计算机科学与技术研究方向

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计算机科学与技术研究方向范文第1篇

【关键词】计算机科学技术 应用 发展趋势

1 计算机科学技术的发展

人类研制出世界上第一台计算机是在1946年，该计算机发明引领人类进入第三次工业革命时代。从冯・诺依曼发明第一台计算机至今，计算机在70年内不断的发展与改进，从以往具有庞大体积的笨重机器，演变成当前零件集中、技术集成、功能强大的台式计算机与便携式笔记本。自改革开放以来，计算机科学技术发展更为迅猛，计算机逐渐的应用在各个领域，成为现代化社会处理日常工作的主要工具。

在国家层面，计算机技术可以用来处理政府事务、分析军事战略；在企业层面，计算机技术可以用来存储处理各种数据、实现办公自动化；在生活层面，计算机技术可以用来获取信息、视频通讯、网络购物等，使人们的生活更加便捷。计算机科学技术高低已经成为衡量一个国家信息化水平、科学技术能力的一个主要标准。

2 计算机科学技术的应用

近年来，国家大力推进信息化建设，在实际生活中计算机科学技术的应用领域也更加广泛。以下选取几个较为重要的领域分析计算机科学技术的应用：

2.1 军事、国防领域

计算机的最初研发就是为了应用在军事发展上，到现今计算机仍是军队和航空航天技术研究的重点课题。至今为止，计算机在政务处理、军事战略、以及队部模拟演练等方面都发挥着重要的作用。国家明确强调要全面打造信息化社会，将先进的计算机科学技术、设备以及产品应用在国家现代化军事建设中。在国际领域，计算机科学技术的发展水平也衡量着一个国家的现代化军事水平与综合国力的高低。

2.2 电力领域

目前我国大多的风力发电厂位于空旷、建筑物较少的地方，如海岸或沙漠中。然而在这些环境较为恶劣的地区建设发电厂，经常会受到过热、过冷、振动、盐雾或电燥等的影响，导致发电机的性能有所降低。因此，为了保障发电机的高性能、稳定性，除了需要硬件加固之外，还需要计算机科学技术来完成自我检测、自我诊断功能。使用计算机科学技术可以将发电机的运行状态、检测记录等操作数据全面的收集整合传输给管理维护人员，不仅极大程度上减轻了工作人员的劳动力，还节省了大量的时间和成本，获得更精准全面的数据。

2.3 无人机研发

随着近年来计算机、网络技术、人工智能等技术的飞速发展，现今我国的无人机研发已经取得较大的成就。无人机在军事方面可以完成侦察、电子干扰、战场目标毁伤效果评估等多种功能，甚至直接可以作为攻击武器打击重点目标或定点清除。一方面这些功能的实现都离不开计算机科学技术，需要强大的信息收集传输和综合计算分析判断提供支撑，另一方面由于无人机应用的环境较为复杂，包括复杂的地区环境、多变的场景、电磁的干扰以及无法预知的突况等，这些都需要更高的计算机科学技术来应对。

2.4 教育领域

近年来计算机信息技术在教育领域也逐渐普及。比较常见的应用在教育领域的计算机科学技术，包括多媒体教室、网络课堂、电子图书馆、以及各种计算机应用软件等。在高考中，考生的登记以及高考以后的成绩查询都离不开计算机科学与技术。对于学生来说，计算机有助于了解更多的知识信息，能够拓宽视野，帮助解决学习上、生活上的各种难题。计算机科学技术极大的改变了学生的学习方式，又使学习过程更加方便快捷，有利于提高成绩、丰富知识、培养综合素质。

3 计算机科学技术下一步的发展趋势

通过分析计算机科学技术的发展应用，可以发现当前的计算机技术正朝着智能化、日常化、功能更加集成的方向发展。

3.1 更加智能化

电子计算机自研发以来就致力于模拟人类的思维，人们希望计算机能够越来越“智慧”，可以独立进行运算、推理、学习以及联想等。如大家所知的超级国际象棋电脑“深蓝”，它碛32个大脑（微处理器），输入了一百多年来优秀棋手的对局两百多万局，每秒钟可以计算2亿步。

由此看来，智能化是当前信息化社会发展的大趋势，各个行业的产品都在向智能化方向发展。智能化计算机的研发可以快速实现多个数据、多条指令的并行处理，在运算速度上也不是普通计算机所能比拟的。通过云计算它可以在较短的时间内完成对大量数据的模拟分析，统一处理，也能更加精准度的进行一些模拟实验。除了应用在军事、航空、交通、科研等领域外，也可以应用在人们的生活中，如智能家居、智能小区的打造等。

3.2 更加日常化

日常化指的是计算机科学技术就像电、水一样渗透到人们的生活之中。尤其是近年来，在政府、企业等的发展中几乎离不开计算机技术。现在我们的洗衣机、电冰箱甚至录音机中都有马达的存在，而未来计算机技术将会像现在的马达一样存在于家中的各种电器中。国外称这种趋势为普适计算（Pervasive Computing）或无处不在的计算。

近年来我国也在大力推进教育信息化的建设，教师可以不局限于时间地域进行远程授课，也可以使用各种先进的计算机科学技术来丰富授课方式，并通过计算机网络进行问题的解答与收发作业等。学生可以利用计算机针对性的查找自己需要的课程教材、辅导资料等，也可以观看一些教学视频等来提升自己的学习成绩。特别是通过计算机和网路的完美结合，可以打破教育资源不平衡的限制，使师资力量薄弱的学校学生享受到优秀教师的远程教学，整体提高教学水平。

3.3 多种功能基于一体

在2016年的新品会上，青岛小鸡出壳网络科技有限公司向市场展示了最新的电脑技术发展趋势――激光电脑产品，该激光电脑被誉为现有电子科技成熟技术上的二次开发，也是电脑、电视、投影机等电子科技最新技术的集大成者，具有计算机、电视播放、投影投像、投影键盘等多个功能。

4 结语

随着电子信息技术的进步，计算机从以往的台式机演变为笔记本，再到如今普及的平板电脑，计算机技术在发生着日新月异的变化。计算机科学技术以其超强的生命力和不可替代性，在社会发展中不断更新换代，并长期具有广阔的发展前景。

参考文献

[1]郭妍岑.论计算机科学与技术发展趋势[J].计算机光盘软件与应用，2012（22）.

[2]汪凯.计算机技术在广播电视工程中的应用[J].计算机光盘软件与应用，2014（11）.

作者简介

谢辰熙（1999-），男，河南省安阳市人，北京市第十三中学高三学生，研究方向为计算机科学与技术、无线充电无人机系统。

计算机科学与技术研究方向范文第2篇

[关键词]医学信息学 交叉学科 课程设置

[作者简介]赵志升（1965- ），女，河北张北人，河北北方学院，教授，硕士，研究方向为医学信息学；（河北 张家口 075000） 张鹤鸣（1964- ），男，河北张北人，河北北方学院附属第一医院，主任药师，研究方向为医学信息学；（河北 张家口 075061）王效政（1982- ），男，河北张家口人，张家口教育学院，助理实验员，研究方向为计算机科学与技术。（河北 张家口 075000）

[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2013）29

社会对医药信息人才的需求是专业教育存在和发展的社会基础，医学信息教育作为信息管理与信息系统专业的一个专业方向被纳入大学教育体系是在《国务院办公厅转发教育部等部门关于调整国务院部门（单位）所属学校管理体制和布局结构实施意见的通知》全力扶持有发展前景和强烈社会需求的新兴学科，积极培育有专业特色的学科精神下设置的。十年来在培养了大量的医学信息人才的同时，专业建设也在实践中不断地完善与发展。

但随着计算机技术的日新月异与医学信息学知识体系的不断完善，作为交叉学科必须及时进行专业课程调整，以保证教学内容更新的步伐，逐步形成结构合理、功能互补的新课程知识体系。本文结合多年的教学经验和医学信息方向本科学科专业设置现状，提出了医学信息管理专业的课程设置整合与优化方案，探索与完善医学信息教育体系，以适应专业发展的新形势。

一、现行课程设置的问题

在我国，医学信息学至今还没有一个明确的学科归属。高校医学信息学专业课程设置虽都有所不同，但通常由医学、计算机软件、管理学三部分组成，这样的课程设置中存在诸多问题：首先，作为一门交叉学科，课程设置多是专业所涉及三个学科方向的课程堆砌、课程之间缺乏有机联系，体现不出学科交叉应用的特点及医学信息的独特性与复杂性，缺乏在新的技术与课程发展下课程的有效整合，在学科结构、课程体系和教材方面都有待优化。其次，作为新兴的交叉学科，学科的划分和专业内涵的在课程的设置上体现的不够清晰，随着医学信息知识体系在计算机技术迅速发展下的不断完善，应该及时地调整专业设置，并加以规范。再次，因为涉及三个方向的学科内容，专业基础课的设置在课程的交叉安排顺序上欠缺合理，课程内容有所重复，缺少课程之间的横向综合考虑及有效的整合措施。最后，作为交叉学科的虽然有特色，但在大学的四年中学到的都是涉及三个学科的基本课程，如果课程设置不合理，培养出来的学生就是“三不像”。即有别于医学专业学生，而其薄弱的计算机基础又不及计算机专业出来的学生，在医学信息研发公司多数学生从事的都是维护工作。而与管理学专业而言，由于课程学时的所限，又缺少管理科学与工程专业的学生所必须的学科基础。所以，必须从实际出发，在课程的比例、方向上作进一步调整，使学科的培养方案既突出面向医学信息处理的专业特色，又夯实基础有利于学生的专业深造。

二、医学信息学的学科知识体系内涵与发展

国外医学信息学的研究始于20 世纪50 年代，现主要应用已从用计算机存储和检索病历、临床数据、医药信息到开发医院信息系统及不同类型的临床决策支持系统等，其研究领域逐步涉及扩大到医学信息处理的方方面面。我国的医学信息学研究起步于20世纪80年代，现研究主要集中在医院信息系统、检索及服务研究等方向。近十年来，随着信息技术和医学的快速发展，各种医学信息、信息系统的标准和规范的研究也得到重视。HIS 和医学信息检索与服务系统研究取得了丰硕的成果。无论国外国内，随着支撑技术的不断发展与医学信息研究的深入。医学信息知识体系也随之不断完善。

1.医学信息学的内涵。医学信息学是计算机技术、生物物理学、统计学等与各医疗卫生科学结合的新兴交叉学科。医学信息学这一术语始于20世纪70年代后期。以前也称医学计算机科学，医学信息科学，卫生信息学等不同名称。国际上将其定义为“一门涉及医学实践、教育、科研中信息加工和信息交流的学科”，是医学、计算机学、人工智能、决策学、统计学和信息管理学的新兴交叉学科。

2.医学信息学的知识体系。医学信息学作为新兴交叉学科，多年来研究范围与方向没有绝对的界定。近些年随着卫生信息化步伐明显加快与计算机技术的发展，特别是信息管理的高层次复合型人才的需求快速增加，医学信息已突破了传统意义的医学图书情报范畴，更加重视学科专业的实践性，医学信息服务已向知识组织、知识服务和决策咨询方向拓展，医学信息学的内涵外延更加充实。如今所包括的知识体系分支有：医学信息学基础研究、医学信息技术研究等。合并后的研究方向可大致分为四类：医学信息处理方向：包括上述医学信息学基础研究、医学信息标准化研究等。医学信息系统设计方向：包括有医学信息系统研究、医学信息技术研究等。医学信息分析与预测方向：包括有医学知识管理研究、专家知识数据库等。医学信息检索方向：包括有医学信息检索、循证医学等。

3.医学信息学今后研究的主要方向。现在医学信息学研究的主要方向有：医学数据挖掘理论、技术与方法的研究；领域数据库与跨库检索；循证医学信息资源的研究；统一的医学信息标准研究；基于WEB的电子病历系统研究；整合的医疗信息系统研究；智能化医学专家系统研究；小波理论在医学图象处理中的研究；社区卫生和公共卫生系统的研究。随着研究方向的不断扩大与深化，所波及的学科知识也越来越综合复杂。

三、医学信息管理与信息系统专业与课程设置优化

科学的课程设置、良好的课程结构、突出的专业特点、优秀的培养机制是一个学科提高核心竞争力的基础。医学信息系统与信息管理作为交叉学科，造就了学科本身的具有多样性、交叉性、复杂性的特点。正因为如此，更应该在课程设置、结构等教学的诸方面全盘考虑。针对问题，找准方向，在教学实践中及时修订专业培养方案，不断地完善学科建设。

1.课程设置的思路与依据。（1）针对新形势下学科发展的特点及信息科学在医学的应用拓宽专业思路，进行课程的有效的优化与整合。依据以下几个方面进行整改：第一，学科的整个知识体系结构、学科发展的准确定位及发展规划与学生培养方向。学科的知识系统与准确定位是为完善医学信息学课程体系和改革培养模式提供了理论依据。第二，参照学生就业情况的统计分析及用人单位对毕业生的索质要求和毕业生欠缺的索质。用人单位多方位、多角度来考查毕业生，注重理论与实践的结合，给医学信息教育改革提供了可供参考的建议。第三，参照高等院校间相同专业以及相近专业，进行横向比较及纵向延升。第四，现行的学科教学所取得的经验以及师资力量。（2）保证专业设置的培养方案的科学性以达到促进学科发展的目的。调整专业的培养方案应站在整个学科发展的更高层次上统筹考虑、优化整个体系结构。在学生的培养、学科的发展、专业师资力量的加强与培养三个方面全面获得提升。（3）专业课程的设置要充分考虑各个方面的因素，以达到“拓宽口径、坚实基础、突出特色、创新培养”的目的，使整个课程设置成为一个知识体系。拓宽口径主要体现在考虑不同学生继续升造、不同就业面的课程；坚实基础的课程主要以学科发展所需支撑的各个学科的所需的基础课程与专业课程；突出特色主要是突出医学信息的特色，从医学信息发展的学科体系出发既有利于发展专业特色，又便于培育学科新的生长点；创新培养主要体现在一是结合当前流行的新技术新知识的课程设置，外延方式进行模块扩展，二是在课程教学方法的改革上，例如相应的考试方式、科研能力等。

2.课程设置优化方案。明确了专业知识体系结构与定位并以此指导课程体系的建设，学生可在第一、二两个学年期间完成相关专业基础课的学习，第三、四学年则可选择医学信息学的知识体系不同的方向学习。方案按医学信息基础、计算机应用开发基础、医学信息工程三部分划分，具体课程又按照其在学科的位置按照基础、专业必修、专业选修三个层次进行具体归类划分。医学信息基础课程：占整体比例30%～40%，此部分主要包括专业所必修的所有的基础课程。包括医学基础、生物物理基础等。计算机应用开发类课程：占整体比例30%～40%，此部分主要包括专业所必修的所有的计算机课程。包括计算机基础、数据库等方面。医学信息工程课程：此部分是医学信息专业类课程，占整体比例20%～30%。由于学科的交叉性与时效性，很多学校在师资、教材等教学的诸多方面属于起步阶段，此模块开展的课程也千差万别。经考证，现有关课程有：卫生信息管理概论、医学信息资源建设与组织等。

综合以上各高校所开课程，对应于医学信息学知识体系，我们整合分为几类课程：第一，医学信息处理方向。包括医学信息学基础课程：如病案信息学（病案信息管理）。医学数据资源类课程：如医学信息资源建设与组织、医药信息服务与用户等。另外还有医学信息标准化的理论和规范、医学图像处理技术等。第二，医学信息系统设计方向。此部分是医学信息系统开发类部分，包括：医药管理信息系统、电子病例等课程。第三，医学信息检索方向。包括医学信息检索与利用、医学文献主题标引等课程。第四，医学信息分析与预测方向。包括：医学信息分析、医学信息决策与支持系统等。后续课程的课程设置也以医学信息学知识体系为基线，不断探索与国际医药信息学教育接轨的新的人才培养方向、教学内容和课程体系。这不仅使学科优势得到体现，并以此为学科发展做外延，以便使本科教育与研究生教育接轨，而且又使学生在明确的体系之下规划自己的专业方向与职业生涯。

3.课程设置中应避免的倾向。（1）避免课程体系设置出现两种极端倾向。一是排挤专业课程的核心地位，过分强调技术手段的作用。要区分于计算机科学与技术类专业，体现专业特点。二是弱化计算机技术课程在信息管理与信息系统专业课程体系中的独特地位，因为医学信息学毕业生就业很多都要在在医学信息系统的开发方面。关于医学信息学毕业生职业竞争力与专业教育结构的调整关系研究等也有很好的研究价值。（2）避免重理论、轻实践的倾向。医学信息管理专业为突出自己的专业特色，课程设置的融合还体现在增强课程设计、社会实习与实践的课程内容，通过这些实践性较强的课程，将学生所学的计算机类课程、管理类课程、专业课程以及其他课程融会贯通，从整体上提升学生的综合竞争能力。

综上，以医学信息专业知识体系结构的发展为脉络，不断地调整随学科发展的专业课程体系关系到学生的整体素质的培养、整个学科的发展、只有科学的课程设计才能使医学信息管理专业发挥出新兴学科的交叉优势，增强学科和专业的竞争力。为社会培养出知识面广、适应能力强和宽口径的具有深厚专业基础和医学信息管理底蕴的复合型人才。在为医学信息管理专业的长足发展奠定坚实的基础的同时，促进我国医学信息专业教育健康、有序地发展。

[参考文献]

[1]刘莘，工飞.医学信息化背景下的医学信息学专业建设的思考[J].医学信息，2010（23）.

计算机科学与技术研究方向范文第3篇

随着计算机技术、互联网技术、无线通信技术、传感器技术、嵌入式技术等飞速发展，物联网的研究和应用也得到快速发展，并越来越引起各国的高度重视。物联网甚至被称为继计算机和互联网之后的又一次信息产业革命。美国于2008年末由IBM提出“智慧地球”概念后，“智慧地球”框架下多个典型智能解决方案已经在全球推广；欧盟于2009年6月了全球首个国家级物联网发展战略规划；韩国和日本等发达国家也都分别提出了“U-Japan”和“U-Korea”信息化战略，其核心内容都是利用无所不在的泛在网络技术实现人与人、物与物、人与物之间连接，让民众可以随时随地享有科技智慧服务。我国政府于2009年8月提出“感知中国”的战略构想，并由政府、科研院所和企业建立相关研究基地和成立物联网产业联盟。可见物联网技术以及相关产业已经成为各国下一个必争的战略制高点。而任何一个新兴产业和行业的发展，都需要大量的专门技术人才，物联网的发展同样也不例外。目前，我国物联网专业人才还非常紧缺，人才的培养还处于起步阶段，而大批专门人才培养主要依靠高等学校来承担。在这样一个大的环境和背景下，国家教育部于2010年批准在35所高校设立物联网工程和传感网技术本科专业，并于2011年开始招生。另外，全国有将近20所高职高专院校以及独立学院开设了物联网工程专业。物联网工程专业是一个多学科高度交叉的新兴专业，如何培养出合格的、符合市场需求的物联网专业人才是高校面临的一个主要问题。南于物联网本身技术复杂、牵涉面广，涉及多学科的交叉，这就必然对人才的培养和专业建设都需要进行全新的考虑。笔者结合安徽理工大学物联网工程专业建设和实践，对物联网丁程专业人才培养和教学资源建设进行了一些初步的探索，为高校物联网工程专业人才培养和专业建设提供指导和参考

2 物联网工程专业的研究内容

2.1 物联网的体系结构

物联网的概念是1999年美国Auto-ID中心首先提出的，最初的定义是通过射频识别等信息传感设备把所有物品与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。现在普遍认为物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通对象实现互联互通，具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化特征的网络。从物联网的定义可以看出要实现物联网需要具有感知、通信与计算能力的智能信息传感设备等实现全面感知，借助现有的互联网和电信网来进行数据的可靠传输，以及数据的智能处理，进而实现人与人、物与物、人与物之间的互联互通和智能信息服务。物联网的体系结构可以根据信息生成、传输、处理和应用划分为4个层次：感知识别层、网络层、管理服务层和综合应用层。其中感知层是物联网信息的来源，包括各种类型的传感器、RFID标签和读写器、智能手机、智能家电以及智能测控设备等；网络层实现数据的传输，包括有线和无线网络的接人层、会聚层和核心交换层；管理服务层实现数据存储、处理的和智能决策服务等，包括中间件、数据存储与处理、数据挖掘与智能决策等；综合应用层实现不同行业的综合应用，包括智能物流、智能电网、智能交通、智能环保、智能医疗等。物联网4层体系结构如图1所示。

2.2 物联网关键技术和研究内容

由物联网的4层体系结构图可以看出：感知层是物联网应用的基础，位于物联网应用的最底层，也是物联网区别于传统互联网的重要方面之一。感知层主要涉及RFID技术、无线传感器网络和控制技术、短距离无线通讯技术等主要关键技术。物联网的应用层与具体的应用领域不同存在很大的差异，需要根据具体的应用来设计。物联网网络层的数据传输技术、无线通信技术以及管理服务层涉及的数据存储、云计算、数据挖掘等各种支撑技术都是物联网应用和研究过程中涉及的主要技术和内容。

由于物联网的研究内容比较宽泛而且涉及多学科的交叉，开设物联网相关专业的高校现有学科基础、专业设置以及研究内容的侧重点都会有所不同，因此在物联网工程专业的课程设置以及培养方案方面会存在的一定的差异。由物联网的4层体系结构，可以根据实际情况对物联网工程专业设置不同的研究方向，如电子技术和嵌入式技术基础较好的高校可以侧重于感知层设计和应用，计算机技术基础较好的高校可以侧重于物联网应用层和信息服务层，网络技术和通信技术基础较好的高校可以侧重于网络层和管理服务层，还有各相关交叉专业设置较为全面、研究基础较好的高校则可以在物联网的各层都平衡发展。具体设置什么样研究方向和培养方案，各高校需要根据自身的学科专业基础和特点以及高校的行业背景，设置具有自己特色和优势的培养方案和侧重研究方向。安徽理工大学是一所具有煤炭行业背景和医学特色的理工类高校，目前设有相关的专业有：计算机科学与技术、电子技术与仪器、网络信息安全、自动化、电子信息工专业提供论文写作、写作论文的服务，欢迎光临dylw.net程、通信工程、电气工程及其自动化等，具有较好的相关专业建设基础，尤其是面向煤矿自动化和信息化应用领域有着较强的优势。因此，基于学校的行业背景和专业基础现状，物联网工程专业的侧重点是物联网的感知层设计和应用，兼顾管理服务层的相关技术研究，如中间件等。重点应用领域是矿山物联网以及智能移动医疗，结合现有的网络信息安全和计算机科学与技术等相关专业，制定符合学校实际和充分利用现有教学资源的物联网工程专业的培养方案。

3 物联网工程专业培养目标和课程设置

3.1 物联网工程专业培养目标

在高等学校本科人才培养目标的前提下，根据物联网专业的研究内容和市场需求定位，物联网工程专业培养目标是：具有宽厚扎实的基础知识，系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能，具备网络技术、传感技术、射频识别技术、嵌入式技术、通信技术以及计算机技术等信息领域宽广的专业知识，具有综合运用所学知识解决物联网中信息获取、传输、处理问题的能力，能够从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、电子标签射频识别、信息安全等产品及系统的科学研究、工程设计、产品开发、技术管理与设备维护等工 作。

通过相关课程的学习，掌握必需的传感器、电子、通信、单片机、RFID技术等知识和专业技能；掌握基本物联网节点、网关、网络协议栈，有线和无线网络技术原理，无线自组织组网、有线和无线网络拓扑以及网络安全技术等基础理论和关键技术；熟练并系统地掌握物联网应用系统集成、物联网硬件与软件设计、互联网应用等，具有综合应用所学知识解决物联网工程中实际问题的能力，包括：工程设计、设备制造、网络运营和技术管理中的实际问题等能力；掌握基于无线传感器网络的物联网业务的开发、测试、推广等知识，具有较强的综合应用信息网络相关知识解决问题的能力、综合试验能力与工程实践能力；熟悉矿山物联网的架构、应用环境和关键技术，并能够进行系统设计和开发；熟悉物联网在智能医疗领域的应用技术，并在现有医院信息系统的基础上，进行移动医疗的智能终端、医疗传感设备、中间件、数据存储、应用系统的设计和开发等。此外，还应具有较强的创新意识、创造性思维能力，能综合运用多学科知识、技术和现代工程工具，将所学内容应用到其他行业和应用领域。

3.2 物联网工程专业课程设置

由于物联网工程专业是综合多学科的新兴专业，在课程的设置和教学内容的安排上还不够成熟和稳定，还处于探索阶段。需要根据专业培养目标和实际教学情况，不断地调整和优化课程的设置。目前，物联网专业课程设置基本上在现有较成熟的计算机科学技术和电子信息类专业的基础上，增加与物联网相关的核心课程，但侧重点是物联网技术及应用。结合学校相关专业课程设置现状，物联网专业课程分为以下几个主要模块：（1）公共基础模块；（2）专业必修课程模块：（3）专业核心课程模块；（4）专业任选课程模块；（5）跨学科课程模块；（6）实践课程模块；（7）素质拓展模块。各模块包含的主要课程如表1所示。

在课程的设置上既考虑了物联网专业的核心研究内容和专业特色，同时考虑到物联网专业是一门新兴的专业，还没有专门的硕士和博士学位点，目前基本上都是作为计算机或相关学科的一个研究方向，而计算机专业研究生入学考试的专业课实现国家统一命题，因此，在课程的设置上要能够和计算机科学与技术专业核心课程实现无缝对接，使得物联网工程专业培养的学生能够轻松实现进一步深造的愿望。基于这样的一种现状，学校物联网工程专业在必修课程模块和核心课程模块中分别开设了数据结构、计算机组成原理、计算机网络、操作系统等相关的课程，同时开设了物联网导论、无线传感器网络、RFID原理与应用，能够满足学生专业学习和考研深造的需要。为了突出物联网专业知识，在专业任选课程模块中开设了大量与物专业提供论文写作、写作论文的服务，欢迎光临dylw.net联网和计算机相关和当前最为热门的课程，充分体现了该专业方向的知识面宽、技术先进等特点。跨学科课程模块的设置为进一步拓宽学生的知识面，了解煤矿行业的生产背景和主要技术装备，为以后从事煤矿物联网和数字矿山建设打下基础。实践课程模块的设置是培养学生动手能力和学习兴趣的重要教学环节，是达到学以致用的主要途径，是整个教学过程不可缺少的内容。素质拓展模块通过组织多种形式和内容的第二课堂教学活动，以培养学生创新精神和实践能力，促进个性发展，提高综合素质。

4 人才培养和教学资源建设

4.1 物联网工程专业人才培养

高等学校的使命是培养人才，高校需要根据市场的需求和自身优势以及综合其他因素来确定人才的培养模式。因此，对人才培养目标的定位能够全面反映高校对合格人才的理解和时代需求。安徽理工大学是行业特色鲜明、理工类为主的综合型大学，学校人才培养目标是：结合煤炭行业特色，培养“厚基础、高素质、强能力、善创新”的创新型人才和高级专门人才。在人才培养过程中要构建多元化、多目标的培养模式，同时充分考虑学生就业、创业和继续深造等不同要求，努力形成特色鲜明、层次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培养体系。在学校人才培养目标的指导下，借助现有相关专业的培养模式和经验，并结合物联网工程专业的特点，对物联网工程专业的人才培养采用校企联合培养的模式。

安徽理工大学是第二批“卓越工程师教育培养计划”高校，目前在计算机科学与技术专业以及其他电子信息类专业的卓越工程师培养计划和方案制定过程中积累了一定的经验，其核心培养方式是采取的3+X培养模式，主要措施是其中3年时间在学校进行相关基础课和理论课的学习，至少1年时间采取校企联合培养模式，通过将企业纳入到人才培养主体地位，可以进行订单式培养，大大增强学生对企业需求的了解和实践动手能力。真正体现“卓越计划”的3个特点，即行业企业深度参与培养过程；学校按通用标准和行业标准培养工程人才；强化培养学生的工程能力和创新能力。物联网工程专业主要是培养工程类的专门型应用人才，可以按照“卓越工程师”的培养模式进行培养。一方面是在现有教学资源的基础上，加强物联网专业基础理论和专业核心课程内容的教学，另一方面加强实践教学环节，尤其是引入相关企业的参与。目前，我校已与安徽徽斯顿电子科技有限公司以及安徽科艾网络技术有限公司签订了战略合作协议，联合培养物联网专业人才，由参与的公司提供相关课程的教学和实践环节的平台，并且公司有优先挑选优秀毕业生的权利。另外，安徽理工大学与附属医院安徽淮南东方医院集团也签订了合作协议，共同研究和制订数字移动医疗系统方案。移动数字医疗系统的实施可为学校物联网专业教师和学生提供了参与设计和开发的机会，同时也会为学生的培养提供很好的实习场所和平台。另外，安徽理工大学与两淮煤矿企业都建立了很好的合作关系，有着很好的合作基础，双方都在积极准备联合培养矿山物联网建设人才，进行校企深度合作，为拓展学校物联网专业人才培养提供了很好的实践和就业机会。此外，学校还与一些经济发达地区的相关企业建立实习基地，如上海、深圳、无锡、芜湖等，为学生进入工作岗位前提供深入企业实习机会，为进一步就业打下了坚实的基础。校企合作模式的效果已经在学校的一些专业取得了很好的效果，校企合作是物联网专业人才培养较为理想的模式。

4.2 物联网工程专业教学资源建设

物联网专业人才的培养，除了有定位准确的培养目标和合适的培养模式之外，还需要有配套的软硬件教学资源的支撑，教学资源是培养合格人才的重要保证。一个专业办学水平的高低往往与该专业的师资、实验室、教材、实习场所等建设水平有关。对于物联网专业这样一门新兴专业，面临的专业教学问题更为严重和急迫。学校在物联网专业建设过程中，相应地采取了一些有效措施来保证高水平的教学资源。

（1）物联网专业师资队伍的建设。这是所有教学资源中最为重要的部分，没有好的师资很难想象能够培养出优秀的人才。因此，学校和学院都非常重视教师的培养，培养的方式主要是从学院中挑选出一部分对物联网感兴趣而且嵌入式技术以及软件开发能力过硬的教师组建成物联网科研团队和教学团队，通过申专业提供论文写作、写作论文的服务，欢迎光临dylw.net请物联网相关课题展开物联网理论和应用研究，目前已有2项物联网相关的国家自然科学基金项目，5项省部级物联网应用课题，多项企业物联网应用横向课题，通过科研课题工作的深入展开和研究，大大提高了教师对物联网理论的理解和实践应用水平，对推动物联网专业的教学水平起到明显的促进作用。除此之外，学院利用寒暑假时间组织部分教师到北京、无锡、长沙等地参加“全国高校物联网专业教学和研讨”“高级物联网开发工程师物”等教学和专业技术的培训，通过培训进一步提高教师的物联网教学水平和专业技能，然后再通过校内的研讨和讲座带动更多教师物联网专业水平的提高。

（2）教材建设也是办好专业必不可少的环节。由于物联网专业是新建专业，虽然已经出版了一些不错的物联网方面的图书，但适合作为本科教学的好教材还是凤毛麟角，而且大多是技术类或普及类。因此，在教材的建设方面还有很多的工作需要做。我们根据开设的课程和目前已有教材的现状，挑选出相对较好的基本教材和参考书，通过大家阅读讨论，然后根据制定的教学计划，来确定讲授的内容和学生需要自学的内容，并整理教学讲义和课件，为后续教材建设做好准备。通过这一环节，充分提高了对教学内容细节的掌握和理解，也对物联网技术掌握得更为全面。

（3）实验室建设是实践教学环节的有力保障。为了能够满足物联网实验教学的需求，学院对物联网实验室建设投入了大量的建设经费，实验室采购了北京西普阳光教育科技有限公司的SimpleRFID射频识别实验教学系统，并向安徽福讯信息技术有限公司订制了无线传感网络教学系实验系统。在物联网实验建设过程中，物联网专业教学团队全程参与整个实验室建设过程，对系统的安装、调试、运行都进行全面掌握；专业提供论文写作、写作论文的服务，欢迎光临dylw.net并邀请物联网实验系统开发的T程技术人员给教师做专门的技术培训和讲座，进一步提高了教师的理论水平和实践水平。通过师资、教材和实验窜3个环节的建设，目前学校已经具有较高水平的物联网专业教学团队和完善的教学配套资源，完全能够按照既定的教学目标和计划来进行物联网专业人才的培养。当然，任何一个新的专业的开设，都需要一定时间的建设和完善，在建设的过程中要不断探索和完善，并借鉴其他高校的成功经验，及时修正不合理的方面。

5 结语

物联网工程专业的人才培养和教学资源建设，是所有高校物联网工程专业在办学过程中需要考虑和解决的问题，而特色人才培养模式和高水平教学资源建设是办好物联网专业的前提，因此，各个高校应根据各自不同的办学基础和行业特点，着眼于市场需求和自身的办学优势，在体现物联网工程专业共同特点的基础上，要突出物联网工程专业的行业特色，这样培养出的人才更能满足市场需求和具有更宽的就业面。

参考文献：

[1]吴功宜，吴英.物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社，2012：1-5.

[2]刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社，2011：3-6.

[3]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育，2010（21）：26-29.

计算机科学与技术研究方向范文第4篇

关键词：图像分割；阈值分割；Otsu算法

中图分类号：TP312

在图像处理、模式识别和计算机视觉领域，图像分割对于许多图像分析和处理的任务来说是一个基石。因为人们往往仅对图像中的某些部分感兴趣，所以希望将这些相关区域分离并提取出来以进行进一步的应用，如进行特征提取和测量。图像分割是解决此类问题的方法。图像分割是把图像分成各具特征的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程。图像分割技术是一项计算机领域里的经典的研究课题，计算机视觉中的图像理解包括目标检测、特征提取和目标识别等，都依赖图像分割的质量。

因为分割质量的好坏将直接影响图像处理的后续工作的进行，所以对图像分割的研究一直是图像技术研究中的热点和难点之一。到目前为止已经出现了许多图像分割技术，如：基于阈值的分割方法、基于区域的分割方法、基于边缘的分割方法以及基于特定理论的分割方法等。其中阈值分割算法是应用在图像分割领域的最流行的技术。阈值分割是最早提出的图像分割方法之一，具有简单、快速的优点。阈值分割算法的基本思想是通过处于图像灰度取值范围之中的灰度阈值将图像划分成不同的区域，从而达到分割的目的，其中最常见的一种方法，是将图像划分为两部分，即前景和背景。阈值分割的关键是阈值的选取。阈值分割算法具有悠久的历史，并广泛应用于图像分析与目标识别等方面。常用的阈值分割算法有最小误差法、最大类间方差法、P-tile法、双峰法、灰度直方图凹度分析法、最大熵法与Otsu方法等。

在这些阈值分割算法中，Otsu法是最流行的方法之一。由于Otsu法拥有计算简单、实时性高、鲁棒性强等优点，所以被广泛使用。Otsu法是由日本人大津首先提出的，也称“大津阈值法”或“最大类间方差法”。该方法是基于图像中前景和背景两类别的可分离性提出的。在一些免费的或是商业的软件上，如GIMP或是MATLAB，都采用Otsu法来进行图像的自动阈值分割。在图像阈值分割中，确定最佳的阈值t*往往是基于估计的位置和散度。像其他的方法一样，Otsu方法采用取样的方式和样本分布的偏差来估计位置和散度。然而，如果这些图像的分布是非常倾斜的或是有异常数据等情况出现时，Otsu分割算法提供的结果通常不令人满意。为了解决这一问题，我们提出了一种基于中值的Otsu分割方法，并且它与原来的Otsu方法相比可以得到非常令人满意的结果。

假设在灰度值为L的灰度图像中，灰度值为i的像素个数用ni表示，总的像素个数用n表示；pi表示灰度图像中灰度值i出现的频率，则pi=ni/n。将图像中的像素按灰度值用阈值t分成两类，设为C0和C1，其中C0={0，1，…，t}，C1={t+1，t+2，…，L-1}。

则这两类像素出现的概率分别是：

ω0= pi= ω（t），ω1= pi=1- ω（t）

这两类像素出现的均值分别是：

μ0= i = ，μ1= i =

图像总均值表示为：

而且我们可以发现：

设ω0和ω1代表前景和背景的概率。μ0，μ1，μT表示前景，背景和整个图像的灰度值的平均值。设表示两类的类间方差，则

最终，最佳阈值t*为

传统的二维Otsu法是通过均值来确定最佳阈值，对于那些直方图呈双峰分布的图像，该算法具有十分优秀的分割效果。然而，因为均值的鲁棒性较差，若直方图是单峰的或是接近单峰的时候，亦或是有异常数据时会失败。

我们知道，当直方图的分布是倾斜的，或当有异常数据等情况出现时，中值比均值具有更强的鲁棒性。所以我们用中值来代替原式中的均值，以尝试获得更好的阈值和分割结果。

原式中的μ0，μ1，μT可以被中值m0，m1，mT所替代，于是在C0和C1的类间方差可以重写为

最优的阈值t*为

在验证本文的实验中，传统的Otsu方法和我们改进的Otsu方法都在Visual C++ 2008软件上进行测试，应用的计算机的CPU型号是AMD Athlon 7750 Dual-Core 2.7GHz，内存是2G RAM，系统是Windows XP platform。通过实验我们可以发现改进的Otsu方法得到的阈值分割的结果是令人满意的，而传统的Otsu方法得到的阈值分割的结果并不理想。

结论：在本文中，我们提出了一种基于中值的Otsu图像阈值分割算法。传统的二维Otsu方法对于双峰分布的直方图提供了令人满意的结果，但是，如果直方图是单峰的或是接近单峰时所得到的结果并不理想。我们知道，当直方图的分布是倾斜的，或当有异常数据等情况出现时，中值比均值具有更强的鲁棒性。在这样的情况下，我们用中值取代均值来进行背景和前景以及整个图像的Otsu法分割。与原来的Otsu方法相比，这种方法提供了更优的阈值和令人满意的阈值分割的结果。

参考文献：

[1]W Niblack.An Introduction to Digital Image Processing[M].Prentice Hall，Englewood Cliffs，NJ，1986：115-116.

[2]J Sauvola and M Pietikainen.Adaptive Document Image Binarization[J].Pattern Recognition，2000，33（2）：225-236.

[3]B Gatos，I Pratikakis and S J Perantonis.Adaptive Degraded Document Image Binarization[J].Pattern Recognition，2006，39（3）：317-327.

[4]F Moghaddam and M Cheriet.A Multi-scale Framework for Adaptive Binarization of Degraded Document Images[J].Pattern Recognition，2010，43（6）：2186-2198.

[5]C H Chou，W H Lin and F Chang.A Binarization Method with Learning-build Rules for Document Images Produced by Cameras[J].Pattern Recognition，2010，43（4）：1518-1530.

[6]Y T Pai，Y F Chang and S J Ruan.Adaptive Thresholding Algorithm：Efficient Computation Technique Based on Intelligent Block Detection for Degraded Document Images[J].Pattern Recognition，2010，43（9）：3177-3187.

[7]Chierr Hsing.Chou，Werr Hsiung Lin，Fu Chang.A binarization method with learning build rules for document images produced by cameras[J].Pattern Recognition，2010，43（4）：1508-1530.

计算机科学与技术研究方向范文第5篇

日前，为了更好地促进高性能计算的应用走向深入，由中国软件行业协会数学软件分会和本报联合举办了“2008中国高性能计算应用高峰论坛”，行业应用、平民化以及虚拟化技术成为本次高峰论坛的三个关键词。

高性能计算是一个国家科技实力的综合体现，其发展水平直接影响着一个国家的科技实力和国际竞争力。为了抢占科技制高点，世界各国尤其是发达国家都高度重视对高性能计算的研究，由此也推动着高性能计算迅速普及，从最早主要应用于航空航天、军事国防和科学计算领域，到如今成为石油勘探、地震和灾害信息天气预报、三维动画等领域必不可缺少的工具。

近年来，我国在高性能计算领域取得了较快的发展，特别是在超级计算机的研发上。但是，与对高性能计算机的研究相比，我国对高性能计算相关软件的研发投入甚至关注都不足。因此，如何加快高性能计算领域的研究，特别是相关软件的研发，以满足日益增加的对高性能计算的需求，成为业界普遍关注的问题。在日前由中国软件行业协会数学软件分会和本报联合举办的“2008中国高性能计算应用高峰论坛”上，来自政府、研究机构和企业的代表们围绕当前的热点内容进行了探讨。

高性能计算

要扎根行业

从全球高性能计算的发展态势看，美国无疑处于研究的最前沿，其次是欧洲，在亚洲地区，日本也是技术非常领先的国家，这一格局已经形成多年。与上述国家相比，我国的高性能计算技术研究尽管这些年取得了很大进展，但在一些关键部件，特别是在处理器和操作系统等核心部分与发达国家有一定的差距。

不过，核心技术上的相对落后并不妨碍我们充分用好高性能计算这个武器。实践证明，让高性能计算贴近行业应用，以应用推动高性能计算产业的健康发展，在应用中真正发挥出高性能计算的价值，不失为一条发展之路。

根据2007年11月的中国高性能计算机 TOP100排行榜，目前，石油勘探、工业应用、游戏和科研是我国高性能计算的四大主要应用领域，超过了 76%，尤其是石油勘探和网络游戏应用增长迅速，而纯粹用于科研计算的系统所占比例已大幅减少。

业内专家普遍认为，我国高性能计算产业的发展应着眼于应用，避免盲目以追求计算机峰值为目的，而应以用户需求为向导，进一步完善高性能计算环境，拓宽应用领域。

油气勘探是高性能计算的主要应用领域，其中地球物理勘探，特别是地震勘探一直是计算量和数据量最大的业务之一。而东方地球物理公司这些年在地震勘探领域，依靠自己的行业积累和多年的经验走在了世界的前列，其陆地地震勘探市场占有率占全球陆地勘探市场的44%，居全球第一，综合实力位居全球物探行业前三位。

中国石油集团咨询中心工程技术组专家王宏琳教授认为，东方地球物理公司能取得在业界的领导地位除了要归功于硬件装备水平的投入外，更为重要的是相关软件的研发和应用，比如对下一代地震成像技术的研究。

工业和信息化部赵波副司长在演讲中表示，高性能计算产业要加强与各应用领域的合作，加快高性能计算机的大型行业应用软件的研发，以扩展应用的广度和深度，提高应用效率。

软件与集成电路促进中心副主任邱善勤还建议，高性能计算可以向公共服务领域拓展。他说，对中小企业而言，即使是一个中等规模的高性能集群，其软件和硬件的成本以及后期的维护和管理的费用相对还是比较高，中小企业往往难以负担，但它们也存在对高性能计算的需求。

拓展应用领域

高性能计算正在走向平民化是人们的共识。这些年，由于芯片技术的进步，计算能力有了很大提高，而成本则在快速下降，使得普通行业，如产品设计、汽车制造、动漫行业等应用高性能计算系统成为可能。尤其是游戏和动漫行业的快速崛起，已经成为高性能计算机制造商们非常关注的一个领域。

以动漫行业为例，动漫中的渲染是一项非常典型的对计算能力要求很高的工作。比如，即使按最低标准清晰度的视频（即电视的标清分辨率），如果采用一台主流的两路双核的服务器渲染一个15秒的广告，也需要31个小时，可见渲染对高性能计算具有旺盛的需求。

另外，网络游戏行业也是最近一两年来高性能计算的新兴市场。作为一个新兴的产业，网络游戏对计算能力、存储能力以及并发支持能力都有很高的要求。根据2007年公布的中国高性能计算机TOP100公布的数据，它与石油勘探一起成为高性能计算机的最大买家。

“高性能计算必须向普及化、行业化的方向发展，”中科院软件所首席研究员孙家昶说，“同时，还要加快相关应用软件的研究，高性能计算不仅需要硬件平台的支持，更需要应用软件的配合。”

显然，计算机设备制造商已经注意到这种最新的需求，并推出了针对性的产品。据浪潮集团高性能服务器产品部总经理刘军介绍，浪潮不久前为济南的一个动漫渲染基地专门设计了一个高性能计算集群。浪潮用60台双路四核来构建这个集群，整体的峰值速度约4万亿次/秒。目前已安装在齐鲁软件园发展中心，为济南50余家动画、游戏制作公司提供服务。

惠普也推出了基于新型刀片服务器的高性能计算平台。中国惠普有限公司HPC经理张昱说，惠普推出一种基于刀片服务器的高性能计算平台，每个机架最多可以安装1024个处理器核心和4TB内存，可以广泛用于渲染群、网格应用、云计算等对于密度和处理器核心数量要求较高的应用。

服务器供应商曙光信息产业有限公司还推出了个人高性能计算或者叫“蓝领计算”的概念。曙光的个人高性能计算选择以中小企业用户为主要服务对象。因为现有机架式和刀片服务器主要瞄准的是大型客户，从性价比角度分析，中小规模应用并非其强项，而且在适用性和易用性方面也不能满足大量中小企业用户的需求。据了解，曙光推出的个人高性能计算机的计算能力达到0.4万亿次/秒～1万亿次/秒以上，而且具有低成本、易用等特点。

不过，高性能计算在走向普及的同时，也对高性能计算产业提出了新的要求，比如高性能计算必须具备部署容易、管理简单、维护方便，开发高效，同时可以高效实施。另一方面，普及化还对人才的培养提出了要求。特别是那些新兴的行业，如制造、动漫等行业应用和研发力量都非常薄弱且分散，人才问题已经显现。

邱善勤在演讲中指出，高性能计算的专业化技术队伍的建设和普及化的人才培训同等重要。他说，在高性能计算应用领域，我们已经培养了一批专业化的人才，但是与需求相比这个方面的人才还是太少，在很多地方，相关人才的匮乏已经显露出来了。

虚拟化技术受关注

在本次论坛上，虚拟化技术也是大家谈论最多的话题之一。近几年，由于虚拟化能带来一些显而易见的好处，比如，节约电力消耗、节约采购成本、降低管理的复杂性等，受到了越来越多的人的重视，Unix、Linux和Windows都在积极引入或加强虚拟化技术。而在高性能计算领域，也有越来越多的研究机构加入到虚拟化技术的研究队伍中来。

据华中科技大学计算机科学与技术学院院长金海教授介绍，与x86平台上的虚拟化技术流行的原因一样，在高性能计算领域，目前也存在同样的困惑: 计算系统平均利用率并不高。根据以色列Hebrew大学的并行系统实验室对世界上不同的7台超级计算机近12个月的监测结果显示，平均利用率为20%～30%。主要原因是计算系统灵活性不高。比如有两个作业，一个是基于Windows，另一个是基于Linux。如果有计算中心要完成这两个任务时，切换时很可能要重装操作系统。这会浪费大量的时间，而且操作繁琐。

为了解决这些问题，人们开始重视对20世纪60年代IBM提出的虚拟化技术的研究，希望能把底层的物理设备和上层的操作系统以及软件进行分离，以实现利用率和灵活性的最大化。

中国科学院计算技术研究所孙毓忠研究员说，传统的应用系统是由最上面的服务、其下的中间件以及最下面的操作系统构成，引入虚拟化技术之后，在操作系统和硬件之间增加了一个分布式的虚拟化层，从而能屏蔽底层计算机体系结构的复杂性，进而简化应用的开发、部署及管理，从而提高计算机的利用率。

不过，与在x86平台上的虚拟化技术研究卓有成效相比，由于高性能计算应用程序和计算机软硬件交互的多样化，现在还没有一种方法适用于所有的高性能计算机，但这并没有阻挡各国研究人员对虚拟化技术的研究热情。

美国弗吉尼亚理工大学在2007年10月份启动了一项虚拟化技术研究项目――面向专用操作系统的虚拟化技术，该项目获得了美国国家科学基金会的资助，涉及高性能计算机、并行计算、虚拟化、操作系统等方面。我国去年在高性能计算的基础理论与研究方面也设立了一个重大的专项973项目――计算系统虚拟化基础理论与方法研究。金海教授是该项目的主要研究人员之一。