美国计算机科学硕士专业通常有哪些专攻方向

通过对不同院校CS研究方向的考察，我们可以将这些方向归纳为几个主要领域。

一、专业概述

计算机科学是一门研究计算机及其周围各种现象和规律的科学，涉及计算机系统结构、程序系统、人工智能和计算本身性质的问题。在院系设置上，计算机科学主要设置在独立的计算机学院，也有一些项目设置在工程学院或文理学院下。这些项目的目标是培养学生熟练掌握计算机理论的研究与应用，并为信息安全等相关行业提供高素质的计算机人才。

硕士课程通常需要完成30-45个学分，包括必修和选修课程。

二、必修课程

必修课程包括数据结构、计算机体系结构、算法基础、编程语言和计算导论等，这些都是深化计算机科学理论和实践知识的重要课程。

三、专攻方向

1. 系统与网络：这个方向主要关注计算机系统和网络的设计、优化和安全。学生可以选择研究操作系统、分布式系统、网络安全或网络协议等课题。
   
   
2. 人工智能与机器学习：这个方向聚焦于人工智能和机器学习的理论、算法和应用。学生可以选择研究机器学习算法的设计与优化，或是在自然语言处理、计算机视觉等领域的具体应用。
   
   
3. 软件工程：软件工程是关注软件开发、维护和管理的学科。学生可以选择研究软件开发方法、软件质量保证、程序语言设计等课题。
   
   
4. 数据科学与大数据技术：这个方向专注于大数据的存储、处理和分析技术。学生可以选择研究数据挖掘算法、数据可视化技术或大数据在各领域的应用。
   
   
5. 嵌入式系统与物联网：这个方向关注嵌入式系统和物联网的设计与开发。学生可以选择研究嵌入式系统的硬件和软件设计，以及物联网在智能家居、智能交通等领域的应用。
   
   
6. 游戏设计与开发：这个方向专注于游戏设计和开发的技术与实践。学生可以选择研究游戏引擎开发、游戏策划或虚拟现实技术在游戏中的应用。
   
   
7. 计算机视觉与机器感知：这个方向关注计算机如何“看”和理解世界。学生可以选择研究图像处理算法、计算机视觉在机器人导航、医学图像分析等领域的应用。
   
   
8. 云计算与分布式系统：这个方向专注于云计算和分布式系统的设计与优化。学生可以选择研究云存储技术、分布式数据库系统或云计算在各行业的应用。
   
   
9. 数据库系统：这个方向关注数据库的设计、优化和管理。学生可以选择研究数据库查询处理算法、数据仓库技术或大数据存储与管理技术等课题。
   
   
10. 软件安全：这个方向专注于软件安全技术的研发与应用。学生可以选择研究软件漏洞挖掘、恶意软件分析或安全协议设计等课题。
    
    

    系统与网络System and Network：

    学习内容：
    计算机网络是通过通信设备和线路将地理位置不同但功能独立的多个计算机系统连接起来，并使用功能完善的网络软件实现硬件、软件和资源共享以及信息传递的系统。简单来说，它是连接两台或多台计算机进行通信的系统。
    该分支方向主要学习网络基础理论、拓扑结构、相关组成硬件、传输媒体（如光导纤维、同轴电缆、双绞线有线传输、卫星传输、红外线传输、激光传输、无线电波等无线传输），以及各种网络协议。
    
    

    应用实例：
    大家比较熟悉的系统与网络应用之一是苹果的闭环系统中的AirDrop（隔空投送）功能。AirDrop的跨设备传送需要Wi-Fi。人们通常处于具有中心节点的Wi-Fi网络中，网络中的节点通过中心节点交换信息以了解对方的状态。
    而AirDrop和蓝牙类似，设备运行在一个去中心的ad-hoc无线网络中。在AirDrop中，系统首先会扫描附近支持AirDrop的设备，然后通过Wi-Fi建立安全的ad-hoc连接，再通过Finder的图形界面显示发现到的设备，接下来用户可以发送和接受文件。
    但要注意的是，AirDrop功能仅适用于苹果设备，这充分体现了苹果利用自有封闭操作系统和一些网络协议实现文件和信息共享的特色。
    
    

    研究课题：
    网络方面的研究课题涵盖了网络协议和安全服务的整个开发周期，包括设计、具体细节、验证、测试、性能分析、执行和性能调整等方面。

    热门程度：
    从学习内容可以看出，系统与网络是计算机科学分类下非常老牌的专业方向，从计算机系统的建立之初就开始了相关研究，其应用范围也非常广泛。然而，需要注意的是，虽然该方向的应用范围很广，但涉及到计算机联机的地方都会使用到这一块的知识。
    有趣的是，在专业排名前76的计算机科学学校中，有73所学校开设了该研究方向，开设率高达96%。从已经在读的中国计算机科学学生的研究方向情况来看，该方向也是最热门的方向之一。相关就业职位包括系统管理员、系统工程师和网络工程师等。
    
    

    人工智能与机器人：

    该领域专注于研究如何制造出能够模拟人类智能活动的智能机器或系统。随着人工智能技术的逐渐成熟，机器人在生产和生活过程中扮演着越来越重要的角色。例如，Siri等语音助理可以完成人机交互这一复杂的任务，但研究人员仍面临着如何让机器人更好地理解人类语言和行为动机的挑战。

    人工智能作为计算机科学的一个分支，其研究领域广泛，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。随着人工智能技术的需求增加，许多计算机科学学校都开设了该研究方向，其热门程度非常高。根据LinkedIn发布的报告，过去3年全球人工智能领域的人才需求增长了8倍，而中国每年的缺口达到百万。

    合适的就业岗位包括科研机构研究员、软硬件开发人员和高校讲师等。国内产业升级和IT行业转型也带来了大量的就业机会，例如工业和机器人、智能机器人与可穿戴设备的研发等。
    
    

    计算机隐私与安全：

    该领域的主要任务是保护计算机与网络免于滥用和干扰。随着网络的发展，计算机攻击的形式也在不断变化。除了防御攻击外，信息安全技术还增加了更多应用，如过滤垃圾邮件和防止身份盗用等。

    许多计算机科学学校都开设了该研究方向，其热门程度较高。由于网络复杂性和信息安全的敏感性，政府、银行和证券等行业对信息安全人才的需求迫切。从择业范围来看，计算机隐私与安全已经从网络安全扩展到应用安全、数据安全和系统安全的全面支撑。新兴的安全产品和服务也为毕业生提供了广泛的就业机会。
    
    

以上只是美国计算机科学硕士专业中一些常见的专攻方向，实际上还有很多其他细分领域和研究方向可供选择。在选择专攻方向时，建议考虑自己的兴趣爱好和个人职业规划，以便在学术和职业领域取得更好的发展。