计算机科学专业：从理论到实践的全方位探索

计算机科学专业的定义：

计算机科学是研究算法过程和计算机器的学科。作为一门学科，计算机科学涵盖了从算法、计算和信息的理论研究到在硬件和软件中实现计算系统的实际问题等一系列主题。与电气和计算机工程师不同，计算机科学家主要处理软件和软件系统；这包括它们的理论、设计、开发和应用

计算机科学是研究算法过程和计算机的学科。作为一门学科，计算机科学涵盖了从算法、计算和信息的理论研究到在硬件和软件中实现计算系统的实际问题等一系列主题。与电气和计算机工程师不同，计算机科学家主要研究软件和软件系统；这包括它们的理论、设计、开发和应用。

2.计算机专业分类

在美国，计算机科学主要分为计算机科学和计算机工程两大类。计算机科学是研究计算机及其周围各种现象和规律的科学，也就是研究计算机系统结构、程序系统、人工智能以及计算本身的性质和问题的学科。计算机工程侧重于电子计算机技术的应用层面，很少应用自然科学中的统计学、数学、物理学理论。在大多数美国学校，计算机工程和电子工程EE是合在一起的计算机专业介绍，一般叫ECE（电子与计算机工程）系。

有些美国大学有单独的计算机系，有的EE和CS在同一个系，比如MIT，UC Berkeley，Northeastern U等；有些CS和CE在一起，比如U Washington Seattle，UC San Diego，Penn State等。

1. 计算机科学（CS）

计算机科学包括两个方面，一方面是理论：计算复杂性理论、计算机语言理论、算法理论等都是研究问题；另一方面是应用：计算机图像处理、人机交互、程序设计等，用来解决实际问题。我们都知道，计算机和网络现在还在爆发式增长，这个学科推动着人类未来的发展。比如Google、Facebook的崛起，说明社会资源和财富在不断向这个行业集中，毕业生的前途自然是不可限量的。所以报考这个专业的竞争极其激烈。具体研究方向如下：

1）人工智能

u研究内容：机器人、人机交互、生化计算等。

典型课程：人工智能理论、机器学习、人机交互、计算摄影学、神经系统建模、计算机视觉等。

u课程评价：侧重于机器人自动化、问题建模与求解，需要一定的数学和电子电路基础，对编程和动手能力要求较高

u就业方向：NASA、丰田等大型研发公司各类相关实验室

2）计算机编程

u研究内容：编程语言技术、智能信息系统、自然语言处理（NPL）、机器翻译等。

典型课程：算法、计算机语言设计和统计、机器学习（文本挖掘）、对话处理、信息检索

u课程评价：编程语言设计与应用课程较多，完全偏向代码设计和实验，不需要学习太多计算机硬件知识，实验课程较多。

u国内外对比：我国在代码应用方面的研究比较完善和先进，但在程序设计语言的创新和设计方面还远远落后。

u就业方向：各大计算机软件公司、博士点、科研院所等。

3）软件工程

u研究内容：大数据及扩展、计算机建模与仿真、软件项目的组织、合作与协调、需求工程、软件结构质量与安全、软件开发工具、嵌入式系统等。

典型课程：软件开发、嵌入式系统工程、软件安全工程、软件项目管理、软件风险管理等。

u课程评价：不仅面向计算机程序的设计，还融入了整个软件生命周期的管理，注重软件技术的管理和领导。

u中外对比：我国倾向于将软件工程作为二级学科单独设立学院，借鉴美国的教学经验，开设软件与管理相结合的课程，美国的软件工程研究代表着世界软件发展的潮流。

u就业去向：各大顶级软件公司的研发或管理岗位非常抢手。

4）计算机生物学

u研究内容：应用软件与计算机技术创造生物技术、医药与健康领域的创新解决方案；利用数据挖掘、信息检索、机器学习、机器翻译、计算语言学等技术引领生物技术的转化。

典型课程：大数据系统、生物技术软件方法、应用机器学习、生物建模和模拟的计算方法、生物研究自动化等。大多数课程提供跨校合作。

u课程评价：必须对各种CS研究技术有非常深入的理解和应用，对创新思维和研究能力要求非常高。

u与国外比较：我国计算生物学教育还很不完善，研究和实际操作能力与美国相应专业还存在差距。

u就业去向：各大计算机公司，相当一部分学生自主创业，成立生物计算机公司。

2. 计算机工程 CE (计算机工程)

计算机工程是理工科中最受欢迎的专业之一。主要研究计算机处理器、多处理器通信设计、网络设计和存储器系统，侧重于硬件设计以及与软件和操作系统交互的性能。例如：多处理器光互连网络通信技术、实时嵌入式系统（多媒体数据流处理）、分布式数据和大规模存储系统，以提高计算机的可靠性和工作效率。

计算机工程侧重于电子计算机技术的应用，很少将数学、统计学、自然科学中的物理理论应用到其中。在大部分美国学校，EE和计算机工程是合二为一的。从专业学习的角度看，虽然研究生最后获得的是EE和CE的学位计算机专业介绍，但是很多研究方向都是非常跨学科的，不能简单的说属于计算机或者电子领域。和CS有些区别，计算机科学更偏向理论，而计算机工程更偏向硬件，所以后者更看重申请者的研究背景或者实践经验，而有些CS学校并不要求申请者有实验室研究经验。

3. 电气与计算机工程（ECE）

uConnection：CS和EE都是基础工程学科，很多学校把CS归在EE下，基础学科和理论知识是相通的，本科阶段CS和EE的基础学习课程通常有很多重叠。

u区别：（宏观）EE更偏向硬件，在物理层面，而CS更偏向软件，在物理层面。（微观）EE比较有代表性的研究方向有电磁学、电路设计、控制电路、微机电系统、电力系统、通信系统等。CS的研究方向比较多，一般都是跟代码、上层设计相关。