有了更清晰的认知。下面基于对课程内容的总结，我绘制了一张思维导图，以展现该庞大体系。

计算科学

• 起源
  • 数学
    • 历史渊源
      • 丢番图方程、费马大定理
    • 第一次数学危机
      • 可数（有理数）
      • 不可数（无理数与超越数）
    • 集合论
      • 康托尔
      • 罗素悖论
        • 第三次数学危机
      • ZF公理化集合论
    • 公理体系
      • 欧氏几何五条公理
      • 希尔伯特公理体系
    • 可计算性问题
      • 不完备
        • 哥德尔不完备定理
        • 计算机系统的不完备性
      • 可计算理论
  • 物理
    • 现代科技三大板块
      • 物质到材料
        • 无明显断层
        • 物质
          • 弦理论
            • 基本粒子
            • 基本作用力
            • 原子
        • 材料
          • 化学与材料工程
          • 机械
          • 电气
      • 物质到生命
        • 自成体系，多宏观经验总结，少严密微观过程
        • 生物学
        • 医学
        • 农学
        • 营养学
      • 生命到思维
        • 统称社会科学，依赖宏观经验总结
        • 心理学
        • 社会学
        • 政治学
        • 经济学
        • 教育学
        • 宗教文化
• 内容
  • 逻辑与计算
    • 计算模型与二进制
    • 算法、过程与程序
    • 并行计算机、通道与并行计算
    • 高性能计算
  • 语言
    • 机器指令与汇编语言
    • 高级语言、程序设计技术与方法
  • 硬件
    • 计算机组织、器件与体系结构（计算机原理与设计、体系结构）
  • 软件
    • 软件基础（系统软件与应用软件、高级语言、数据结构、程序设计、编译原理、数据库原理、操作系统原理、软件工程）
    • 软件开发方法学（并行与分布式计算机系统、智能计算机系统）
  • 计算机应用
    • 计算机应用基础（算法基础、程序设计、数据结构、数据库基础、微机原理与接口技术）
    • 计算机基本应用技术（数值计算、计算机图形学、图像处理与模式识别网络、多媒体、计算可视化与虚拟现实、人工智能）
  • 分支学科
    • 物理
      • 数字逻辑与集成电路
    • 数学
      • 构造性数学基础（数理逻辑、代数系统、图论、集合论）
      • 计算的数学理论（计算理论、高等逻辑、形式语言与自动机、形式语义学）
• 前景
  • 新一代计算机体系结构
    • 神经元计算
    • 计算机设计与制造
    • 网络与通信技术
    • 大容量存储设备研究
    • 容错理论
    • 算法理论
    • 计算机模型内容
  • 并行与分布式软件开发方法学研究
    • 数理逻辑
    • 计算理论、算法理论
    • 形式语义学
    • 高级语言与程序设计理论
    • 软件工程、系统软件设计
  • 人工智能理论及应用
    • 数理逻辑
    • 高等逻辑
    • 算法理论
    • 知识工程
    • 神经元计算
    • 人工智能高级语言、人工智能程序设计
  • 计算机应用关键技术
    • 重点方向
      • 计算可视化、虚拟现实
      • 演化计算
      • 计算几何
      • 科学计算
    • 辅助方向
      • 数据库技术
      • 计算机图形学
      • 自然语言处理、机器翻译
      • 模式识别、图像处理