计算思维

教材版本：武汉大学出版社学段学科：大学本科非计算机专业年级学期：一年级第一学期微课名称：计算思维教师姓名：李怀强所在单位：河南财经政法大学计算技术和计算机是现代社会、经济和科技的基石之一计算思维1.4.3计算思维2/16/20203学科交叉是创新的源泉“多学科交叉融合是创新的源泉，推动了科学研究的重大突破与高新技术的产生。”Edsger_Dijkstra◦我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯,从而也将深刻的影响着我们的思维能力.人工智能四大先驱之一现代编程语言的主要贡献者之一第七位图灵奖获得者JeannetteM.Wing周以真卡内基-梅隆大学教授ComputationalThinkingComputationalthinkingwillbeafundamentalskillusedbyeveryoneintheworldbythemiddleofthe21stCentury.5科学方法◦实验方法、理论方法、计算方法科学思维◦实证思维（重现、自洽、预见）实验：物理◦逻辑思维（公理、规则、结论）推理：数学◦计算思维（能行、构造、模拟）使自动：计算机6计算思维（能行、构造、模拟）使自动：计算机◦运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。◦本质：抽象，自动化实验和理论思维无法解决的问题◦大量复杂问题求解、宏大系统建立、大型工程组织都可通过计算模拟◦核爆炸、蛋白质生成、大型飞机、舰艇设计…78美科学家StephenWolfram科学巨著:ANewKindofScience◦传统的科学建立在数学基础上◦新的科学建立在计算机程序上2/16/20209。计算机是工具，帮助提升人的能力计算机能干什么？◦多记一些数据、多接收一些信息、算得快一些,交流更方便些。。◦以亿次的计算,求解繁复的微分方程和方程组,描绘超乎想象的图像,模拟无法实现或耗资巨大的过程等等网络通世界计算晓天下存储知古今人类的需要—缺啥补啥！◦不能替人拿主意、定方案。。。◦人机分界面恰在于思考二字,即把计算机所不具备的直觉、综合、机敏,甚至艺术家的灵感留给人,由人来创造性地开发各种所需的算法、模型、方法计算思维的关键：用计算机模拟现实世界1912.6.23－1954.6.7英国数学家、逻辑学家CanMachinesThink?人工智能和计算机科学之父图灵机提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法--图灵试验!图灵机由一个控制器、一条可无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。这个在概念上如此简单的机器，理论上却可以计算任何直观可计算的函数.计算思维的关键：用计算机模拟现实世界◦可计算性：图灵机：不是一种具体的机器,而是一种思想模型,可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置,用来计算所有能想像得到的可计算函数。什么能（有效地）自动进行什么不能（有效地）自动进行算法问题：计算过程的可行操作和效率问题算法：是指解题方案准确而完整的描述，是一系列解决问题的清晰指令或步骤。用四个字来概括：◦抽象、算法用八个字来概括：◦合理抽象、高效算法考虑这些日常中的事例：◦当你去上学校时，会把需要的东西放进背包--这就是预置和缓存。◦当你弄丢东西时，你会沿走过的路回寻--这就是回推。◦在超市付账时你应当去排哪个队呢？这就是多服务器系统的性能模型。◦为什么停电时你的电话仍然可用？这就是失败的无关性和设计的冗余性。15计算思维能力◦建立起利用计算机技术解决问题的思路，并理解问题的可求解性。问题抽象、模型建立、算法设计、实现