计算机技术研究方向

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计算机技术研究方向范文第1篇

关键词：计算机辅助教学；数学思想方法；案例研究

中图分类号：G434 　 文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2012）16-0052-03

计算机辅助数学教学要体现数学教学的理念，既要辅助教师的教，更要辅助学生的学，引导学生观察现象、感知过程、体悟思想方法，建构多维知识体系。本文通过苏教版（选修2-2）中《导数》一章中“曲线上一点处的切线”课件制作过程，来探索如何运用几何画板演示连续变化、膨胀收缩、分裂合并、有限无限等数学思想的实现途径。

一、通过情境创设，感悟以直代曲的必要性

1.情境

光线射到曲线上一点P，光线如何反射？

学生知道光线在直线上如何反射，曲线上的光线反射问题怎么转化成直线上的反射问题呢？

2.问题

对曲线精确变化趋势如何刻画？

3.讨论

局部以直代曲。

课件演示：用线段上的关联点控制缩小与放大，原图中矩形在向右移动的过程中逐渐连续放大，拖动再放大点，则圆内曲线连续放大。当原图中的点P在曲线上移动时，右面两个被放大的图形也随之变化。

如果将点P附近的曲线再放大，我们有什么发现？

如果继续放大，曲线在点P附近将逼近一条确定的直线，该直线是经过点P的所有直线中最逼近曲线的一条直线。曲线可能在这条直线的同侧，也可能在这条直线的两侧。

在点P附近我们可以用这条直线l来代替曲线，也就是说，在点P附近，曲线可以当做直线。（即在很小范围内以直代曲）

既然点P附近的曲线被看做直线l，那么曲线经过点P时上升或下降的“变化趋势”如何刻画？

引导学生得出结论：既然点P附近的曲线被看做直线l，从而可用直线l的斜率来刻画曲线经过点P时上升或下降的“变化趋势”。

二、通过动态演示，体悟数学概念建构过程

1.问题

直线l1、l2为经过曲线上一点P的两条直线。

（1）试判断哪一条直线在点P附近更加逼近曲线。

（2）在点P附近能作一条比l1、l2更加逼近曲线的直线l3吗？

（3）在点P附近能作一条比l1、l2、l3更加逼近曲线的直线l4吗？

（4）怎样找到经过曲线上一点P处最逼近曲线的直线l呢？

2.定义

辨析割线与切线。

联系在圆锥曲线中学习的切线概念，让学生辨析何谓割线、何谓切线，图1中，l1是割线，l2是切线，然后，动态演示割线逼近切线的过程，如图2所示，让学生感知并给出割线与切线的定义。

3.数学化

割线逼近切线的数量化。

通过刚才的模型演示，探索如何用割线斜率来逼近切线斜率。

设曲线上一点P（x,f(x))，过点P的一条割线交曲线于另一点Q（x+Δx,f(x+Δx))，动态测量割线的斜率PQ，即k==，当点Q沿曲线向点P运动，并无限靠近点P时，割线PQ逼近P点的切线l，从而割线的斜率逼近切线l的斜率，即当Δx无限趋近于0时，无限趋近于点P（x,f(x))处的切线的斜率。

三、操作体验：感受斜率与切线关系

1.操作

在学案上，利用直尺，用割线逼近切线的方法作切线。

2.据图写斜率

在图3的（1）至（3）中，直线l为曲线在点P处的切线，分别求l的斜率。

四、实例研究：从数与形两个方面逼近求斜率

1.例题

已知f(x)=x2，求曲线y=f(x)在x=2处的切线斜率。

分析：为求得过点(2，4）的切线斜率，我们从经过点（2，4）的任意一条直线（割线）入手。

（1）图形逼近

可以让点Q从点P左右两边向点P移动，加强学生的直观印象。

（2）数值逼近（见图4）

2.课堂练习（见图5）

（1）l为经过曲线上点P和Q的割线。

①若P(1,2)，Q(5,7)，求l的斜率；②当Q沿曲线向点P靠近时，l的斜率变大还是变小？

（2）运用例题中割线逼近切线的方法，分别求曲线y=x2在x=0,x=-2,x=3处的切线斜率。

通过练习，进一步体验切线斜率的几何意义，体会割线逼近切线思想的应用。

五、深化理解：提炼思想方法、提高建模能力

一是两种思想方法：局部以直代曲——精确刻画曲线上某一点处的变化趋势；逼近——割线逼近切线。

二是图形逼近的数量刻画——割线斜率逼近切线斜率是“以直代曲”的一种数量化。

三是曲线在一点处的切线以及切线的斜率的概念，要学会利用割线逼近切线的方法求切线的斜率。

六、对运用计算机辅助教学必要性的认识

1.展示逼近过程

导数概念的建立基于“无限逼近的过程”，这个逼近的过程是抽象的，它需要学生经历平均变化率过渡到瞬时变化率的过程，而瞬时变化率就是导数，所以建立导数的概念就是要展示这个逼近的过程。逼近的过程是连续的，这个过程在以往是通过教师的描述，学生在头脑中完成的，有了技术手段，就可以将片段、零散的、抽象的变成连续的、完整的、具体的。

2.感受“局部以直代曲”

曲线上一点P附近的图形持续放大，是“局部以直代曲”思想方法产生的源头，也是本节的要点，教学时可以边讲边画出逐步放大的过程及图形，通过几何画板这一软件，可以展示曲线中选取的任意某一段，将其连续放大，并可以按照个人的意愿任意放大，真正体现连续变化、分裂合并和膨胀收缩原理。[1]

3.体现数形结合思想

由于课标要求导数概念的建立脱离极限概念，以防止对极限概念认识和理解的困难，影响对导数本质的认识和理解，同时，课标强调“对导数本质的认识，不仅作为一种规则，更作为一种重要的思想、方法来学习”，并且要求“通过函数图像直观地理解导数的几何意义”。[2]但是形的表征最终仍旧需要数的精确刻画，那么，如何将二者紧密结合起来呢？通过几何画板，我们可以同时实现图形逼近与数值逼近的过程。

4.体会切线定义的动态生成过程

割线逼近切线既体现了逼近的思想，也体现了局部以直代曲的思想，而割线斜率逼近切线斜率则是“以直代曲”的数量化。割线的斜率数学本质是平均变化率，切线的斜率则是曲线上两点的纵坐标相对于横坐标之差的平均变化率在动点向定点运动过程中的极限位置，这个变化的过程是细微的、瞬时的、抽象的，如何呈现这一过程、使学生直观地认识这一动态过程，就需要根据连续变化原理和有限无限原理来设计。

参考文献：

计算机技术研究方向范文第2篇

关键词：煤矿井下，相敏保护，dq坐标变换，功率因数

中图分类号：文献标志码：A文章编号：1672-1098（2015）01-0000-00

Abstract：Foucs on the acquisition method of power factor angle for phase-sensitive protection of circuit in coal mine based on hardware technology， employeeing the current real-time sampling for power supply system and dq coordinate transformation， the power factor angle is calculated. The method avoids the big erro of obtaining power factor angle due to the synchronization of the zero-crossing voltage and current， and then can eliminate the misoperation of phase-sensitive protection，and improve the stability and reliability of the phase-sensitive protection.

Key words：Coal mine； phase-sensitive protection.； dq coordinate transformation；power factor

短路保护是煤矿井下供电系统中的三大保护之一，它是一种保证供电可靠性和安全性所必需的保护措施。煤矿井下多采用异步电动机作为动力负载，异步电动机在使用时配备有电动机综合保护器。但是异步电动机在启动时和发生短路以及堵转时都会造成电流快速上升。如果采用传统的电流速断保护则不能区分是哪种类型造成电流增大，有可能造成保护误动作或拒动。利用相敏保护可以准确区分造成电流增大的类型。

相敏保护是能反应被保护线路中电流相位的保护装置。现在的相敏保护大都通过硬件电路，对电压和电流波形整形，通过检测电压和电流的过零点从而得到电压和电流的相位，最终得到功率因数。但是供电线路发生短路故障时，短路电流中包含有非周期分量成分，当检测电压和电流波形时便影响电压和电流的过零点，从而影响检测的准确性，造成相敏保护的误动作。同时现有的相敏保护只能对对称性短路有效，对于不对称短路则无法区分出其功率因素角。dq坐标变换现在广泛的被用为电力系统谐波检测和无功电流检测。

本文提出运用dq坐标变换对采集到的三相瞬时电流进行运算，得到功率因数后再参与相敏保护。避免了因电压和电流的过零点的不准确造成相敏保护误动作，提高了相敏保护的准确性，改善了传统保护中的不足。

1相敏保护原理

煤矿井下供电系统中的负载均为感性负载，在电动机起动时，功率因数比较低，而在短路故障情况下，功率因数则很高，所以采用基于功率因数检测的相敏保护原理不但可提高短路保护的灵敏度，而且还能保证其动作的可靠性。

相敏保护的原理是：电动机负载为感性负载，在直接起动时，其功率因数是很低的（一般cos 在03 ～ 05），而线路出现短路时功率因数则很高（cos 可以达到1）。因此，若在检测电流大小的同时，再检测功率因数，就可以十分明显地区别起动电流和短路电流。

2数字相敏保护算法

煤矿井下采用的是三相对称负载，在负荷无中线的情况下，三相电流ia、ib和ic经过线性组合后，定义为定子电流空间矢量is。变换至α、β两相系统只有α和β分量，在α、β坐标系中，iα是is在α轴上的分量，iβ是is在β轴上的分量。当三相电流ia、ib和ic三相平衡时，α和β分量的大小相等、相角差90°，即α、β两相也是平衡的。

iα

iβ=231-12-12

032-32ia

ib

ic （1）

iα

iβ=cosφ-sinφ

sinφcosφid

iq （2）

三相电流信号经α、β变换及dq 变换后，得出电流的基波有功分量和无功分量。abc静止坐标系中的电流ia、ib、ic经派克变换后变换成旋转坐标系中的有功分量id和无功分量iq。

id

iq=

23sin t-cos t

-cos t-sin t1-12-12

032-32ia

ib

ic （3）

根据电路理论可知，电流向量I・可分为有功分量I・a和无功分量I・r，I・a与电压U・同相，Ia=Icosφ，I・r与电压正交，Ir=Isinφ（见图1）。这样P=UIa，Q=UIr。所以

cos φ=idi2d+i2q （4）

得出cosφ后，根据相敏保护的原理建立数字相敏保护的判据条件：

1） 如果028

2） 如果085

3保护器装置设计

31CPU简介

设计具有相敏短路保护功能的矿用电机保护器和馈电开关保护器时，控制核心采用了ST公司的基于32位ARM，Cortex-M3核的STM32F107型微处理器。STM32F107的外设包括10个定时器、两个12位AD、两个12位DA、两个I2C接口、五个USART接口和三个SPI端口，可以满足不同类型保护器的功能要求。该芯片运算速度快，具有较强的数字信号处理能力，能够满足保护器的实时工作要求。

32硬件和软件设计

保护器的硬件系统包括主控单元、 数据采集单元、 人机接口和通信单元组成。 数据采集单元对供电线路中的三相实时电压、 电流及零序电压、 零序电流进行采样。 STM32F107的AD基准电压是+3 V，为此必须将供电线路的电压和电流信号进行变换同时进行调理，转换为0～+3V的信号供DSP采样。A相电流采样调理电路如图2所示，系统的电流采用电流互感器获得，电流互感器的一次侧接供电线路，二次侧接调理电路。通过电流互感器后，二次侧为5A电流信号，再通过二次电压变换转化为-15～+15 V电压信号，通过低通滤波、阻抗变换和电平提升后转化为0～+3 V的信号送入一个多路开关中，通过对多路开关的控制，送入STM32F107的AD端口。其余两路电流采样和A相相同不再叙述。图2A相电压采样调理电路STM32F107对采样到的电流信号进行数字相敏保护运算，进而计算出供电系统的功率因数角，将计算到的功率因数角和设定的电机启动时的功率因数角以及短路时的功率因数角进行比较。从而区别出这两种状况，在短路时发出跳闸信号，切断供电线路（见图3）。当电流采集后，程序运行数字相敏保护算法，计算出功率因数值cos ，当028

在实验室采用一台200A真空馈电，一台200A磁力启动器和一台22 KW的三相异步电机搭建了系统供电模型。试验参数为：供电电压为660 V，电机额定电流40 A，转速1475 r/min；电缆采用截面40 mm2的阻燃电缆，供电长度50 m。实验的过程中模拟了远端接地短路，分别对电机起动和这两种短路情况下的功率因数进行测试。基于dq坐标变换的馈电开关的数字相敏保护测试时的技术数据如表1所示。

表1相敏短路保护技术性能测试数据

运行状态额定电流/A测试功率因数实际功率因数 起动20003032 远端短路20009209

5结论

基于dq坐标变换的数字相敏保护不受现场条件的影响，具有较高的灵敏度，能适应不同状况下功率因数变化的情况，达到快速检测的要求。具有实现简单、运行可靠等优点，应用前景广阔。

参考文献：

[1]宋建成，谢恒土，王雁欣，等.基于功率因数检测的矿井低压电网相敏保护的研究[J].电网技术，1999，23（2）：38-41.

[2]罗军涛，陈允平，曹华珍.基于功率因数角突变的故障线路判别[J].继电器，2000，28（1）： 6-9.

[3]余道洋.矿用智能型电动机综合保护器[J].工矿自动化，2003，25（2）：21-22.

计算机技术研究方向范文第3篇

关键词：大数据时代；计算机；信息处理

一、引言

改革开放以后，我国的电子技术取得了突飞猛进的发展，相关联的互联网络技术和计算机技术逐渐走进了千家万户。电子商务、社交网络平台、物联网等等新生事物深深地影响了人们传统的生活方式，在为们提供便利的同时也带来了信息泄露等安全隐患，巨大的信息在网络中流转，日积月累不断地增加形成了大数据时代。面对如此海量大数据，常规的计算机信息处理技术已无法从全新的角度去筛选和加工处理，同时确保这些数据信息的安全。在大数据时代背景下，人们人仅需要在海量的数据信息中获取自己需要的有价值的信息，而且还能够对数据信息进行分析处理，同时还要保证信息的安全，这些为计算机信息处理技术提出了新的问题和研究方向。

二、大数据时代特点

（一）大数据的形成和优势

人们生产生活中的智能化和网络化推动了大数据时代的到来，随着互联网和计算机、移动设备的应用和普及，大量的计算机和移动设备分分秒秒中就会创造出数以亿计的数据信息，这些数量惊人的数据信息不停地在加速发展，不仅包括人们自身的信息还有其它事物的数据，非常复杂化、多样化。在大数据时代中，社会经济的发展快速地形成虚拟数据化，降低了生产生活成本，提高了资源的利用率，扩大了交流和交易的规模和空间，加快了交流和交易的速度，同时大数据为人类社会经济的发展提供考察和决策的依据，对大数据的分析处理具有前瞻性，是引领未来社会发展与繁荣的重大技术变革。

（二）大数据对信息处理的要求

大数据、智能化和无线网络是引领未来社会发展的三大技术革新，庞大的数据信息利用“云”概念系统，随时随地得到分享和利用，原始的计算机技术操作已无法满足大数据时代对海量互联网资源的虚拟数据的处理需要，从不断生成的海量数据信息中提取有价值的信息，并且能够分析这些数据之间的复杂关系，找出相关联的依据和规律，同时还要保证数据信息的安全可靠性，保护个体信息的隐私问题，界定数据信息的查询和使用权限问题等等，这些对计算机信息处理技术提出了更高的要求。

（三）计算机信息处理关键技术

计算机信息处理技术是对数据的传送、收集、筛选、分析和处理的综合技术，其中包括互联网络、微电子、通信和计算机等现代科技。计算机信息处理技术是运用计算机技术，结合网络信息和通信技术，建立大数据库和检索系统，完成数据信息的收集、分类和加工处理，实现对大数据信息的存储和有效利用。如今大数据的分类分析和聚类分析、遗传算法和机器学习、自然语言处理等是计算机信息处理的关键技术。

三、计算机信息处理技术的新挑战

（一）挖掘和利用大数据的价值

从互联网络中获取的海量信息中进行筛选，通过分析处理找到数据中的联系和规律，这个数据的收集、找出规律和联系的过程是计算机信息处理的挖掘过程。简单的数据库录入、查询和统计不能满足复杂多样的大数据的信息处理，无法挖掘其中信息的有效价值。计算机信息处理的最新数据感知和获取技术DEEPWEB技术，可以获取规模庞大的数据信息，并掌握数据信息的分布和访问等动态变化，准确地进行分析处理找到数据中隐藏的价值规律，加快海量数据的优化和有效利用。

（二）计算机信息处理技术的新问题

作为国家战略资源的信息大数据，能否得到有效的开发和利用。直接影响着国家的经济发展、产业升级和信息安全。在大数据时代，数据信息的重要性和价值性是显而易见的，为适应我国产业的科技化和信息化的发展，计算机信息处理技术要不断的创新。大数据的存储、检索、安全和处理技术都实现了新的突破，GFS分布式数据存储技术、BIGTABLE数据高效索引技术，以及逐点、逐对、逐列的排序学习算法和借鉴生物学规律的遗传算法，SPA信息管理系统等，为大数据的检索和分析处理提供了更加方便、快速、有效的方法，为数据的传输和利用提供技术支持。

（三）计算机信息处理技术研究方向

互联网络和移动设备的普及应用，大量数据中涉及个人隐私的信息需要特殊的技术手段加以保护和限制使用，企业中的商业信息同样需要分出等级以保护企业的商业机密和利益。数据信息的大规模化和复杂化为计算机信息处理增加了难度和安全隐患，在数据信息的集中和存储利用过程中，由于价值潜力巨大，同时计算机技术手段的局限性，容易受到窃取信息黑客和病毒的恶意攻击，存在极大的安全风险和技术保护的难度。因此在大数据时代，数据信息的安全性成为计算机信息处理技术在未来的主要研究方向。

四、结语

综上所述，大数据时代的到来，为计算机信息处理技术提供了前所未有机遇和挑战，面对海量的数据信息，人们需要深入地挖掘和有效的开发利用，为社会经济增长和科技进步提供坚实的技术支持，同时要确保数据信息的安全可靠性，这些都为计算机信息处理提出了更高的更严的技术要求。结合新型电子和通讯等现代科技成果，不断研发和创新信息处理核心技能，提高大数据信息的价值潜力，提高国家信息的安全性和国际竞争力。

参考文献

[1]赵春雷，乔治纳汉.“大数据”时代的计算机信息处理技术[J].世界科学，2012.

[2]冯瀟婧.“大数据”时代背景下计算机信息处理技术的分析[J]，计算机光盘软件与应用，2014，（5）：22-23.

[3]应桂芬.大数据时代计算机信息处理技术探讨[J].电脑编程技巧与维护，2014，（20）：85-86.

计算机技术研究方向范文第4篇

[关键词] 跨学科 整合 数字化艺术与设计 人才培养

数字化艺术与设计是20世纪诞生的技术与艺术结合的形式。计算机和网络技术的迅猛发展推动了数字化艺术、智能CAD、计算机动画、数字娱乐的深入研究和广泛应用，中外的计算机科学家和数字艺术家以空前的热情进行着更高起点的计算机艺术创造，软件、数字娱乐等产业界人士也高度关注着数字化艺术与设计的创造成果，出现了诸如数字动画、数字音乐、数字舞蹈、数字美术、数字摄影、数字电影、数字博物馆等新的表现形式，以及网络化设计、协同设计、虚拟设计等新的设计方式，“后工业设计”应运而生。在后工业设计时代，数字科技、艺术、设计的高度融合，催生了数字化艺术与设计这一新兴的边缘与交叉学科。

数字化艺术与设计主要包括以计算机、网络技术、数码技术、设计技术、录像和胶片技术相结合完成的艺术作品和产品设计，可以通过文字、图形、图像、视频、音频、产品等手段，从二维、三维、时空等角度进行表现。里面包含了各种信息的获取、组织、表征、设计、反馈等，是一个新兴的、复杂的研究领域。数字化的优点在于，它在制作和传输过程中不易丢失信息，而且，存储的信息量很大。数字化艺术与设计就是指用数字的形式表达、传输、设计作品或者产品的形式，它由于采用了新的形式而具有新的特点。

数字化艺术与设计这一新兴学科，是在我国科技、经济、文化高度发展的大背景下形成的，是数字科技、艺术、设计高度融合、高度交叉的产物，需要计算机、艺术、设计等多个领域专家的充分参与和协同工作，同时也要培养既具有很高的软件开发水平，又拥有很强的设计能力和艺术修养的复合型人才，以适应数字化艺术与设计这一新兴学科的快速发展。由于时间还比较短，尚未形成完整的理论体系，但已初具雏形。

因此，探索跨学科、跨专业整合培养“数字化艺术与设计”创新性人才的策略，对于提高我国高校的整体综合实力，提高这一行业的发展水平，缩短与国外高校的差距，培养跨世纪的高科技创新性人才，具有十分重要的意义。

一、目前的教育现状

从跨学科、跨专业培养人才方面来看，国际上一些著名的大学如哈佛大学、斯坦福大学、普林斯顿大学等近年来都投巨资成立了跨越生物学、物理学、化学等多个学科的交叉科学研究所或研究中心，集中物理学家、化学家和生物学家等不同学科专家的智慧，以促进学科的交叉和渗透。国内清华大学、北京大学、西安交通大学、中科院、南京大学等纷纷组建了跨学科中心。

从数字化艺术与设计相关学科方面来看，在美国等西方发达国家，许多著名的高校都成立了从事数字化艺术与设计研究教育的基地，许多跨国公司更是投资于数字化艺术与设计有关的项目。麻省理工学院、卡内基梅隆大学、哥伦比亚大学、多伦多大学、伊利诺伊大学等著名高校均设立了相关的学院或者系，开展相关的科研和人才培养，美国的好莱坞更是这一模式的体现。在国内，许多院校如清华大学美术学院、同济大学、上海交通大学、中国美术学院、浙江工业大学等均成立了相关专业或者院系，北京大学软件学院成立了数字艺术设计系、北京航空航天大学成立了数字媒体系、北京电影学院的动画学院等，培养数字媒体设计、网络媒体设计、动画设计等方面的人才。

但是，在研究方面，数字化艺术与设计还需要在以下几个方面展开深入、全面的探索：①开展数字化艺术与设计方法学的研究，研究数字化艺术与设计的范畴、内涵、特点以及支撑学科等内容，为数字化艺术与设计奠定坚实的理论基础；②进一步开展艺术、设计的研究，探讨数字时代的艺术、设计形式；③进一步研究相应的计算机技术，如计算机图形学技术、智能CAD技术、计算机辅助工业设计与概念设计（CAID&CD）技术、虚拟人技术、软计算技术等。

纵观国内各高校现有的在跨学科、跨专业培养研究生方面的现状，我们认为，在思想、体制以及培养模式上还存在一些问题，主要体现在：

1.思想不够解放，管理、教育体制不够完善。

2.具有跨学科特色的研究方法尚未形成。跨学科、跨专业的研究生教育目前正在进行尝试，还没有形成具有自身学科特色的研究方法。

3.教学研究方向和课程设置不规范。目前，跨学科、跨专业研究生的研究方向、课程设置、以及课程内容的选择，因校而异、因导师而异，教学研究方向和课程设置还不规范。

4.师资队伍状况不够理想。一般来讲，导师很熟悉本学科研究领域的知识，而对于跨学科、跨专业而言，往往不是很理想。由此带来了一系列教学、科研方面不相吻合的方面。

5.具有中国特色的跨学科、跨专业研究生教育体系还未形成。

为了适应国际发展需求，浙江大学计算机学院于2003年审批成立了“数字化艺术与设计”学科，设有数字化艺术与设计博士点以及硕士点。学科设有数字化艺术与设计实验室、产品创新课题组等基地，依托浙江大学计算机学院、现代工业设计研究所、浙江大学CAD&CG国家重点实验室等，在计算机科学、工业设计、艺术设计等交叉领域具有很强的科研和开发设计力量，拥有博士后、博士、硕士等各类研究人员三十余人，目前已形成了数字化艺术、产品创新设计、计算机辅助工业设计与概念设计、虚拟人与新媒体、虚拟设计技术、计算机动画技术等多个研究方向。同时，该学科点依靠计算机学院的“计算机科学与技术”、“工业设计”和“网络与数字媒体”专业，不断吸收新的研究生人才，朝着世界前沿目标培养创新性人才。

二、人才培养策略

“数字化艺术与设计”学科成立以来，我们根据学科特点制定了如下图1所示的学科构成体系以及研究内容。

1.跨学科创新性人才培养理念

对于从事计算机技术研究又对艺术感兴趣的学生而言，他们掌握了一定的计算机理论、方法和技术手段，如计算机语言、人工智能、计算机图形学等，而对于艺术和设计却缺乏应有的深入了解。因此，需要培养学生掌握和了解一定的艺术和设计方面的内容，然后结合自身的知识结构，在“数字化艺术与设计”研究内容（如图所示）中找到合适的研究方向，开展数字化艺术与设计技术、工具、手段等方面的深入研究。

对于从事艺术和设计研究的学生而言，他们掌握了一定的“内容”，如音乐、舞蹈、设计理论和设计手段等，但是他们缺乏对计算机技术和设计技术的掌握和深入了解。因此，需要他们结合计算机技术知识，实现“内容”研究的技术化，达到培养目标。

然而，怎样将上述二者他们有效地进行整合，形成独特的教育理念、价值取向、意识和文化氛围，需要在管理、教学、研究中进行有效、深入的探索，找到一条既满足学科发展，具有中国特色的学科体系，又能达到学校培养要求的人才培养理念。通过几年的探索，目前这个学科点已经毕业了几位博士生和研究生，为这一交叉学科的发展积累了一些经验。

2.跨学科创新性人才培养的机制

当前我国高等教育缺乏创新活力,创新性人才培养滞后是制度失衡所致,表现为制度供给不足与制度安排有余并存。要从根本上解决目前创新人才培养不力的问题,必须从制度建设着手。变革旧的教育管理制度和人才培养模式,积极探索有利于创新人才成长的制度体系。主要包括:招生政策、课程设置、考核制度、学位授予等。

(1)招生政策

跨学科培养创新性研究人才，必须打破以往的招生政策，鼓励交叉、多学科人才来报考。因此，在招生政策上，我们鼓励相关专业如计算机科学与技术、艺术设计、文学艺术、工业设计、心理学、数学、管理学、机械工程等多学科的学生报考。同时，在入学考试试卷的设计上，我们针对不同的培养方式，设置了不同的试卷，以吸纳有利于发展本学科特色的人才。

(2)课程设置

课程设置是培养跨学科人才的重要体现。跨学科培养人才要求课程设置既要宽口径，又要具有深度。不仅适用多学科人才来选课，拓宽知识面，开展交叉研究，同时又要注重一定的理论深度，满足学生的研究能力。另外，还要鼓励学生利用学校的整体资源，选修与研究相关的课程，拓宽知识面和加深研究深度。

目前，本学科已经开设了计算机应用前沿、数字化艺术与设计技术及应用等学位专业课，计算机图形学与CAD方法、虚拟环境及应用、虚拟人技术及应用、数字文化与媒体网络、非语言艺术、感性设计与工程、网络化艺术与设计、模糊计算及应用、计算机动画、非真实感图形学等选修课。学生根据自己的培养计划来选修有关课程；同时，鼓励学生根据培养计划跨专业、跨学院选修相关课程。

3.考核制度

考核是学科培养的一大重点问题。跨学科培养人才不同于单一的考核方式，它必须是多向的。它包括两个层面：硬性层面和软性层面。

硬性层面主要针对论文进行要求。博士生培养是人才培养的高级阶段，必须进行严格要求。因此，本学科的学生既要达到学校、学科的要求，在学科认可的一级杂志上发表多篇学术论文，论文被SCI、EI、SSCI等检索；同时，毕业论文也要达到导师认可的水平等。

在软性层面上，本学科点要求学生必须参加国内、国际学术交流活动，或者举行学术讲座，举办相关研究的学术报告，提高学术水平，增进各学科之间的交流。

3.设置导师组，加强导师队伍建设

在研究生培养上，我国绝大多数高等院校和科研所现在还是采用由一名专家教授带若干名研究生的方法，这种状况往往会导致研究生视野狭窄，并且可能只会注意到一家之说，而忽视了各家学科理论之间的交流，不利于培养跨学科的人才。

在数字化艺术与设计领域，我们正在积极探索跨学校、跨实验室、跨学科实行导师组的形式。同一博士生实行以一名导师为主，同时配上一名或者两名相关领域，或者交叉领域的副导师，实现多通道培养研究生。通过多年的实践，证明这一方法是可行的。

4.对外交流与合作，拓宽培养渠道

“数字化艺术与设计”学科成立以来，与香港理工大学设计学院、中科院计算所、西北工业大学工业设计研究所、浙江大学体育科学与技术研究所、浙江理工大学心理学实验室等建立了合作机制，利用多学科优势培养跨学科高级人才。

本学科已经与香港理工大学建立了联合培养机制，实现两校合作培养，浙江大学授予学位的机制。目前，本学科正在联合培养的博士生有三名，毕业了一名。

另外，中国人工智能学会智能CAD与数字艺术专业委员会和中国图像图形学会计算机动画与数字娱乐专业委员秘书处均设在浙江大学计算机学院，并于2004年10月主办召开了“首届智能CAD与数字娱乐学术会议”，在计算机技术、艺术设计、智能CAD等领域开展了相关的探讨。这两个专委会的设立，将会为本学科的发展起到重要的推动作用。同时，2004年浙江大学计算机学院现代工业设计研究所主办的“第五届国际计算机辅助工业设计与概念设计”学术会议设立了数字化艺术与设计专题，对这一领域的发展状况进行了探讨，并在大会上决定以后每届会议上均设立这一相关专题。

三、结语

随着数字化艺术与设计的发展，国内正在努力打造新兴的行业――动画、漫画、游戏。如北京、上海、长沙、武汉、成都、杭州等都在着力打造动画、漫画、游戏基地，杭州市还在2005年6月举办了首届中国国际动漫节。对这一行业的发展，政府部门和相关企业已经投入大量的人力和物力。与此同时，国内在这方面的高级人才却十分奇缺。为了适应新的经济形势发展的需要，数字化艺术与设计学科对于培养高层次的综合性人才显得尤为重要。

参考文献:

[1]罗仕鉴 陈杭渝 孙守迁:跨学科、跨专业培养研究生的途径探讨[J].黑龙江高等教育，2002,6:76～77

计算机技术研究方向范文第5篇

[关键词]工业设计；互联网；计算机技术；辅助；发展

1引言

在科技迅猛发展的今天，计算机在人们的生活中逐渐成为了一个不可替代的产品，而计算机技术更是被广泛应用到各行各业中，形成了如今的“互联网时代”[1]。“互联网+”时代下，计算机技术更新速度增快，应用更加广泛。如今计算机技术应用在各行各业中，大至航天、医疗等行业，小到餐饮、服务等行业。同样的，计算机技术在工业设计行业中的广泛应用也使得近年来我国工业设计行业有了重大突破，使其进入了一个全新的领域。计算机技术大力帮助工业设计，使其水平得到了大力提升；同时，工业设计行业本身也在不断地建立、完善、提高其技术、人才系统，激发企业创造力、提高创新意识、加大创新力度，为实现我国发展目标，遵循发展方针，在新一轮产业革命浪潮中做出积极的举措，在“经济新常态”和“供给侧改革”的大背景下，从要素驱动、投资驱动转化为创新驱动，从制造大国升级为创造强国[2]，提高工业行业竞争力，从而提高国家竞争力，使我国工业设计在国际中逐步提升地位，使我国工业技术得到更专业、更稳健的发展。在这其中，计算机技术对工业设计行业的发展起着决定性作用。

2计算机新技术

20世纪40年代中期，计算机技术出现以来，对社会发展产生了极大的影响。目前随着计算机、互联网等技术的发展，当今社会进入到信息化、大数据时代中，计算机技术的应用更加广泛。电子工程、机械工程、工业设计等行业和领域内各种计算机技术应用相对较广。经过多年发展，计算机技术也快速发展，信息存储、信息输入输出等趋于完善，且移动互联网、云计算、人工智能、物联网和数据挖掘等也开始在计算机技术中暂露头脚，并将成为未来一段时间内计算机技术发展主流。下面对几种计算机新技术进行了介绍。

2.1移动互联网

移动互联网技术是移动通信和互联网技术的结合，是随着智能手机用户的增多而逐渐发展的。2010年，移动互联网出现，到了2014年我国已进入全民移动互联网时代。移动互联网的出现，给人们生活、工作带来了极大的改变，而这一技术将继续深入到日常工作、生活中。

2.2云计算

云计算是计算机技术和网络技术互相融合的产物，是基于互联网的一种新服务模式，在这种模式中能够为用户提供动态、扩展性较好、虚拟化的资源。如Intel、IBM是典型的云计算。随着云计算的发展，其服务范围不断扩大，影响力也逐渐增强。

2.3数据挖掘

数据挖掘是数据库知识发现中的一个过程，即从海量数据中挖掘出隐藏的、满足用户需求的信息。数据挖掘发展时间较早，但近些年来才得以广泛应用，特别是电子商务时代下，数据挖掘应用较为广泛。随着大数据时代的到来，数据挖掘的作用将更加明显。

2.4人工智能

人工智能是对人的意识、思维活动等进行模拟。人工智能发展和应用时，涉及到计算机、哲学、语言学、心理学等众多学科，即将自然科学、社会科学有机融合在一起才能实现人工智能。人工智能发展的目的是促使机器完成人类需要智能才能完成的工作。随着人工智能的发展，其应用前景十分广阔。

2.5物联网

物物相连而成的互联网便是物联网。物联网是互联网应用的深入扩展，是互联网应用的趋势。物联网能够在多个领域和行业内应用，如智能交通、公共安全、工业、环境监测、照明管控和食品溯源等，都是物联网应用的范围。未来物联网将是推动社会发展的重要生产力，拥有广阔的发展市场。

3计算机技术在工业设计中的应用

在如今这个信息时代，人们对商品功能形态的要求越来越高，已不再是满足其自身功能的基本需求，更倾向于对产品的各方面进行筛选比较。传统的工业产品，在形态及其功能上早已无法满足人们日益增长的物质文化需求，故而计算机对工业设计行业的辅助便应运而生，即计算机辅助设计，这迫使我国工业设计在原本不发达的阶段快速进入另一个新高阶段。现阶段的计算机辅助设计是通过计算机技术开展产品的辅助化设计，把工业设计理念与计算机先进技术二者有机结合，充分调动工业行业积极性、创新性，连接计算机网络平台，使设计人员的创意更快捷、更准确地通过计算机来实现。总的来说，计算机辅助工业设计主要可划分为2个大方面：一方面是计算机对工业设计产品建模的辅助，这也是现今计算机辅助设计的主要方面；另一方面是计算机技术中软硬件技术对工业技术网络平台的辅助及计算机技术对工业设计产品功能的辅助，相信这也是今后计算机技术发展的一大方向。

3.1对工业技术产品建模的辅助

首先在工业设计产品建模过程中计算机的应用，主要应用到CAID系统（ComputerAidedIndustrialDesignSystem），它包括了输入、处理和输出3个部分，完成这一个从输入到输出的CAID的全过程所需要的所有要素的总和构成了CAID系统[3]。CAID系统中经常用到的软件包括平面设计软件Photoshop、CoreIDRAW等，三维造型及动画软件3DMax、Rhino等，网页设计软件Flash，人体建模软件Poser，工程设计软件AutoCAD、SolidWorks、pro/E等，市场调研软件SPSS等。有了计算机的辅助建模，使产品的设计布局更具有内涵，参数化技术使模型建立更加准确快捷与设计师的想法更加贴合，更使得在实际生产过程中，不仅大大减少了原料浪费，有利于生产加工，而且缩短了产品生产时间，减少了产品资金投入，同时有助于产品市场的健康发展。

3.2对工业技术网络平台的辅助及对工业设计产品功能的辅助

这一方面，由于计算机技术的快速发展，软硬件技术的不断成熟，基于计算机自身特点，使得计算机技术在工业设计网络平台中得到广泛应用，实现了前所未有的重大突破。实现了项目的设计，对相关知识和信息进行管理和检索，将企业与客户紧密连接，使工业设计网络平台为设计者提供最新的设计相关知识和资源。并且计算机数据库、计算机信息快速交换、人工智能等技术也在工业设计中得到了充分应用，比如人机交换技术、模拟交互产品以及将来更加普遍的VR技术，3D打印技术等。实现了计算机与工业技术的合作突破，这也是工业设计更加智能化的飞跃式进步。无论是计算机在产品模型形态的建模辅助，还是计算机技术在工业技术网络平台、工业设计产品功能实现的应用，都对工业设计的发展具有极其重要的意义。

4计算机辅助设计相关技术的发展趋势

计算机在各行各业的应用变得更加普遍，设计行业也越来越依赖于计算机。比如现在很多的插画师都采用板绘来替代手绘，而现在产品模型的加工都需要设计师建出3D模型，这样做出来的模型可以节省很多的人力物力。那么，随着人们对遗传算法、神经网络、虚拟现实、增强现实等计算机技术和并行、协同设计等设计方法的关注[4]，使得广大学者对计算机知识与设计思想的结合产生了极大的兴趣。

4.1计算机软件的普遍应用

当今的设计师已经无法离开电脑，无论是作画修图、制作动画效果、游戏开发，还是产品3D模型形态效果的确定，甚至是最终成品的制作，都与计算机息息相关。设计师往往会通过一些特定的软件来进行创作，比如Photoshop、Illustrator、3DMax、犀牛等。而随着更多功能的软件开发，计算机只会越来越无法被取代，绝对不会退出历史的舞台，可以说，计算机将会成为设计师生活工作中必不可少的一部分。

4.2并行设计与协同设计

在工业设计的相关技术研究时，对于并行技术、工业产品制造和产品成本应做出相应考量，产品的开发、设计等将走向统一平台，在关于生命周期技术的研究过程中，产品设计师们也应积极与各领域技术进行协同[5]。并行设计、协同设计的发展延续，也应是广大工业设计师密切关注的重要趋势，二者应协同工作，适应工业设计的发展趋势。

4.33D打印技术

本来只是局限于模具制造的3D打印技术如今已不再拘泥于工业设计产品方面，而是为诸如建筑、航空航天、医疗和教育等众多领域都带来了极大的便利。因此，这项技术得到了社会的广泛关注，这将让更多人关注这项技术，应用这项技术。而在工业设计产品的模型制作、零部件制作等方面，越来越多的人也会选择3D打印这种方式来制作，越来越多的产品模型制造厂也会采用这项技术来获取利润，所以，在未来，3D打印会得到更大的普及和发展。而3D打印技术也将朝着标准化、开源设计等方向发展，为3D打印技术应用提供统一标准，实现开源创新，提高应用效率。而通过商业化的原型机实验室打印出高质量的原型机也是未来3D打印技术的发展主流方向。

4.4人机交互产品

如今，工业设计师对人机交互这个概念已不陌生，智能交互产品也在市场上大量涌现。通过计算机技术实现产品与人的交流互动已成为工业设计发展的大趋势。人们可以通过声音、影像、动作等与产品沟通，为生活增添了很多色彩。智能手机的快速发展更是实现人机交互的重要渠道之一。手机越来越智能，那么交互的需求也将越来越大，除了手机之外，现在的交互产品在很多方面也有很多设想没有实现，因此，人机交互将会是工业设计领域有待继续开发研究的重要方向。而随着人工智能、大数据和云计算等的发展，人机交互方式将和大数据、云计算结合在一起，人机交互方式也将更加智能，将朝着以用户为中心、个性化的生物识别、全方位感知等几个方向发展，将人和机器的交互，从机械的交互形式上升至情感交互。

4.5基于VR和AR技术的产品设计

人们通过虚拟现实技术（VR），可以创建和体验想象中的虚拟世界，感受现实世界中无法遇到的场景和不会经历的故事。而增强现实技术（AR）的功能则是可以使用户与屏幕上的二维虚拟世界套到现实世界的景象进行互动。可以说二者都具有很强的交互性，给人们带来前所未有的。设计师们便开始借助这2种技术，加入到他们所设计的产品中，而更多的学者也越来越关注这2种技术，成为他们科研的主要方向。因此，VR以及AR技术的普及是不可避免的。而VR、AR和移动互联网的结合，也将是未来VR以及AR技术发展的重要方向。

4.6人工智能

人工智能（AI）作为引起全球关注的热点话题，当然也不会被广大设计学者以及工业设计师所忽略。对于人工智能产品的研发，更是有众多行业前来参与。人工智能作为计算机科学的一个分支，人们也会越来越期望在工业设计领域可以运用计算机技术，为广大群众带来可以提供便利和帮助的人工智能产品，让它们可以推动各个行业的进步以及社会的发展。而对于一些关于人工智能产品将替代人类劳动力的说法，相关的研究人员也应提高重视，不能一味地追求科技进步而忽略了人类本身的需求。虽然高水平的人工智能产品便民实用，但与此同时也会引来很多人失业下岗，所以，在设计人工智能产品的时候也需要注重社会结构的完整性，真正地为人类带来进步与幸福。而在未来人工智能将重视用户体验的提升，快速满足用户各类需求、提高资源重组效率；在历史数据分析的基础上通过人工智能预测系统帮助企业对用户行为进行预测、评估，更好地了解客户行为；并基于历史数据场景模拟下一代用户体验，实现和客户的互动，满足客户需求，增强企业竞争力。这些都是人工智能未来的发展方向。

5结束语

综上所述，计算机技术对于工业设计的发展起到了重要的作用，计算机的加入使得设计的完整度更高、效率更高，计算机辅助设计也成为了现代技术前进的必然趋势，提升了人们的生活质量并推动了社会甚至是人类的发展。我国提倡创新，在计算机技术的辅助下，更多的设计创新点应运而生，为设计师拓宽了设计思路，提供了很大的便利，也为很多设计学者指出了更多的研究方向，真正地向产品设计的多元化、数字化、网络化和智能化迈进了一步。

参考文献

[1]夏妍娜,赵胜.中国制造2025产业互联网开启新工业革命[M].北京:机械工业出版社，2016.

[2]孙志鹏.中国经济新常态下的创新驱动发展研究[J].中国新高技术企业,2015（7）:37.

[3]杨海成,陆长德,余隋怀.计算机辅助工业设计[M].北京:北京理工大学出版社

[4]陆永平,郭俐,夏南海.计算机辅助工业设计（CAID）技术与展望[J].期刊，2001-11-30