美国大学CS专业十六大研究方向课程详解

留学美国申请美国大学计算机专业(CS)的学生非常多。美国大学CS专业的研究分支也非常多，不同分支对学生的要求也会不同，因此，学生们要根据自己的条件选择适合自己的研究方向。本文主要对美国大学CS专业十六个分支方向做了详细的阐述，主要是美国计算机专业课程方面的。赵老师参考了计算机四大名校(卡梅、MIT、斯坦福以及加州伯克利)等几个学校的资料，并在就某些细节与相关领域的研究人员作了探讨。  

美国大学CS专业十六个分支方向：

　　体系结构、编译器、并行计算和硬件系统设计 Architecture, Compilers an

　　Parallel Computing/ Harware Systems an Design/VLSI

　　系统与网络Systems an Networking

　　理论与算法Theory an Algorithms

　　人工智能Artificial Intelligence

　　编程语言Programming Languages

　　数据库与信息系统Database an Information Systems

　　图形学与多媒体Graphics an Multimeia

　　人机交互Human-Computer Interaction (HCI)

　　科学计算Scientific Computing

　　信息安全Information Security

　　软件工程Software Engineering

　　生物信息学和计算生物学 Bioinformatics an Computational Biology

　　计算机教育Computers an Eucation

　　计算机工程Computer Engineering

　　计算科学Computational Science

      管理信息系统Management Information System

1、体系结构、编译器、并行计算和硬件系统设计

 Architecture, Compilers an Parallel Computing/ Harware Systems an Design/VLSI

　申请难度：

 

　　由于就业环境的影响，申请热度下降，因为更偏向于理论性的研究，申请者必须具备很强的逻辑电路基础知识，申请的难度也很大，申请者要有这方面的背景， 特别是实际工作经验，是很重要的。

 

　　Course Website ：

 

　　Computer Architecture an Engineering

　　http://inst.eecs.berkeley.eu/~cs152/sp10/

　　Avance Computer Architecture

　　http://www.ece.cmu.eu/courses/18741

　　Parallel Computing

　　http://beowulf.lcs.mit.eu/18.337/inex.html

　　Applications of Parallel Computers

　　http://www.cs.berkeley.eu/~emmel/cs267/

　　

2 、系统与网络

Systems an Networking

　可细分为：

 

　　(1) 网络与分布式系统 (Networking an istribute systems) ：移动通信系统，无线网络协议 (wireless protocols) ， A-hoc 网络，服务质量管理 (Quality of Service management ， QoS) ，多媒体网络，计算机对等联网 (peer-to-peer networking, P2P) ，路由，网络模拟，主动队列管理 (active queue management, AQM) 和传感器网络 (sensor networks) 。

 

　　(2) 操作系统 (Operating system) ：分布式资源管理，普适计算 (ubiquitous computing/pervasive computing) 环境管理，反射中间件 (reflective mileware) ，中间件元级操作系统 (mileware “meta-operating systems”) ，面向对象操作系统设计，允许单个用户与多计算机、对等操作系统服务交互的用户设计，上下文敏感的分布式文件系统，数据中心的电源管理，文件 / 存储系统，自主计算 (autonomic computing) ，软件健壮性的系统支持以及数据库的系统支持。

 

　　(3) 安全 (Security): 隐私，普适计算，无线传感器 (wireless sensors) ，移动式和嵌入式计算机，规范，认证，验证策略， QoS 保证和拒绝服务保护，下一代电话通讯，操作系统虚拟化和认证，关键基础设施系统，例如 SCADA 控制系统和医疗，消息系统，安全网关，可用性安全。

 

　　(4) 实时和嵌入式系统 (Real-time an embee systems) ：开放式实时系统， Qos 驱动的实时调度和通信协议，控制设计和实时调度整合，实时、容错和安全协议整合，网络化器件和智能空间的鲁棒动态实时构架。

 

　　申请难度：

 

　　这个研究方向越来越多的出现在 EE,ECE 专业下 , 不过计算机背景的学生在申请这两个方向的时候仍然具有相当不错的竞争力 ! 网络技术这个方面也有很多的设置在 EE 下边 , 以致于很多 CS 的同学为了这个专业转向 EE 或者 ECE 下边的通信与网络专业。网络虽然现在应用比较广泛，但是奖不太好申。

 

　　Course Website ：

 

　　Computer Networks　http://bnrg.eecs.berkeley.eu/~rany/Courses/CS268.F09/

　　Operating Systems an Systems Programming

　　http://inst.eecs.berkeley.eu/~cs162/sp06/

　　Operating System Design an Implementation

　　http://www.cs.cmu.eu/ ～ 410/

　　Embee System Engineering

http://www.ece.cmu.eu/ ～ ece348/

 

3、理论与算法

Theory an Algorithms

计算机理论研究主要集中在算法和数据结构的设计与分析，以及计算复杂性的研究。具体包括最优化 (optimization) ，计算几何和拓扑 (computational geometry an topology) ，近似算法 (approximation algorithms) ，密码 (cryptography) 和安全计算 (secure computation) ，网络设计 (network esign) ，数据挖掘 (ata mining) ，机器学习 (machine learning) ，有限元网格生成 (finite-element mesh generation) 和自动化软件验证 (automatic software verification) 。

 

　　Course Website ：

 

　　Avance Algorithms

　　http://courses.csail.mit.eu/6.854/current/

　　Efficient Algorithms an Intractable Problems

　　http://inst.eecs.berkeley.eu/ ～ cs170/sp09/

　　Avance Approximation Algorithms

　　http://www.cs.cmu.eu/ ～ anupamg/av-approx/

　　Convex Optimization

　　http://www.stanfor.eu/class/ee364a/

　　

4 、人工智能

Artificial Intelligence

现在比较热，它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。这个领域包含广泛的研究课题，包括知识表示，机器学习， 计算机视觉，推理和机器人等。

 

　　知识表示 (knowlege representation) ：把知识按照一种有利于推理 ( 得出结论 ) 的方式表示出来。

 

　　机器学习 (machine learning) ：自动学习如何识别复杂模式并基于数据作出智能决策。

 

　　计算机视觉 (computer vision) ：使机器自动从图像和视频中提取信息并理解其中包含的视觉概念。

　　推理 (reasoning) ：学习推理的计算模型。

 

　　机器人 (robotics) ：工程学和机器人技术，以及它们的设计，制造，应用和结构配置。

 

　　申请难度：

 

　　人工智能做为当前计算机科学专业下最热门，最有发展前景研究方向， 因此所招收的国际学生多具备很强的学术背景，在该方面有着非常突出表现的人才。

 

　　MASTER 招收的不太多，主要是 PHD 的学生。这个方向更多的强调数据表述及算法方面的知识，学生需具备实力。

 

　　Course Website ：

 

　　Machine Learning

　　http://www.stanfor.eu/class/cs229/

　　Computer Vision

　　http://www.anrew.cmu.eu/course/16-720/

　　Knowlege Representation an Reasoning

　　http://www.cs.berkeley.eu/ ～ russell/classes/cs289/f04/

　　Artificial Intelligence

　　http://inst.eecs.berkeley.eu/ ～ cs188

　　Introuction to Robotics

　　http://www.cs.cmu.eu/afs/cs.cmu.eu/acaemic/class/16311/www/current/

　　

5 、编程语言

Programming Languages

该领域的研究包括计算机语言的设计与实现，其目标是同时提高开发人员的开放效率和软件质量。包含如下一些课题：

 

　　(1) 程序语言设计和实现 (Programming Language Design an Implementation) ：编译器优化 (Compiler optimization) ，语义 (Semantics) ，即时编译器 (JIT complier) ，域特定语言 (DSL ： Domain-specific languages) 。

　　(2) 编程环境和工具 (Programming Environments an Tools) ：监控 (Monitoring) ，程序员搜索引擎 (Programmer search engines) ，基于模型的设计 (Moel-base esign) 。

　　(3) 程序分析和验证 (Program Analysis an Verification) ：模型检测 (Moel checking) ，静态和动态分析 (Static an ynamic analysis) ，定理证明 (Theorem proving) ，实时系统的任务调度分析 (Scheulability analysis for real-time systems) 。

 

　　申请难度：

 

　　国际学生申请最热衷的方向。录取的名额较多，招生量较大，竞争激烈程度一般。通常这个方向研一入学时 funing 不多，但第二年后的钱就会比较充裕。

 

　　Course Website:

 

　　Programming Languages an Compilers

　　http://inst.eecs.berkeley.eu/ ～ cs164/sp10/

　　Programming Languages

　　http://www.psrg.csail.mit.eu/6821/

　　Compiler Design

　　http://www.cs.cmu.eu/~fp/courses/15411-f08/

　　

6 、数据库与信息系统

Database an Information Systems

　　包括以下研究内容：

 

　　(1) 数据库 (Database) ：数据模型，数据查询、集成，各种数据库系统的设计、实现等。

　　(2) 数据挖掘 (Data Mining) ：从数据中提取模式的处理过程。它在很多领域有广泛的应用，例如市场营销、监测、入侵检测和科学发现。数据挖掘和机器学习很相关，但是数据挖掘更关注实际应用。

　　(3) 信息检索 (Information Retrieval) ：研究如何提取各种媒体 ( 文本、音频、视频等，目前的研究以文本居多 ) 中的信息，同时还搜索与之关联的数据库和万维网。

　　(4) 自然语言处理 (Natural language processing) ：构建一种可以分析、理解和生成自然语言的计算机系统。研究课题包含自动摘要 (automatic summarization) ，语篇分析 (iscourse analysis) ，机器翻译 (machine translation) ，命名实体识别 (name entity recognition) ，自然语言生成 (natural language generation) 和语音识别 (speech recognition) 等。

 

　　Course Website ：

 

　　Implementation of Database Systems

　　http://sites.google.com/a/cs.berkeley.eu/cs286-sp09/

　　Database System Principles

　　http://www.stanfor.eu/class/cs245/

　　Data Mining

　　http://infolab.stanfor.eu/ ～ ullman/mining/2009/inex.html

　　Information Retrieval an Web Search

　　http://www.stanfor.eu/class/cs276/

　　Information Retrieval

　　http://boston.lti.cs.cmu.eu/classes/11-741/

　　Natural Language Processing

　　http://www.stanfor.eu/class/cs224n/

　　Algorithms for NLP

　　http://www.cs.cmu.eu/afs/cs.cmu.eu/project/cmt-55/lti/Courses/711/www/

　　

7 、图形学与多媒体

Graphics an Multimeia

图形学的研究包含对自然景象的建模和动画生成 (moeling an animation of natural phenomena) ，计算拓扑学 (computational topology) ，图形硬件的使用 (graphics harware utilization) ，渲染 (renering) ，网格处理和简化 (mesh processing an simplification) ，形状建模 (shape moeling) ，曲面参数化 (surface parameterization) 和可视化处理 (visibility processing) 等。

 

　　多媒体研究包括图像处理 (image processing) ，视频处理 (vieo processing) ，音频分析 (auio analysis) ，文本检索和理解 (text retrieval an unerstaning) ，数据挖掘和分析，以及数据融合 (ata fusion) 。因为多媒体数据包含不同格式的数据 ( 如文本，音频，视频 ) ，所以它的研究包含很多不同领域的技术和理论。

 

　　申请难度：

 

　　申请这个方向，需要掌握计算机制图，计算机成像的一些基本工具及原理，但这通常往往不足以满足录取的要求，因为这种应用性极强的方向更多的强调经验 , 所以本科学生要谨慎选择 ~

 

　　Course Website ：

 

　　Computer Graphics

　　http://vis.berkeley.eu/courses/cs184-fa10/wiki/inex.php/Main_Page

　　Avance Computer Graphics

　　http://www.cs.cmu.eu/~james/15-864/inex.html

　　Topics in Computer Graphics

　　http://www.graphics.stanfor.eu/courses/#cs448

　　Multimeia Communications: Coing, Systems, an Networking

　　http://www.ece.cmu.eu/ ～ ece796/