文档介绍：计算机科学技术的研究
范畴及在各领域的应用
第 8 章
本章主要内容
第一节计算机科学技术的研究范畴
第二节计算机在科学研究中的应用
第三节计算机在教育、教学中的应用
第四节计算机在制造业的应用
第五节计算机在商业、银行、证券业中的应用
第六节计算机在交通运输业中的应用
第七节计算机在医学中的应用
第八节计算机在办公自动化中的应用
计算机科学技术的研究范畴
计算机科学主要的研究范畴包括计算机理论、计算机硬件、计算机软件、计算机网络及计算机应用等。
1 计算机理论的研究内容
离散数学:主要研究数理逻辑、集合论、近似代数和图论等。        
算法分析理论:主要研究算法设计和分析中的数学方法与理论。
形式语言与自动机理论:研究程序设计语言及自然语言的形式化定义、分类、结构等,研究识别各类语言的自动机模型及其相互关系。
程序设计语言理论:运用数学和计算机科学的理论研究程序设计语言的基本规律。
程序设计方法学:研究编制高质量程序的各种程序设计规范化方法,并研究程序正确性证明理论等。
计算机硬件的研究内容
元器件与存储介质
  微电子技术
计算机组成原理
计算机体系结构
   微型计算机技术
计算机软件的研究内容
程序设计语言的设计
数据结构与算法
程序设计语言翻译系统
操作系统
数据库系统
算法设计与分析
软件工程学
可视化技术
计算机网络的研究内容
网络结构
数据通信与网络协议
网络服务
网络安全
计算机应用的研究内容
软件开发工具
完善既有的应用系统
开拓新的应用领域
人—机工程
返回
计算机在科学研究中的应用
科学研究是计算机的传统应用领域。主要用来进行科技文献的存储与查
询、仿真计算、虚拟现实、复杂现象的跟踪与分析以及知识发现等。
一、计算机仿真技术 
1、定义:仿真就是应用计算机对复杂现实系统经过抽象和简化形成系统模型,然后在分析的基础上运行此模型,从而得到系统一系列的统计性能。
2、优势:缩短决策时间,避免资金、人力和时间的浪费。可以重复进行,优化实施方案,具有很高的科学研究价值和巨大的经济效益。
3、应用:首先由于仿真技术在应用上的安全性,使得航空、航天、核电站等成为仿真技术最早的和最主要的应用领域。特别是在军事领域,新型的武器系统、大型的航空航天飞行器在其设计、定型过程中,都要依靠仿真试验进行修改和完善。其次从仿真的经济性考虑,由于仿真往往是在计算机上模拟现实系统过程,并可多次重复运行,使得其经济性十分突出。采用模拟器培训工作人员,经济效益和社会效益也十分明显。另外,从环境保护的角度考虑,仿真技术也极具价值,如现代核试验多是在计算机上仿真进行。
二、虚拟现实技术
是一种高度逼真地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的人机界面技术, 按其功能不同,可分成三种类型。
(1)沉浸型虚拟现实系统。是一套比较复杂的系统。使用者必须头戴头盔、手带数据手套等传感跟踪装置,才能与虚拟世界进行交互。优点是用户可完全沉浸到虚拟世界中去,缺点是系统设备价格昂贵,难以普及推广。
(2)简易型虚拟现实系统。由一台普通的计算机系统组成,使用者通过键盘、鼠标便可与虚拟环境进行交互。特点是结构简单、价格低廉,易于普及推广,是一套经济实用的系统。
(3)共享型虚拟现实系统。是利用远程网络,将异地的不同用户联结起来,共享一个虚拟空间,多个用户通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作,达到协同工作的目的。
虚拟显示系统通常由3个子系统构成:
视觉子系统,提供的信息使参与者可以感知环境及其变化;
听觉子系统,给参与者一个覆盖360度球体的声音环境,从而可以增强虚拟环境的真实性;
触觉子系统,可以使参与者能够感觉到物体的运动阻力、表面纹理、材质和弹性等。
虚拟现实技术广泛地应用于各个领域,科学研究与实验、教育与培训、制造、建筑、艺术娱乐、遥控操作、城市规划等。尽管目前虚拟现实系统的硬件设备还比较昂贵,虚拟现实技术尚未能普及。但是,随着虚拟现实技术的不断发展和完善,以及硬件设备价格的不断降低,我们相信,虚拟现实技术以其自身强大的优势和潜力,最终会在许多领域广泛应用并发挥其重要作用。
三、文件存储与检索系统 
科技文献的检索与查询是开展科学研究工作的先导。在进行任何一项科学研究工作之前都必须对该课题国内外的研究状况有一个全面、深入的了解,这样才能够继承前人所取得的成果、避免花费无谓的精力去重复做他人已经做过的工作或者重蹈他人已经失败的覆辙。
在信息化的社会中,科技文献正在以爆炸性的速度急剧地增加。据统计,目前全世界每年发表的科技论文多达500万篇以上、科学杂志已达数十万种、