美国计算机科学专业简介（二）

生物信息学与计算生物学（bioinformatics an computational biology）

人类基因工程的完成对现代生物学中的新型计算和理论工具提出了新的要求。这些计算和理论工具对于分析，理解和控制生命的具体信息都是至关重要的。生物信息学与计算生物学在此历史背景下应运而生。此方向属新兴的研究，主要是利用应用数学，信息学，统计学与计算机科学的方法来研究生物学的问题，因此也需要从事此方向学习和研究的学生有较强的数学和统计背景。目前来说研究方法包括对生物学数据的搜索（收集和筛选），处理（编辑，整理，管理和显示）及利用（计算和模拟）。 本方向通过研究高效鲁棒的生物计算模拟算法，以及应用数据挖掘，机器学习，自然语言处理和信息检索等方法来分析和挖掘各类生物数据。 

算法（algorithm）

广义上面的算法是指为解决一个问题而采取的方法和步骤，而 cs 下的算法则是指计算机为了解决某一个问题或者完成某一个任务的一系列清晰的指令。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。现代的算法理论主要的研究目的在于如何开发出更加效率的算法，研究相关的算法的设计方法与实现技术。

 计算机理论（computer theory）

计算机理论是为计算机科学的发展与研究提供理论基础的一门学科。这个课程的学习涉及到 cs 的核心课题，归纳起来涵盖了可计算性、文法与自动机、逻辑学、复杂性及语义学等 5 个部分，涉及到可计算性理论、形式语言、逻辑学与自动演绎、可计算复杂性和编程语言的语义等内容，并学习和研究这些内容之间的联系。 

科学计算（scientific computing）

科学计算，又称为计算科学，它的主要学习内容和研究领域是通过构建数学模型 ﹙mathematical moels﹚ 以及数值解法 ﹙numerical solution﹚ 的技术，通过计算机来分析和解决科学、社会科学以及工程问题。在实际的应用中，科学计算经常用于计算机仿真以及其它各种问题的数学计算，包括数值模拟、模型拟合与数据分析以及最优化计算等等。数值分析（ numerical analysis ），是科学计算专业方向中所会应用到的核心方法。 

软件工程（software engineering）

软件工程是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它的目标是在时间、资源、人员这 3 个主要限制条件下构建满足用户需求的软件系统，包括提高软件质量设计新的形式与结构、开发新的科技以降低软件系统的成本、提高软件的正确性与实用性。软件工程的关注点是如何为用户创造价值。在学习内容方面它涉及到程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面。 

计算机体系结构（computer architecture）

计算机体系结构主要学习与研究计算机的结构和功能，以及它们在电子技术方面的应用。抽象来说，计算机体系结构是一个系统在其所处环境中最高层次的概念；它确定了一台计算机硬件和软件之间的衔接。具体地说计算机体系结构指的是计算机系统设计的观念与架构。它确定了一台计算机设计的部件、部件功能以及部件间接口。以常见的冯 · 诺伊曼设计为例，体系结构设计包括了：指令集、微体系结构、数据表示、寻址方式、寄存器定义、指令系统、异常机制、机器工作状态的定义和切换、输入输出结构等。 

人机交互（human computer interaction）

人机交互，简称 hci ，是一门研究人、计算机以及彼此相互影响的学科。人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。它包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。它通常被认为是计算机科学、行为科学、设计及其他相关领域研究的交叉学科。与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。 

计算机教育（ computers an eucation ）

本领域研究如何教授计算机科学以及如何将计算机应用到教育中。 

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