第8章 计 算 计算机科学技术的研 科 》在各领的应用 论
计 算 机 科 学 技 术 导 论 计算机科学技术的研究 范畴及在各领域的应用 第 8 章
本章主要内容 第一节计犷机科学技术的研究范 计 第二节计犷机在科学研究中的应用 第三节计算机在教育、数学中的应用 算机科学技术导论 第四节计犷机在制造业的应用 第五节讣算机在商业、银行、证券业中的应用 第六节计犷机在交通运輸业中的应用 第七节计算机在医学中的应用 第八节计犷机在办公自动化中的应用
计 算 机 科 学 技 术 导 论 本章主要内容 第一节 计算机科学技术的研究范畴 第二节 计算机在科学研究中的应用 第三节 计算机在教育、教学中的应用 第四节 计算机在制造业的应用 第五节 计算机在商业、银行、证券业中的应用 第六节 计算机在交通运输业中的应用 第七节 计算机在医学中的应用 第八节 计算机在办公自动化中的应用
81计算机斛学术的研究范暗 计算机科学主要的研究范畴包括计算机理论、计 算机硬件、计算机软件、计算机网络及计算机应用等。 计1理论的究的容 箕离散数学:主要研究数理逻辑、集合论、近似代数和图论等。 科算法分析理论:主要研究算法设计和分析中的数学方法与理论。 学形式语言与自动机理论:研究程序设计语言及自然语言的形式化定 义、分类、结构等,研究识别各类语言的自动机模型及其相互关系 导程序设计语言理论:运用数学和计算机科学的理论研究程序设计语 论言的基本规律。 程序设计方法学:研究编制高质量程序的各种程序设计规范化方法, 并研究程序正确性证明理论等
计 算 机 科 学 技 术 导 论 8.1 计算机科学技术的研究范畴 计算机科学主要的研究范畴包括计算机理论、计 算机硬件、计算机软件、计算机网络及计算机应用等。 1 计算机理论的研究内容 离散数学：主要研究数理逻辑、集合论、近似代数和图论等。 算法分析理论：主要研究算法设计和分析中的数学方法与理论。 形式语言与自动机理论：研究程序设计语言及自然语言的形式化定 义、分类、结构等，研究识别各类语言的自动机模型及其相互关系。 程序设计语言理论：运用数学和计算机科学的理论研究程序设计语 言的基本规律。 程序设计方法学：研究编制高质量程序的各种程序设计规范化方法， 并研究程序正确性证明理论等
份视硬佛的研份第佛的研 究容 究闷容 计 算机科学技术导论 元器件与存储介质 程序设计语言的设计 微电子技术 数据结构与算法 程序设计语言翻译系统 计算机组成原理 操作系统 计算机体系结构 数据库系统 微型计算机技术 算法设计与分析 软件工程学 可视化技术
计 算 机 科 学 技 术 导 论 计 算 机 硬 件 的 研 究 内 容 元器件与存储介质 微电子技术 计算机组成原理 计算机体系结构 微型计算机技术 计 算 机 软 件 的 研 究 内 容 程序设计语言的设计 数据结构与算法 程序设计语言翻译系统 操作系统 数据库系统 算法设计与分析 软件工程学 可视化技术
设第圆络的研說第应用的研 究容 究容 计 算 机网络结构 软件开发工具 科数据通信与网络协议 完善既有的应用系统 学 技网络服务 开拓新的应用领域 网络安全 人一机工程 论 反回
计 算 机 科 学 技 术 导 论 计 算 机 网 络 的 研 究 内 容 网络结构 数据通信与网络协议 网络服务 网络安全 计 算 机 应 用 的 研 究 内 容 软件开发工具 完善既有的应用系统 开拓新的应用领域 人—机工程 返回
8.2计算机在学研宽中的用 科学研究是计算机的传统应用领域。主要用来进行科技文献的存储与查 询、仿真计算、虚拟现实、复杂现象的跟踪与分析以及知识发现等 计算机仿真技术 算1、定义:仿真就是应用计算机对复杂现实系统经过抽象和简化形成系统模型, 然后在分析的基础上运行此模型,从而得到系统一系列的统计性能 科2、优势:缩短决策时间,避免资金、人力和时间的浪费。可以重复进行,优 学化实施方案,具有很高的科学研究价值和巨大的经济效益。 技3、应用:首先由于仿真技术在应用上的安全性,使得航空、航天、核电站等 木成为仿真技术最早的和最主要的应用领域。特别是在军事领域,新型的武器 导系统、大型的航空航天飞行器在其设计、定型过程中,都要依靠仿真试验进 论行修改和完善。其次从仿真的经济性考虑,由于仿真往往是在计算机上模拟 现实系统过程,并可多次重复运行,使得其经济性十分突出。采用模拟器培 训工作人员,经济效益和社会效益也十分明显。另外,从环境保护的角度考 虑,仿真技术也极具价值,如现代核试验多是在计算机上仿真进行
计 算 机 科 学 技 术 导 论 8.2 计算机在科学研究中的应用 科学研究是计算机的传统应用领域。主要用来进行科技文献的存储与查 询、仿真计算、虚拟现实、复杂现象的跟踪与分析以及知识发现等。 一、计算机仿真技术 1、定义：仿真就是应用计算机对复杂现实系统经过抽象和简化形成系统模型， 然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。 2、优势：缩短决策时间，避免资金、人力和时间的浪费。可以重复进行，优 化实施方案，具有很高的科学研究价值和巨大的经济效益。 3、应用：首先由于仿真技术在应用上的安全性，使得航空、航天、核电站等 成为仿真技术最早的和最主要的应用领域。特别是在军事领域，新型的武器 系统、大型的航空航天飞行器在其设计、定型过程中，都要依靠仿真试验进 行修改和完善。其次从仿真的经济性考虑，由于仿真往往是在计算机上模拟 现实系统过程，并可多次重复运行，使得其经济性十分突出。采用模拟器培 训工作人员，经济效益和社会效益也十分明显。另外，从环境保护的角度考 虑，仿真技术也极具价值，如现代核试验多是在计算机上仿真进行
二、虚拟舰实术 1.虛拟现实技术的基本类型 是一种高度逼真地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的人机界 计面技术,按其功能不同,可分成三种类型。 算 (1)沉浸型虚拟现实系统。是一套比较复杂的系统。使用者必须头 机戴头盔、手带数据手套等传感跟踪装置,才能与虚拟世界进行交互 科优点是用户可完全沉浸到虚拟世界中去,缺点是系统设备价格昂贵, 学难以普及推厂 (2)简易型虚拟现实系统。由一台普通的计算机系统组成,使用者 术通过键盘、鼠标便可与虚拟环境进行交互。特点是结构简单、价格低 廉,易于普及推广,是一套经济实用的系统 (3)共享型虚拟现实系统。是利用远程网络,将异地的不同用户联 结起来,共享一个虚拟空间,多个用户通过网络对同一虚拟世界进行 观察和操作,达到协同工作的目的
计 算 机 科 学 技 术 导 论 二、虚拟现实技术 1．虚拟现实技术的基本类型 是一种高度逼真地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的人机界 面技术， 按其功能不同，可分成三种类型。 （1）沉浸型虚拟现实系统。是一套比较复杂的系统。使用者必须头 戴头盔、手带数据手套等传感跟踪装置，才能与虚拟世界进行交互。 优点是用户可完全沉浸到虚拟世界中去，缺点是系统设备价格昂贵， 难以普及推广。 （2）简易型虚拟现实系统。由一台普通的计算机系统组成，使用者 通过键盘、鼠标便可与虚拟环境进行交互。特点是结构简单、价格低 廉，易于普及推广，是一套经济实用的系统。 （3）共享型虚拟现实系统。是利用远程网络，将异地的不同用户联 结起来，共享一个虚拟空间，多个用户通过网络对同一虚拟世界进行 观察和操作，达到协同工作的目的
2.虚拟现实系统的组成 虚拟显示系统通常由3个子系统构成: 视觉子系统,提供的信息使参与者可以感知环境及其变化; 计听觉子系统,给参与者一个覆盖360度球体的声音环境,从而可以增强 算虚拟环境的真实性; 科触觉子系统,可以使参与者能够感觉到物体的运动阻力、表面纹理、 材质和弹性等 技3.虛拟现实技术的应用 虚拟现实技术广泛地应用于各个领域,科学研究与实验、教育与培 论训、制造、建筑、艺术娱乐、遥控操作、城市规划等。尽管目前虚拟 现实系统的硬件设备还比较昂贵,虚拟现实技术尚未能普及。但是, 随着虚拟现实技术的不断发展和完善,以及硬件设备价格的不断降低, 我们相信,虚拟现实技术以其自身强大的优势和潜力,最终会在许 领域广泛应用并发挥其重要作用
计 算 机 科 学 技 术 导 论 2．虚拟现实系统的组成 虚拟显示系统通常由3个子系统构成： 视觉子系统，提供的信息使参与者可以感知环境及其变化； 听觉子系统，给参与者一个覆盖360度球体的声音环境，从而可以增强 虚拟环境的真实性； 触觉子系统，可以使参与者能够感觉到物体的运动阻力、表面纹理、 材质和弹性等。 3．虚拟现实技术的应用 虚拟现实技术广泛地应用于各个领域，科学研究与实验、教育与培 训、制造、建筑、艺术娱乐、遥控操作、城市规划等。尽管目前虚拟 现实系统的硬件设备还比较昂贵，虚拟现实技术尚未能普及。但是， 随着虚拟现实技术的不断发展和完善，以及硬件设备价格的不断降低， 我们相信，虚拟现实技术以其自身强大的优势和潜力，最终会在许多 领域广泛应用并发挥其重要作用
三、文件存储与检索系统 科技文献的检索与查询是开展科学研究工作的先导。在进行 计 任何一项科学研究工作之前都必须对该课题国内外的研究状况 有一个全面、深入的了解,这样才能够继承前人所取得的成果 算机科学技 避免花费无谓的精力去重复做他人已经做过的工作或者重蹈他 人已经失败的覆辙 在信息化的社会中,科技文献正在以爆炸性的速度急剧地 木增加。据统计,目前全世界每年发表的科技论文多达500万篇 以上、科学杂志已达数十万种、每天约有近百亿信息单元的信 论 息量在网上传递,如此庞大的信息量,只有依靠计算机来检索 和存储才能进行正常有效的科学研究和科技成果的交流。 返回
计 算 机 科 学 技 术 导 论 三、 文件存储与检索系统 科技文献的检索与查询是开展科学研究工作的先导。在进行 任何一项科学研究工作之前都必须对该课题国内外的研究状况 有一个全面、深入的了解，这样才能够继承前人所取得的成果、 避免花费无谓的精力去重复做他人已经做过的工作或者重蹈他 人已经失败的覆辙。 在信息化的社会中，科技文献正在以爆炸性的速度急剧地 增加。据统计，目前全世界每年发表的科技论文多达500万篇 以上、科学杂志已达数十万种、每天约有近百亿信息单元的信 息量在网上传递，如此庞大的信息量，只有依靠计算机来检索 和存储才能进行正常有效的科学研究和科技成果的交流。 返回
85计算机在激育、学中的粒谓 校园网建设 主要包括以下几个方面: 1.信息中 计 般由资源服务器、web服务器、数据库系统及主干交换机等构成。它负 算责整个校园网的信息交换与保障网络的正常运作。 科2·多媒体教室 学多媒体教室是指配有多功能投影系统的教室。多功能投影系统是以计算机 技为核心的,包括多媒体投影机、录像机、影碟机、视频展示台、功率放大 术器、大屏幕和视听演示系统等设备。它可与校园网或闭路电视系统相连, 导同时计算机还能供讲课者使用,用于演讲、学术报告、课件演示等。 论3.计算机网络教室 计算机网络教室是指计算机教室连成的局域网,教学内容直接从网络上发 布。这类教室主要用于信息技术课教学,学生上机练习以及其它课程的辅 助学习等
计 算 机 科 学 技 术 导 论 8.3 计算机在教育、教学中的应用 一、校园网建设 主要包括以下几个方面： 1．信息中心 一般由资源服务器、web服务器、数据库系统及主干交换机等构成。它负 责整个校园网的信息交换与保障网络的正常运作。 2．多媒体教室 多媒体教室是指配有多功能投影系统的教室。多功能投影系统是以计算机 为核心的，包括多媒体投影机、录像机、影碟机、视频展示台、功率放大 器、大屏幕和视听演示系统等设备。它可与校园网或闭路电视系统相连， 同时计算机还能供讲课者使用，用于演讲、学术报告、课件演示等。 3．计算机网络教室 计算机网络教室是指计算机教室连成的局域网，教学内容直接从网络上发 布。这类教室主要用于信息技术课教学，学生上机练习以及其它课程的辅 助学习等