美国计算机专业简析之计算机理论与科学算法

 
                     美国计算机专业简析之理论与科学计算
 
一、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。
   其研究的主要课题包括：算法，算法学与复杂性理论，可计算性理论，自动机理论，形式语言理论，编程语言理论，矩阵计算，计算几何学（包括孔斯曲面等，与计算机图形学交叉），定理证明，量子信息理论，组合算法，并行编程，时间安排理论（Scheduling theory），并行算法，形式化方法（formal method），程序设计语言中的理论部分如语法语意以及程序设计语言的优劣分析等。
   它同样是计算机科学的基础方向之一，有较高的研究热度。由于其属于理论研究，因此申请此方向的人并不多，毕业生的主要就业去向也更多地是在学术界或者科研机构。
二、科学计算（Scientific Computing）
   又称为计算科学，它的主要学习内容和研究领域是利用数学模型的构造以及数量分析的技术，通过计算机来分析和解决科学问题。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。
   主要研究数值模型的建立，计算机模型的建立，查询与分析实验性与合成性数据，研究内容涉及到屋里，应用数学，算法学，计算几何学，并行与分布式计算，数据库系统，图形学，信号处理，计算机视觉等，研究课题有如为移动物体建模，域研究员和工程师这类终端用户紧密协助获取反馈，开发分级存储器体系，高性能计算，普适计算，因特网计算，无线计算，并行计算等。
随着科技的发展，当代的科学家和工程师们比以往任何时候都依赖计算机建模与模拟来指导他们的实验或设计工作，而支持这些活动的基础设施取决于安全高效可调整的数值算法。科学计算在此过程中发挥着至关重要的作用，这是这一方向在CS各大院校中广为研究的重要原因。而从这个角度出发我们也可以看到，该方向的毕业生最主要的就业前景在于学术研究以及工业界的相关应用等等。在申请方面，作为CS下属的一个分支方向，科学计算要求申请者需要有较强的数值线性代数，优化，偏微分方程等数学基础，因为申请者应当注重自己数学能力的提高。