计算机科学研究方法

❶ 吉林大学计算机科学与技术学院的主要研究方向

（专业办学优势） ●智能信息处理
○主要研究内容：智能规划与自动推理、约束程序、智能决策支持系统等研究领域的科学研究与软件开发工作。
○主要成果：研究成果居国内领先地位。有教师12人，其中教授（博士生导师）3人，两人获教育部“新世纪优秀人才支持计划”支持，不间断地承担过近20项国家自然科学基金课题，在研国家和省部级课题4项、横向软件开发项目4项。承担《人工智能原理》等研究生课程和《离散数学》等本科生课程，其中《离散数学》为国家精品课程。
●软件形式化
○主要研究内容：软件形式化方法、语义网、程序分析技术、各种程序设计语言与实现技术、移动代码安全、并发语义、软件检查等。
○主要成果：承担并完成了国家自然科学基金项目4项、教育部博士点基金1项、省部级项目2项、协作项目3项、省级校级教改项目3项、发表学术论文70余篇、编着学术着作13部。承担研究生课程《形式语义学》、《程序分析》，本科生课程《编译原理(双语)》、《高级语言程序设计》和《C#程序设计(双语)》。《编译原理(双语)》课程被评为吉林大学精品课、吉林省精品课程和教育部-微软精品课程，获得三项省级奖励。由博士生导师张长海教授主讲的《高级语言程序设计》被评为国家级精品课。
●软件工程
○主要研究内容：组件技术和软件复用技术、基于软件体系结构的软件开发方法、软件维护和软件设计改进方法、软件演化方法和软件自动化技术、软件重构方法和技术、软件测试、面向方面的编程技术、基于移动代理的软件开发方法、软件工程环境和软件开发辅助工具等。
○主要成果：研究组成员完成国家重点攻关项目和国家自然科学基金项目4项，在国内核心刊物或国际会议上发表论文50余篇。
●数据库与web智能
○主要研究内容：数据库理论、机器学习、数据挖掘与Web挖掘、网络搜索引擎。
○主要成果：完成国家自然科学基金项目“基于Petri网的主动型面向对象数据库管理系统(1997-1999)”、吉林省科技发展计划项目“第二代网络搜索引擎的研制(2000-2003)”。承担国家自然科学基金项目“具有增量性质的移动式主题爬行系统(2004-2006)”。在国际会议和《软件学报》等核心刊物上发表论文40余篇，其中被三大检索结构检索论文9篇，出版教材和学术专着4部。获得国家级和部委级奖励5项。
●数据库与智能网络
○主要研究内容：面向高维、海量数据的智能处理理论，数据挖掘基础理论与应用，Internet组播路由技术，并行程序设计，并行工程与工程数据库系统，计算机支持协同工作与设计。
○主要成果：承担国家攻关项目2项，国家863计划项目1项，国家自然科学基金项目5项，省部级及其它科研项目几十项。获国家科技进步二等奖1项，机械工业部科技进步一等奖1项，及多项省部级其它奖项。又在各种国内外刊物上发表数十篇的论文。 ●知识工程与专家系统
○主要研究内容：不确定性推理方法与技术；多专家系统协作技术；贝叶斯网推理和学习；异构知识表示的相互转换；知识库求精和知识库一致性检测等。
○主要成果：承担多项国家863项目，利用包括专家系统等多种技术开展面向农业信息化领域应用研究，开发了二十多个农业实用ES，并持续进行了大规模推广应用。97至04年，增收节支约22.3亿元。研究工作先后获吉林省科技进步一等奖和二等奖各1项、长春市科技进步一等奖1项。
●DAI、MAS、智能Agent和移动Agent
○主要研究内容：DAI与多Agent系统主要包括：复杂任务求解方法；Agent感知方法；Agent规划方法；DAI规划识别、生成、优化方法；Agent派生与回收、动态组装方法；动态DAI体系结构模型。面向Agent程序设计主要包括：智能Agent体系结构、逻辑理论、程序设计方法和语言及多Agent协商方法。移动Agent技术主要包括: 移动Agent系统体系结构、理论模型、迁移规划、通信和安全。
○主要成果：自1984年开始，完成国家863和自然科学基金项目10项，发表论文50余篇。提出了基于BDI组件式智能Agent模板结构模型。提出了扩展合同网协商模型ECNNM。提出了支持Agent通信和协商有分支时序结构的一阶多模态逻辑。提出基于模板模型、扩展BDI逻辑、支持多Agent协商模型ECNNM的Agent程序设计语言NOAPL。基于上述成果研制了“开放、自适应、分布式多Agent协作系统工具COT”，用COT开发了多ES石油测井解释系统。还提出了移动Agent系统模板结构、基于环境演算的移动Agent系统形式化模型、迁移规划模型、可靠性通信模型和通信性能优化模型，面向网络管理的安全模型和基于博弈论的电子商务虚拟市场模型，并将移动Agent技术应用于网络管理和电子商务领域。
●时空信息表示和推理
○主要研究内容：时间和空间是人类永恒的话题，时空推理在人工智能等领域中占据重要地位。该院的时空推理研究始自1996年，覆盖了很多研究方面，并应用到地理信息系统、精准农业等领域。研究内容主要包括：时空逻辑、时空代数、时空本体、时空数据挖掘、时空数据库、移动对象数据库等。获得了基金资助包括自然科学基金重大项目子课题1项、自然科学基金面上项目3项，省科技发展计划项目4项等。
○主要成果：对区域连接演算进行了混合维扩展，并应用于定性空间遮蔽关系表示；提出了处理时空信息的不确定性、模糊性和粒度模型，并分别应用于GIS、空间数据挖掘和时空数据库；处理综合时空信息的模型；定性空间查询语言和时空查询语言；改进的公路网移动对象模型；栅格数据模型下模糊区域的拓扑关系分析。基于上述研究，独立开发了支持时空推理的组件式地理信息系统CGIS和多个农业应用系统，使测土施肥真正成为可能。共发表核心期刊以上论文60余篇，SCI索引7篇，EI索引15篇。
●基于粗糙集和格机的数据挖掘
○主要研究内容：传统的数据分析手段难以应付越来越多的数据。为使人们能理解并有效地使用这些数据，以数据挖掘为研究背景，该院展开了以基于格机和粗糙集的数据挖掘理论与方法为主的研究，主要研究内容包括：对当时的格机理论、方法进行深入研究，重点研究格机的标注与其分类特性；研究增量式格机的标注与其分类特性，给出增量式格机的严格形式化定义；面向文本等非结构化数据，研究基于格机理论的数据约简方法和分类方法。研究粗糙集理论公理组的极小化问题；研究基于粗糙集理论的属性约简方法和数据约简方法；研究基于格机理论和粗糙集理论的数据挖掘方法。
○主要成果：学院在基于格机和粗糙集的数据挖掘理论与方法上取得了一定的成果。扩展了格机的等标注的思想，提出了交集标注的概念，用以解决多类别决策问题；将上述思想并应用于文本数据的多类别决策问题，取得了较好的效果；去除了粗糙集公理组中隐含着的冗余性, 得到了更为精练的两组粗糙集公理, 并证明了它们的可靠性; 定义了极小粗糙集公理组概念, 并证明了给出的两组粗集公理是极小的；在基于粗糙集理论的属性约简和数据约简方面，提出了基于信息熵和遗传算法的属性约简算法、基于特征矩阵的最小约简算法、增量式规则提取方法。
●计算智能
○主要研究内容：计算智能所涉足的神经网络、模糊系统和进化计算相关理论、模型和算法，以及计算智能方法在机器味觉和嗅觉、图象处理、商务智能、智能交通、现代物流、生物信息学和生物识别技术等领域的应用研究。
○主要成果：承担国家自然科学基金重点项目1项、国家自然科学基金面上项目2项、十五攻关项目1项、“863”项目1项、省部级项目7项和多项横向科研项目，获得省部级科技进步二等奖2项、三等奖3项：发表学术论文100多篇；其中被SCI收录20多篇，SCI引用26次，被EI收录40多篇，被国内核心刊物引用116次；出版学术着作1部，获得国家发明专利1项，获得软件版权4项。
●计算机图形学与数字媒体
○主要研究内容：计算机绘画与动画，计算机动漫技术与应用，基于点的造型与绘制、几何造型中曲面拼接的基础理论和算法、分形的计算机生成，基于内容的多媒体检索，眼底三维图象组建和医学图像处理，图象超分辨率和图象配准，流媒体压缩、编码、解码及代理缓存技术，三维模型检索系统中利用聚类分析方法平台系统的开发，基于聚类分析的三维模型数据库分析与组织等。
○主要成果：自八十年代初开始开展计算机图形学与数字媒体方面的教学、科研和开发工作，多年来承担与完成国家自然科学基金4项，省部级项目2项，其他各类科研项目10余项。发表学术论文200余篇，其中被三大检索收录50余篇。
●计算机图像处理与虚拟现实
○主要研究内容：计算机图像处理的理论与应用研究，主要有数字水印技术、图像检索技术、医学图像处理、基于图像的绘制技术，基于图像的3维重建技术等；虚拟现实技术和应用研究，主要有虚拟环境的模拟、自然景物的模拟、碰撞检测技术等；模式识别和机器视觉的研究，基于约束的几何模型研究，多媒体技术研究。
○主要成果：承担国家自然科学基金项目2项、省部级项目4项及多项横向科研项目。发表学术论文130余篇，其中被SCI收录30余篇，EI收录25篇，ISTP 收录 30多篇。出版教材3部。
●智能工程
○主要研究内容：人工神经网络、模糊系统和进化计算相关理论、模型、算法，DNA计算，量子计算，人工免疫算法，群体优化算法，机器学习算法，基于计算智能的生物信息学中的相关理论与算法，蛋白质结构预测方法，基因表达数据分析，药物成份分析，以及智能计算方法在组合优化、数据挖掘、超声电机控制、微机电系统建模、金融时间序列预测、模式识别等领域的应用。
○主要成果：自2001年起承担与完成国家自然科学基金项目2项、省部级项目2项，获省部级科技进步奖4项。发表学术论文100余篇，其中被SCI收录40余篇，EI收录50余篇。
●移动通信与网络系统
○主要研究内容：移动IP技术、移动计算网络理论、基于移动计算网络的各种应用，包括移动IP网络中的QoS管理、流量工程、基于策略的网络管理、安全理论与技术、入侵检测系统、防火墙技术以及网络体系结构、通信协议与接口、网络设备、网络通信软件和网络协议的实现。
○主要成果：完成国家科技攻关项目1项，863项目1项，国家自然科学基金项目3项，省部级项目12项以及多项工业界委托项目，获省部级奖3次。主持国家发改委高新技术及产业化项目1项，国家自然科学基金面上项目1项和振兴东北老工业基地科技攻关项目1项。在国内外知名刊物上发表论文60余篇，出版教材(主编)8本。
●智能控制与嵌入式系统
○主要研究内容：工业控制计算机技术、嵌入式计算机系统、网络化嵌入式系统与安全、网络化控制技术与实时信号传输、嵌入式系统软硬件协同设计、故障自诊断与容错技术、普适计算、智能控制、光电混合信息处理技术，以及这些技术在汽车电子控制与信息系统、智能交通系统中的应用。
○主要成果：完成863项目、“攻关”项目等3项，国家自然科学基金项目2项，省部级项目8项，获省部级科学技术进步奖4项，发表论文100余篇，出版教材8部。●计算机空间信息处理技术
○主要研究内容：空间数据的采集、量测、分析、存贮、管理、显示、传播和应用方面的集成的信息科学与技术。重点研究油田多维信息和数字地球信息的大容量数据存储技术、多媒体数据库技术、压缩传输技术、智能化搜索算法、数据仓库与数据挖掘、空间数据的建模和模拟，3S集成理论与方法，科学计算可视化和虚拟现实技术，人机交互技术等。
○主要成果：获国家863项目1项，国家自然科学基金项目2项，省部级项目16项，获省部级科技进步二等奖2项，三等奖8项，发表论文60余篇，出版专着3部。 ●分布式系统与网络软件
○主要研究内容：机群操作系统及在分布并行计算和服务器群方面的应用；网格计算；网络安全；因特网技术及在IP电话、VPN、电子商务/政务等方面的应用。
○主要成果：完成国家科技攻关项目5项，863项目3项，国家自然科学基金项目6项，国家教委博士点基金项目2项，吉林省自然科学基金项目3项以及若干工业界委托项目。在研项目有国家自然科学基金重大项目1项，国家自然科学基金面上项目1项，吉林省杰出青年项目1项以及国际合作项目1项。专着9部，在国内外知名刊物上发表论文100多篇。获省部级科技进步奖8次，包括原电子部特等奖1次、原国家教委二等奖1次和三等奖3次， 吉林省二等奖1次，吉林省三等奖2次。机群操作系统的研究处于国内领先、国际先进水平，因特网研究处于国内先进水平。
●信息安全
是中国最早进行PKI技术研究和开发的单位之一，在PKI技术方面的研究工作居国内领先行列。
○主要研究内容：基于加密技术和黑客技术的信息与网络安全的研究；基于公共密钥和专用密钥的加密技术。
○主要成果：承担国家、省部级项目20余项，发表学术文章50余篇。根据中国电子商务协会的统计数据，吉林大学研制的“数字证书认证系统SRQ05”在国内占有率已经达到70%以上。承建的“福建省数字证书认证系统暨SRQ05电子证书认证系统”获得国家密码科技进步一等奖。
●计算机支持协同工作技术
○主要研究内容：基于网络的分布式协作系统的原理与技术，典型应用包括基于工作流的协作工作框架、通信网络网络性能协同监测系统及协作作战指挥系统等。
○主要成果：国家科技攻关项目1项，国家863项目1项（子课题），国家科技成果推广项目1项，国防科工委项目1项，省重大项目1项，省重点项目1项，省部级项目6项，企业联合项目20余项。在国内外发表论文36篇，EI检索5篇。撰写教材和专着7部。获专利1项。
●通信软件与协议工程
○主要研究内容：电信通信网由封闭式集中控制环境转向开放式分布控制环境后的网络智能理论和软件技术；电信通信网环境中的感知通信、自适应业务提供、可重配置网络和可视化；网络管理智能化；以IP为核心的下一代网络（NGN）结构、模型和关键技术等。
○主要成果：完成省部级以上纵向课题10余项及多项横向课题。其中部级重大项目2项，教育部博士点基金项目1项；累计完成科研经费近千万元；获省级教学成果奖二等奖、省级教学软件一等奖和吉大教学成果奖一等奖各一项。在国内外核心刊物上发表学术论文70余篇，着书2部。其中SCI检索论文5篇、EI检索论文10篇、ISTP论文2篇。 ●生物信息技术
○主要研究内容：计算生物学与生物特征识别，主要包括基于计算智能的生物信息学中的相关理论与算法，生物数据中的数据挖掘算法，蛋白质结构预测方法，基因表达数据分析，药物成份分析，以及基于小波理论、粗集理论、模糊神经网络和具有混合进化机制的生物特征识别方法与应用等。
○主要成果：承担与完成国家自然科学基金项目3项、省部级项目4项，获省部级科技进步奖5项。发表学术论文90余篇，其中被SCI收录30余篇，EI收录50余篇。
●生物信息识别与信息安全技术
○主要研究内容：提出了一些基于虹膜、指纹、人像生物特征识别的相关理论、技术、算法与系统，以及基于生物特征与水印相融合的信息安全技术。
○主要成果：自2001年起，获得省部级科研项目4项，获省部级科技进步一等奖1项，获国家专利3项。发表论文50多篇，其中，SCI、EI、ISTP检索25篇。

❷ 如何理解“计算是第三种科学研究方法”

计算是第三种科学研究手段 作者：余德浩 大规模科学计算，环境污染，水土流失，大气、海洋监测，石油勘探开采……如果不是专业人员，恐怕很难看出这其中的联系。可以说，我国目前亟待解决许多大规模科学计算问题。例如加强大气、海洋和环境的数值模拟和预测，将可找到更多有效的措施减灾防灾；在高技术与基础工业中也有许多亟待解决的复杂流动和控制的计算问题……科学计算已经成为更好地认识世界的重要工具。

科学计算是伴随着电子计算机的出现而迅速发展并获得广泛应用的新兴交叉学科，是数学及计算机实现其在高科技领域应用的必不可少的纽带和工具。计算与理论及实验一起已成为当今世界科学活动的主要方式。许多重大的科学技术问题无法求得理论解，也难以应用实验手段，但却可以进行计算。计算大大增强了人们从事科学研究的能力，加速了把科技转化为生产力的进程，深刻地改变着人类认识世界和改造世界的方法和途径。在科学和工程的许多领域，计算可被用来获得重大的研究成果或完成高度复杂的工程设计。科学计算为科学研究与技术创新提供了新的重要手段和理论基础，正在并将继续推动当代科学和高新技术的发展。
“大规模科学计算研究”是国家973项目，它瞄准国际科研前沿和国民经济重大目标，发展和创新高性能科学计算方法和软件系统及大规模并行实现技术，培养青年科学计算人才，并充分利用国家高性能科学计算环境，有效地在环境、材料、能源等领域解决一些挑战性的大规模计算问题。

基于两个原因设立该项目，第一，由于这一项目的重要性。科学计算的兴起是20世纪后半叶最重要的科技进步之一，它已成为更好地认识世界的重要工具，是理论研究和实验之外的第三种科学手段，大大丰富了当今世界的科学活动。科学计算在我国的发展正处在关键时期，它对探索科学未知、促进技术创新、保障国家安全都有深远的影响，这是其立项的必要性。

第二，科学计算在我国已有很好的研究基础。我的老师冯康先生早在上世纪50年代就在中科院组织计算数学研究队伍，到60年代已在有限元研究中取得国际领先的研究成果。80年代中他大力呼吁国家重视科学计算，曾向国家领导人面呈“紧急建议书”。他和石钟慈院士先后担任了两期国家“攀登”计划的首席科学家，使科学计算在我国一步一步不断发展。由于有深厚的研究基础，特别是有一支跨学科、跨部门、老中青相结合的科学计算研究队伍，又使这一项目的顺利实施有了可能性。

在立项之初我们就考虑到了该项目既要解决科学中的基础理论研究问题，又要面向实际应用。本项目以解决若干大规模科学计算问题为支柱,以发展新的科学计算方法为核心，以国家高性能计算环境为依托，既面向国家在重大科学领域对科学计算的迫切需求，又瞄准国际上科学计算发展的学科前沿。

5年来该项目在两个重要方面齐头并进：一是若干有明确应用目标的大规模科学计算问题。我们有3个课题就是直接面向应用的，它们是：“复杂流动的高精度计算研究”，这是结合大气动力学与气候系统研究的；“物质性质机理的多尺度计算研究”，这主要是面向材料科学的；“油藏模拟与波动问题及其反问题计算”，这是为我国石油工业做应用基础研究的。另一方面是大规模科学计算中必须解决的共性问题。另外两个课题—————“基础计算方法的创新与发展”和“大规模计算工程软件系统的基础理论和实施”就更注重基础研究和推动与高性能计算环境发展的联系。

数学本身当然是一门自然科学，但同时，数学又确实是进行其它科学研究重要的、甚至不可替代的工具，当代数学的发展已离不开科学计算和应用。本项目既面向国家需求，有针对性地解决若干重要的实际计算问题，又瞄准学科前沿，创造和发展能广泛应用于不同领域的新的计算方法，克服带共性的计算困难，探索科学计算的普遍规律。交叉性是我们这个项目的一个重要特点。在这个项目中，有很多研究人员都不是学数学的，他们来自环境、材料、能源等不同的研究领域，他们进行科学计算都有明确的应用目标。

“大规模科学计算研究”项目实施5年来，共发表1274篇学术论文，其中SCI收录649篇，出版专着13部。其中，钟万勰、余德浩、郭本瑜先后出版的英文专着获得了国际同行很高的评价。项目成员在国际顶尖的数值计算刊物《SIAMJ.Numer.Math.》上发表了近40篇论文，约占该刊5年论文的十分之一。这些表明了中国科学计算的理论水平与国际地位在提高。

在应用成果方面，王斌课题组建成了新一代高分辨率大气环流模式GAMIL1.0，获国际IT界的奖励，同时被国家海洋环境预报中心采纳，将作为“厄尔尼诺数值预测模式”中的大气模式予以应用；龚新高小组开展了纳米团簇的大规模计算研究，得到了金32笼子结构等系列成果，改变了对金属团簇密堆结构的传统认识，为纳米研究提供了新体系；孙家昶课题组开展了分布式并行算法及软件实现的研究，提升油藏数值模拟效率两个量级以上，为大规模计算模拟用于油田实际生产作出了直接示范。

科学计算是从上世纪中叶开始伴随着计算机的出现而发展的，到80年代后期被认为是科学研究的第三种手段，发展迅猛。然而在人类历史的长河中，半个世纪只是非常短暂的一瞬间，科学计算才刚刚起步，所以在新世纪它有非常好的发展前途，大有可为。它在科学发展中所起的作用会越来越大，所占的分量也会越来越重。我相信国家一定会继续加大对科学计算研究的支持。

❸ 计算机科学方法论有哪些

本科混沌地学得计算机专业，研一的第一年感觉学了四年的计算机课程，却没有一个总纲来总体地提挈，所以在图书馆里找来了这本书，希望能给我一个答案。刚好碰上一个华科的同学看到了这本书，说这是他们本科的计算机导论教材，当时我有些黯然，因为这本书里的东西当时我都不是很理解。 特别是书中第一个问题对计算机学科是否能成为一门学科的思考，也正是我大学四年感到最为迷茫的问题。一门学科有三个基本构成条件：研究象、理论体系、及方法论。研究对象这一关没有问题，计算机相关的东西。而理论体系方面就感觉好像真得是没有一个像数学那样严谨的体系，因为计算机感觉真的是很杂。最上层的理论计算机本质上就是数学，软件那一块感觉工程与经验性东西偏多，操作系统与体系结构又感觉是一些策略的优化，还会涉及网络、微电子什么的。整个学科感觉缺乏先验的计算规划，总是在后验的验证一些想法，科学的意味感觉真的不多，最多只能算是一门技术。方法论本书讲了很多，都是些大众化的方法——数学方法、系统论、形式化方法，或许每个学科上层的方法论都差不多？不过在计算机里，感触比较多的还是系统论方面的模拟、层次方法，毕业竟我们有各种模拟器和结构程序设计方法。 可能计算机还是太年轻了吧，期待他的成熟。