计算思维

定义:

2006年3月,美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真(Jeannette M. Wing)教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上给出,并定义的计算思维(Computational Thinking)。 周教授认为:计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

以上是关于计算思维的一个总定义,周教授为了让人们更易于理解,又将它更进一步地定义为:通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法;

计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

是一种递归思维,是一种并行处理,

是一种把代码译成数据又能把数据译成代码,

是一种多维分析推广的类型检查方法,

是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法,

是基于关注分离的方法(SoC方法),

是一种选择合适的方式去陈述一个问题,或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法,

是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式,并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法,

是利用启发式推理寻求解答,也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法,

是利用海量数据来加快计算,在时间和空间之间,在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。

这里面提到的约简、嵌入、转化、仿真、递归、并行、多维分析、类型、抽象、分解、保护、冗余、容错、纠错、系统恢复、启发式、规划、学习、调度、折衷等术语,都是计算思维的一些技术特点。

计算思维 == 抽象+自动化

计算机科学 == 数据结构+算法

科学与科学思维

人类科学发现的三大支柱

理论科学、实验科学和计算科学作为科学发现三大支柱,正推动着人类文明进步和科技发展。

该说法已被科学文献广泛引用,并在美国得到国会听证、联邦和私人企业报告的承同

人类认识世界和改造世界的三种思维

理论思维:以推理和演绎为特征,以数学学科为代表。

实验思维:以观察和总结自然规律为特征,以物理学科为代表。

计算思维:以设计和构造为特征,以计算机学科为代表。

科学思维

科学思维不仅是一切科学研究和技术发展的起点,而且始终贯穿于科学研究和技术发展的全过程,是创新的灵魂

理论思维

理论源于数学,理论思维支撑着所有的学科领域。正如数学一样,定义是理论思维的灵魂,定理和证明是它的精髓。公理化方法是最重要的理论思维方法。

实验思维

实验思维的先驱是意大利科学家伽利略,被人们誉为“近代科学之父”。

与理论思维不同,实验思维往往需要借助于某些特定的设备,并用它们来获取数据以供以后的分析

计算思维

计算思维是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

思维方法的概括

思维总是以产生一个断言(assert)或结论( verdict)为目标的

用归纳的方式(不是数学归纳),实证思维

用推理的方式,逻辑思维

用构造的方式,计算思维

Abstractions(抽象)

Decomposition & Separation of concerns(关注点分离)

Parallel algorithms(并行算法)

Recursion(递归)

Backtracking(回溯)

Prefetching and cacheing(预处理和缓存)

Planning and optimization(规划和优化)

Pipelining(管道)

Concurrency control(并发控制)

Simulation(模拟)

Modeling(建模)

Blueprints specify a design(用蓝图确定设计)

建模和模拟

计算机科学

撰写日期 February 24, 2018