計算機科學研究方法

❶ 吉林大學計算機科學與技術學院的主要研究方向

（專業辦學優勢） ●智能信息處理
○主要研究內容：智能規劃與自動推理、約束程序、智能決策支持系統等研究領域的科學研究與軟體開發工作。
○主要成果：研究成果居國內領先地位。有教師12人，其中教授（博士生導師）3人，兩人獲教育部「新世紀優秀人才支持計劃」支持，不間斷地承擔過近20項國家自然科學基金課題，在研國家和省部級課題4項、橫向軟體開發項目4項。承擔《人工智慧原理》等研究生課程和《離散數學》等本科生課程，其中《離散數學》為國家精品課程。
●軟體形式化
○主要研究內容：軟體形式化方法、語義網、程序分析技術、各種程序設計語言與實現技術、移動代碼安全、並發語義、軟體檢查等。
○主要成果：承擔並完成了國家自然科學基金項目4項、教育部博士點基金1項、省部級項目2項、協作項目3項、省級校級教改項目3項、發表學術論文70餘篇、編著學術著作13部。承擔研究生課程《形式語義學》、《程序分析》，本科生課程《編譯原理(雙語)》、《高級語言程序設計》和《C#程序設計(雙語)》。《編譯原理(雙語)》課程被評為吉林大學精品課、吉林省精品課程和教育部-微軟精品課程，獲得三項省級獎勵。由博士生導師張長海教授主講的《高級語言程序設計》被評為國家級精品課。
●軟體工程
○主要研究內容：組件技術和軟體復用技術、基於軟體體系結構的軟體開發方法、軟體維護和軟體設計改進方法、軟體演化方法和軟體自動化技術、軟體重構方法和技術、軟體測試、面向方面的編程技術、基於移動代理的軟體開發方法、軟體工程環境和軟體開發輔助工具等。
○主要成果：研究組成員完成國家重點攻關項目和國家自然科學基金項目4項，在國內核心刊物或國際會議上發表論文50餘篇。
●資料庫與web智能
○主要研究內容：資料庫理論、機器學習、數據挖掘與Web挖掘、網路搜索引擎。
○主要成果：完成國家自然科學基金項目「基於Petri網的主動型面向對象資料庫管理系統(1997-1999)」、吉林省科技發展計劃項目「第二代網路搜索引擎的研製(2000-2003)」。承擔國家自然科學基金項目「具有增量性質的移動式主題爬行系統(2004-2006)」。在國際會議和《軟體學報》等核心刊物上發表論文40餘篇，其中被三大檢索結構檢索論文9篇，出版教材和學術專著4部。獲得國家級和部委級獎勵5項。
●資料庫與智能網路
○主要研究內容：面向高維、海量數據的智能處理理論，數據挖掘基礎理論與應用，Internet組播路由技術，並行程序設計，並行工程與工程資料庫系統，計算機支持協同工作與設計。
○主要成果：承擔國家攻關項目2項，國家863計劃項目1項，國家自然科學基金項目5項，省部級及其它科研項目幾十項。獲國家科技進步二等獎1項，機械工業部科技進步一等獎1項，及多項省部級其它獎項。又在各種國內外刊物上發表數十篇的論文。 ●知識工程與專家系統
○主要研究內容：不確定性推理方法與技術；多專家系統協作技術；貝葉斯網推理和學習；異構知識表示的相互轉換；知識庫求精和知識庫一致性檢測等。
○主要成果：承擔多項國家863項目，利用包括專家系統等多種技術開展面向農業信息化領域應用研究，開發了二十多個農業實用ES，並持續進行了大規模推廣應用。97至04年，增收節支約22.3億元。研究工作先後獲吉林省科技進步一等獎和二等獎各1項、長春市科技進步一等獎1項。
●DAI、MAS、智能Agent和移動Agent
○主要研究內容：DAI與多Agent系統主要包括：復雜任務求解方法；Agent感知方法；Agent規劃方法；DAI規劃識別、生成、優化方法；Agent派生與回收、動態組裝方法；動態DAI體系結構模型。面向Agent程序設計主要包括：智能Agent體系結構、邏輯理論、程序設計方法和語言及多Agent協商方法。移動Agent技術主要包括: 移動Agent系統體系結構、理論模型、遷移規劃、通信和安全。
○主要成果：自1984年開始，完成國家863和自然科學基金項目10項，發表論文50餘篇。提出了基於BDI組件式智能Agent模板結構模型。提出了擴展合同網協商模型ECNNM。提出了支持Agent通信和協商有分支時序結構的一階多模態邏輯。提出基於模板模型、擴展BDI邏輯、支持多Agent協商模型ECNNM的Agent程序設計語言NOAPL。基於上述成果研製了「開放、自適應、分布式多Agent協作系統工具COT」，用COT開發了多ES石油測井解釋系統。還提出了移動Agent系統模板結構、基於環境演算的移動Agent系統形式化模型、遷移規劃模型、可靠性通信模型和通信性能優化模型，面向網路管理的安全模型和基於博弈論的電子商務虛擬市場模型，並將移動Agent技術應用於網路管理和電子商務領域。
●時空信息表示和推理
○主要研究內容：時間和空間是人類永恆的話題，時空推理在人工智慧等領域中占據重要地位。該院的時空推理研究始自1996年，覆蓋了很多研究方面，並應用到地理信息系統、精準農業等領域。研究內容主要包括：時空邏輯、時空代數、時空本體、時空數據挖掘、時空資料庫、移動對象資料庫等。獲得了基金資助包括自然科學基金重大項目子課題1項、自然科學基金面上項目3項，省科技發展計劃項目4項等。
○主要成果：對區域連接演算進行了混合維擴展，並應用於定性空間遮蔽關系表示；提出了處理時空信息的不確定性、模糊性和粒度模型，並分別應用於GIS、空間數據挖掘和時空資料庫；處理綜合時空信息的模型；定性空間查詢語言和時空查詢語言；改進的公路網移動對象模型；柵格數據模型下模糊區域的拓撲關系分析。基於上述研究，獨立開發了支持時空推理的組件式地理信息系統CGIS和多個農業應用系統，使測土施肥真正成為可能。共發表核心期刊以上論文60餘篇，SCI索引7篇，EI索引15篇。
●基於粗糙集和格機的數據挖掘
○主要研究內容：傳統的數據分析手段難以應付越來越多的數據。為使人們能理解並有效地使用這些數據，以數據挖掘為研究背景，該院展開了以基於格機和粗糙集的數據挖掘理論與方法為主的研究，主要研究內容包括：對當時的格機理論、方法進行深入研究，重點研究格機的標注與其分類特性；研究增量式格機的標注與其分類特性，給出增量式格機的嚴格形式化定義；面向文本等非結構化數據，研究基於格機理論的數據約簡方法和分類方法。研究粗糙集理論公理組的極小化問題；研究基於粗糙集理論的屬性約簡方法和數據約簡方法；研究基於格機理論和粗糙集理論的數據挖掘方法。
○主要成果：學院在基於格機和粗糙集的數據挖掘理論與方法上取得了一定的成果。擴展了格機的等標注的思想，提出了交集標注的概念，用以解決多類別決策問題；將上述思想並應用於文本數據的多類別決策問題，取得了較好的效果；去除了粗糙集公理組中隱含著的冗餘性, 得到了更為精練的兩組粗糙集公理, 並證明了它們的可靠性; 定義了極小粗糙集公理組概念, 並證明了給出的兩組粗集公理是極小的；在基於粗糙集理論的屬性約簡和數據約簡方面，提出了基於信息熵和遺傳演算法的屬性約簡演算法、基於特徵矩陣的最小約簡演算法、增量式規則提取方法。
●計算智能
○主要研究內容：計算智能所涉足的神經網路、模糊系統和進化計算相關理論、模型和演算法，以及計算智能方法在機器味覺和嗅覺、圖象處理、商務智能、智能交通、現代物流、生物信息學和生物識別技術等領域的應用研究。
○主要成果：承擔國家自然科學基金重點項目1項、國家自然科學基金面上項目2項、十五攻關項目1項、「863」項目1項、省部級項目7項和多項橫向科研項目，獲得省部級科技進步二等獎2項、三等獎3項：發表學術論文100多篇；其中被SCI收錄20多篇，SCI引用26次，被EI收錄40多篇，被國內核心刊物引用116次；出版學術著作1部，獲得國家發明專利1項，獲得軟體版權4項。
●計算機圖形學與數字媒體
○主要研究內容：計算機繪畫與動畫，計算機動漫技術與應用，基於點的造型與繪制、幾何造型中曲面拼接的基礎理論和演算法、分形的計算機生成，基於內容的多媒體檢索，眼底三維圖象組建和醫學圖像處理，圖象超解析度和圖象配准，流媒體壓縮、編碼、解碼及代理緩存技術，三維模型檢索系統中利用聚類分析方法平台系統的開發，基於聚類分析的三維模型資料庫分析與組織等。
○主要成果：自八十年代初開始開展計算機圖形學與數字媒體方面的教學、科研和開發工作，多年來承擔與完成國家自然科學基金4項，省部級項目2項，其他各類科研項目10餘項。發表學術論文200餘篇，其中被三大檢索收錄50餘篇。
●計算機圖像處理與虛擬現實
○主要研究內容：計算機圖像處理的理論與應用研究，主要有數字水印技術、圖像檢索技術、醫學圖像處理、基於圖像的繪制技術，基於圖像的3維重建技術等；虛擬現實技術和應用研究，主要有虛擬環境的模擬、自然景物的模擬、碰撞檢測技術等；模式識別和機器視覺的研究，基於約束的幾何模型研究，多媒體技術研究。
○主要成果：承擔國家自然科學基金項目2項、省部級項目4項及多項橫向科研項目。發表學術論文130餘篇，其中被SCI收錄30餘篇，EI收錄25篇，ISTP 收錄 30多篇。出版教材3部。
●智能工程
○主要研究內容：人工神經網路、模糊系統和進化計算相關理論、模型、演算法，DNA計算，量子計算，人工免疫演算法，群體優化演算法，機器學習演算法，基於計算智能的生物信息學中的相關理論與演算法，蛋白質結構預測方法，基因表達數據分析，葯物成份分析，以及智能計算方法在組合優化、數據挖掘、超聲電機控制、微機電系統建模、金融時間序列預測、模式識別等領域的應用。
○主要成果：自2001年起承擔與完成國家自然科學基金項目2項、省部級項目2項，獲省部級科技進步獎4項。發表學術論文100餘篇，其中被SCI收錄40餘篇，EI收錄50餘篇。
●移動通信與網路系統
○主要研究內容：移動IP技術、移動計算網路理論、基於移動計算網路的各種應用，包括移動IP網路中的QoS管理、流量工程、基於策略的網路管理、安全理論與技術、入侵檢測系統、防火牆技術以及網路體系結構、通信協議與介面、網路設備、網路通信軟體和網路協議的實現。
○主要成果：完成國家科技攻關項目1項，863項目1項，國家自然科學基金項目3項，省部級項目12項以及多項工業界委託項目，獲省部級獎3次。主持國家發改委高新技術及產業化項目1項，國家自然科學基金面上項目1項和振興東北老工業基地科技攻關項目1項。在國內外知名刊物上發表論文60餘篇，出版教材(主編)8本。
●智能控制與嵌入式系統
○主要研究內容：工業控制計算機技術、嵌入式計算機系統、網路化嵌入式系統與安全、網路化控制技術與實時信號傳輸、嵌入式系統軟硬體協同設計、故障自診斷與容錯技術、普適計算、智能控制、光電混合信息處理技術，以及這些技術在汽車電子控制與信息系統、智能交通系統中的應用。
○主要成果：完成863項目、「攻關」項目等3項，國家自然科學基金項目2項，省部級項目8項，獲省部級科學技術進步獎4項，發表論文100餘篇，出版教材8部。●計算機空間信息處理技術
○主要研究內容：空間數據的採集、量測、分析、存貯、管理、顯示、傳播和應用方面的集成的信息科學與技術。重點研究油田多維信息和數字地球信息的大容量數據存儲技術、多媒體資料庫技術、壓縮傳輸技術、智能化搜索演算法、數據倉庫與數據挖掘、空間數據的建模和模擬，3S集成理論與方法，科學計算可視化和虛擬現實技術，人機交互技術等。
○主要成果：獲國家863項目1項，國家自然科學基金項目2項，省部級項目16項，獲省部級科技進步二等獎2項，三等獎8項，發表論文60餘篇，出版專著3部。 ●分布式系統與網路軟體
○主要研究內容：機群操作系統及在分布並行計算和伺服器群方面的應用；網格計算；網路安全；網際網路技術及在IP電話、VPN、電子商務/政務等方面的應用。
○主要成果：完成國家科技攻關項目5項，863項目3項，國家自然科學基金項目6項，國家教委博士點基金項目2項，吉林省自然科學基金項目3項以及若干工業界委託項目。在研項目有國家自然科學基金重大項目1項，國家自然科學基金面上項目1項，吉林省傑出青年項目1項以及國際合作項目1項。專著9部，在國內外知名刊物上發表論文100多篇。獲省部級科技進步獎8次，包括原電子部特等獎1次、原國家教委二等獎1次和三等獎3次， 吉林省二等獎1次，吉林省三等獎2次。機群操作系統的研究處於國內領先、國際先進水平，網際網路研究處於國內先進水平。
●信息安全
是中國最早進行PKI技術研究和開發的單位之一，在PKI技術方面的研究工作居國內領先行列。
○主要研究內容：基於加密技術和黑客技術的信息與網路安全的研究；基於公共密鑰和專用密鑰的加密技術。
○主要成果：承擔國家、省部級項目20餘項，發表學術文章50餘篇。根據中國電子商務協會的統計數據，吉林大學研製的「數字證書認證系統SRQ05」在國內佔有率已經達到70%以上。承建的「福建省數字證書認證系統暨SRQ05電子證書認證系統」獲得國家密碼科技進步一等獎。
●計算機支持協同工作技術
○主要研究內容：基於網路的分布式協作系統的原理與技術，典型應用包括基於工作流的協作工作框架、通信網路網路性能協同監測系統及協作作戰指揮系統等。
○主要成果：國家科技攻關項目1項，國家863項目1項（子課題），國家科技成果推廣項目1項，國防科工委項目1項，省重大項目1項，省重點項目1項，省部級項目6項，企業聯合項目20餘項。在國內外發表論文36篇，EI檢索5篇。撰寫教材和專著7部。獲專利1項。
●通信軟體與協議工程
○主要研究內容：電信通信網由封閉式集中控制環境轉向開放式分布控制環境後的網路智能理論和軟體技術；電信通信網環境中的感知通信、自適應業務提供、可重配置網路和可視化；網路管理智能化；以IP為核心的下一代網路（NGN）結構、模型和關鍵技術等。
○主要成果：完成省部級以上縱向課題10餘項及多項橫向課題。其中部級重大項目2項，教育部博士點基金項目1項；累計完成科研經費近千萬元；獲省級教學成果獎二等獎、省級教學軟體一等獎和吉大教學成果獎一等獎各一項。在國內外核心刊物上發表學術論文70餘篇，著書2部。其中SCI檢索論文5篇、EI檢索論文10篇、ISTP論文2篇。 ●生物信息技術
○主要研究內容：計算生物學與生物特徵識別，主要包括基於計算智能的生物信息學中的相關理論與演算法，生物數據中的數據挖掘演算法，蛋白質結構預測方法，基因表達數據分析，葯物成份分析，以及基於小波理論、粗集理論、模糊神經網路和具有混合進化機制的生物特徵識別方法與應用等。
○主要成果：承擔與完成國家自然科學基金項目3項、省部級項目4項，獲省部級科技進步獎5項。發表學術論文90餘篇，其中被SCI收錄30餘篇，EI收錄50餘篇。
●生物信息識別與信息安全技術
○主要研究內容：提出了一些基於虹膜、指紋、人像生物特徵識別的相關理論、技術、演算法與系統，以及基於生物特徵與水印相融合的信息安全技術。
○主要成果：自2001年起，獲得省部級科研項目4項，獲省部級科技進步一等獎1項，獲國家專利3項。發表論文50多篇，其中，SCI、EI、ISTP檢索25篇。

❷ 如何理解「計算是第三種科學研究方法」

計算是第三種科學研究手段 作者：余德浩 大規模科學計算，環境污染，水土流失，大氣、海洋監測，石油勘探開采……如果不是專業人員，恐怕很難看出這其中的聯系。可以說，我國目前亟待解決許多大規模科學計算問題。例如加強大氣、海洋和環境的數值模擬和預測，將可找到更多有效的措施減災防災；在高技術與基礎工業中也有許多亟待解決的復雜流動和控制的計算問題……科學計算已經成為更好地認識世界的重要工具。

科學計算是伴隨著電子計算機的出現而迅速發展並獲得廣泛應用的新興交叉學科，是數學及計算機實現其在高科技領域應用的必不可少的紐帶和工具。計算與理論及實驗一起已成為當今世界科學活動的主要方式。許多重大的科學技術問題無法求得理論解，也難以應用實驗手段，但卻可以進行計算。計算大大增強了人們從事科學研究的能力，加速了把科技轉化為生產力的進程，深刻地改變著人類認識世界和改造世界的方法和途徑。在科學和工程的許多領域，計算可被用來獲得重大的研究成果或完成高度復雜的工程設計。科學計算為科學研究與技術創新提供了新的重要手段和理論基礎，正在並將繼續推動當代科學和高新技術的發展。
「大規模科學計算研究」是國家973項目，它瞄準國際科研前沿和國民經濟重大目標，發展和創新高性能科學計算方法和軟體系統及大規模並行實現技術，培養青年科學計算人才，並充分利用國家高性能科學計算環境，有效地在環境、材料、能源等領域解決一些挑戰性的大規模計算問題。

基於兩個原因設立該項目，第一，由於這一項目的重要性。科學計算的興起是20世紀後半葉最重要的科技進步之一，它已成為更好地認識世界的重要工具，是理論研究和實驗之外的第三種科學手段，大大豐富了當今世界的科學活動。科學計算在我國的發展正處在關鍵時期，它對探索科學未知、促進技術創新、保障國家安全都有深遠的影響，這是其立項的必要性。

第二，科學計算在我國已有很好的研究基礎。我的老師馮康先生早在上世紀50年代就在中科院組織計算數學研究隊伍，到60年代已在有限元研究中取得國際領先的研究成果。80年代中他大力呼籲國家重視科學計算，曾向國家領導人面呈「緊急建議書」。他和石鍾慈院士先後擔任了兩期國家「攀登」計劃的首席科學家，使科學計算在我國一步一步不斷發展。由於有深厚的研究基礎，特別是有一支跨學科、跨部門、老中青相結合的科學計算研究隊伍，又使這一項目的順利實施有了可能性。

在立項之初我們就考慮到了該項目既要解決科學中的基礎理論研究問題，又要面向實際應用。本項目以解決若干大規模科學計算問題為支柱,以發展新的科學計算方法為核心，以國家高性能計算環境為依託，既面向國家在重大科學領域對科學計算的迫切需求，又瞄準國際上科學計算發展的學科前沿。

5年來該項目在兩個重要方面齊頭並進：一是若干有明確應用目標的大規模科學計算問題。我們有3個課題就是直接面向應用的，它們是：「復雜流動的高精度計算研究」，這是結合大氣動力學與氣候系統研究的；「物質性質機理的多尺度計算研究」，這主要是面向材料科學的；「油藏模擬與波動問題及其反問題計算」，這是為我國石油工業做應用基礎研究的。另一方面是大規模科學計算中必須解決的共性問題。另外兩個課題—————「基礎計算方法的創新與發展」和「大規模計算工程軟體系統的基礎理論和實施」就更注重基礎研究和推動與高性能計算環境發展的聯系。

數學本身當然是一門自然科學，但同時，數學又確實是進行其它科學研究重要的、甚至不可替代的工具，當代數學的發展已離不開科學計算和應用。本項目既面向國家需求，有針對性地解決若乾重要的實際計算問題，又瞄準學科前沿，創造和發展能廣泛應用於不同領域的新的計算方法，克服帶共性的計算困難，探索科學計算的普遍規律。交叉性是我們這個項目的一個重要特點。在這個項目中，有很多研究人員都不是學數學的，他們來自環境、材料、能源等不同的研究領域，他們進行科學計算都有明確的應用目標。

「大規模科學計算研究」項目實施5年來，共發表1274篇學術論文，其中SCI收錄649篇，出版專著13部。其中，鍾萬勰、余德浩、郭本瑜先後出版的英文專著獲得了國際同行很高的評價。項目成員在國際頂尖的數值計算刊物《SIAMJ.Numer.Math.》上發表了近40篇論文，約占該刊5年論文的十分之一。這些表明了中國科學計算的理論水平與國際地位在提高。

在應用成果方面，王斌課題組建成了新一代高解析度大氣環流模式GAMIL1.0，獲國際IT界的獎勵，同時被國家海洋環境預報中心採納，將作為「厄爾尼諾數值預測模式」中的大氣模式予以應用；龔新高小組開展了納米團簇的大規模計算研究，得到了金32籠子結構等系列成果，改變了對金屬團簇密堆結構的傳統認識，為納米研究提供了新體系；孫家昶課題組開展了分布式並行演算法及軟體實現的研究，提升油藏數值模擬效率兩個量級以上，為大規模計算模擬用於油田實際生產作出了直接示範。

科學計算是從上世紀中葉開始伴隨著計算機的出現而發展的，到80年代後期被認為是科學研究的第三種手段，發展迅猛。然而在人類歷史的長河中，半個世紀只是非常短暫的一瞬間，科學計算才剛剛起步，所以在新世紀它有非常好的發展前途，大有可為。它在科學發展中所起的作用會越來越大，所佔的分量也會越來越重。我相信國家一定會繼續加大對科學計算研究的支持。

❸ 計算機科學方法論有哪些

本科混沌地學得計算機專業，研一的第一年感覺學了四年的計算機課程，卻沒有一個總綱來總體地提挈，所以在圖書館里找來了這本書，希望能給我一個答案。剛好碰上一個華科的同學看到了這本書，說這是他們本科的計算機導論教材，當時我有些黯然，因為這本書里的東西當時我都不是很理解。 特別是書中第一個問題對計算機學科是否能成為一門學科的思考，也正是我大學四年感到最為迷茫的問題。一門學科有三個基本構成條件：研究象、理論體系、及方法論。研究對象這一關沒有問題，計算機相關的東西。而理論體系方面就感覺好像真得是沒有一個像數學那樣嚴謹的體系，因為計算機感覺真的是很雜。最上層的理論計算機本質上就是數學，軟體那一塊感覺工程與經驗性東西偏多，操作系統與體系結構又感覺是一些策略的優化，還會涉及網路、微電子什麼的。整個學科感覺缺乏先驗的計算規劃，總是在後驗的驗證一些想法，科學的意味感覺真的不多，最多隻能算是一門技術。方法論本書講了很多，都是些大眾化的方法——數學方法、系統論、形式化方法，或許每個學科上層的方法論都差不多？不過在計算機里，感觸比較多的還是系統論方面的模擬、層次方法，畢業竟我們有各種模擬器和結構程序設計方法。 可能計算機還是太年輕了吧，期待他的成熟。