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時(shí)間：2022-06-30 02:09:08
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇人工智能導(dǎo)論論文范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
P鍵詞： 人工智能；創(chuàng)新；本科
Key words： artificial intelligence；innovation；undergraduate
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）22-0230-02
0 引言
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)中正在迅速發(fā)展、新思想、新觀點(diǎn)、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的一個(gè)學(xué)科，其屬于一門邊緣學(xué)科，同時(shí)也是多個(gè)學(xué)科交叉而成的一門學(xué)科，包括語(yǔ)言學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、系統(tǒng)論、信息論、控制論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等[1]。當(dāng)前人工智能已經(jīng)是很多高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的必修課程，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科類各專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，其教學(xué)內(nèi)容主要包括自然語(yǔ)言理解、計(jì)算智能技術(shù)、問(wèn)題求解和搜索算法、知識(shí)表示和推理機(jī)制、專家系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)等，國(guó)內(nèi)外很多大學(xué)都意識(shí)到了其重要性，紛紛對(duì)其展開了教學(xué)和研究。人工智能課程包含多個(gè)學(xué)科，具有內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多等特點(diǎn)，且算法復(fù)雜，但是多數(shù)高校采用的教學(xué)方式仍是傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，即“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式，這種信息單向傳輸教學(xué)模式以教師為主體，學(xué)生只是在被動(dòng)的接收知識(shí)；存在過(guò)分重視理論教學(xué)，忽視實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)的問(wèn)題，導(dǎo)致教育內(nèi)容無(wú)法和社會(huì)接軌；人工智能教材理論性過(guò)強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中常常感到枯燥乏味，進(jìn)而對(duì)學(xué)習(xí)該課程失去熱情[2]，久而久之，不僅人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量和效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期，甚至學(xué)生還會(huì)產(chǎn)生厭學(xué)心理。針對(duì)人工智能課程中現(xiàn)有的各項(xiàng)問(wèn)題，本文作者結(jié)合自身豐富人工智能教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參考人工智能課程特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，從多個(gè)方面探討和總結(jié)了人工智能，包括教學(xué)內(nèi)容、教材選擇、教學(xué)方法和考核形式等。
1 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化與更新
人工智能是一門嶄新的學(xué)科。開設(shè)本課程首先是確定教學(xué)內(nèi)容。通常來(lái)講，人工智能學(xué)科的內(nèi)容包括兩個(gè)部分，具體：一是知識(shí)表示和推理；二是人工智能的應(yīng)用。前者是人工智能的重要基礎(chǔ)，后者主要介紹了幾種人工智能應(yīng)用系統(tǒng)，包括自動(dòng)規(guī)劃和機(jī)器視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)等。另外，課程內(nèi)容中還包括了一些人工智能應(yīng)用的實(shí)例，將實(shí)踐和理論緊密結(jié)合起來(lái)[3]。
隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人工智能學(xué)科也取得了較大發(fā)展?；诖?，人工智能學(xué)科也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，更新人工智能教學(xué)大綱，進(jìn)一步完善其教學(xué)內(nèi)容。修訂后的人工智能教學(xué)大綱將人工智能分成兩個(gè)部分，即基礎(chǔ)部分和擴(kuò)展應(yīng)用部分。前者包括計(jì)算智能、搜索原理、知識(shí)表示等，后者包括智能機(jī)器人、智能控制、多智能體、自然語(yǔ)言理解、自動(dòng)規(guī)劃、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)工程等。
教學(xué)內(nèi)容的選擇和確定應(yīng)綜合考慮多項(xiàng)因素，不僅要重視基礎(chǔ)知識(shí)，也應(yīng)注意推陳出新，隨著科技的進(jìn)步做到與時(shí)俱進(jìn)，同時(shí)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)符合現(xiàn)實(shí)的需求，能夠與社會(huì)接軌，將理論和實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)，只有這樣人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量和效果才能事半功倍。
2 教學(xué)策略及教學(xué)方法的改革創(chuàng)新
由于人工智能課程具有算法復(fù)雜、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、 知識(shí)點(diǎn)多的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法滿足人工智能課程的需求，教師應(yīng)探索更加有效的教學(xué)模式和方法，確保人工智能課程能夠取得良好的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。具體的改革和創(chuàng)新人工智能課程的手段和方法主要包括以下幾個(gè)方面：
2.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)還是常識(shí)都在告訴我們每個(gè)人最好的老師就是興趣，學(xué)生只有對(duì)某門學(xué)科存在興趣，才會(huì)更加主動(dòng)積極的學(xué)習(xí)該門課程，從而獲得良好的教學(xué)效果。比如，作者在課程的一開始先播放了一段著名導(dǎo)演斯蒂文?斯皮爾伯格的《Artificial Intelligence》的相關(guān)片段，由這個(gè)電影學(xué)生知道了世上存在人工智能的機(jī)器人，學(xué)生們隨著電影情節(jié)的發(fā)展而深深感動(dòng)，與此同時(shí)教師讓學(xué)生思考和談?wù)撊斯ぶ悄苁鞘裁?？研究人工智能的意義在哪里？實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在課堂中加入電影因素，能夠大大提升學(xué)生們的注意力，讓學(xué)生更加專注在教學(xué)任務(wù)中，有效提高了學(xué)生探索人工智能的積極性和主動(dòng)性。此外，在教學(xué)中還可以用動(dòng)畫、視頻、圖片等手段將反映人工智能最新研究和應(yīng)用的成果展示出來(lái)，讓學(xué)生更直觀的感受人工智能的奧妙，從而投入更多熱情學(xué)習(xí)人工智能課程。
2.2 面向問(wèn)題的案例教學(xué)法 案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)、以能力培養(yǎng)為核心的一種教學(xué)方法[11]。針對(duì)學(xué)校學(xué)生特點(diǎn)，我們采取了以下幾種教學(xué)形式實(shí)施案例教學(xué)。①講解式案例教學(xué)：這種案例通過(guò)教師的講解，幫助學(xué)生理解抽象的理論知識(shí)點(diǎn)。案例的呈現(xiàn)有兩種基本形式：一是“案例―理論”，即先給出教學(xué)案例，然后再講解理論知識(shí)；二是“理論―案例”，即教師先講解理論知識(shí)，再給出教學(xué)案例；通過(guò)情境體驗(yàn)與案例剖析激發(fā)學(xué)生認(rèn)知的興趣，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生注意，有利于教師導(dǎo)入新課。②討論式案例教學(xué)：在課程初期將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，每小組3～4人；教師將提前設(shè)計(jì)好的一題多解的教學(xué)案例以及收集的相關(guān)資料分配給每個(gè)小組，要求學(xué)生在課余時(shí)間通過(guò)自學(xué)和組內(nèi)討論的方式給出問(wèn)題的不同解決方案。③辯論式案例教學(xué)：在課程后期，采取專題辯論的方式對(duì)綜合應(yīng)用案例進(jìn)行討論，能有效地啟發(fā)學(xué)生全方位地思考和探索問(wèn)題的解決方法，加深學(xué)生對(duì)人工智能的理解。
2.3 個(gè)性化學(xué)習(xí)與因材施教 在開展課程教育過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)因材施教。比如，在日常教學(xué)中多觀察學(xué)生情況，鼓勵(lì)那些應(yīng)對(duì)教學(xué)任務(wù)后仍存在余力的W生深入探索較深層次的課程及相關(guān)知識(shí)，同時(shí)友善面對(duì)學(xué)習(xí)較差的學(xué)生，分析其學(xué)習(xí)過(guò)程中面對(duì)的困難，有的放矢地采取應(yīng)對(duì)措施，幫助其不斷進(jìn)步；在教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生以讀書報(bào)告的形式多多思考，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散性思考問(wèn)題，鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行深一步的探討，并且教師應(yīng)幫助具有新穎思想或論點(diǎn)的學(xué)生將其智慧以科技論文和發(fā)表文章的形式轉(zhuǎn)化為成果。
2.4 注重綜合能力培養(yǎng) 在研究型教學(xué)中任務(wù)驅(qū)動(dòng)是一種常用的教學(xué)方法，其中心導(dǎo)向是任務(wù)，學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)也在吸收和掌握知識(shí)。通常來(lái)講，該教學(xué)方法的步驟是：教師提出任務(wù)師生共同分析以得出完成任務(wù)的方法和步驟適當(dāng)講解或自學(xué)、協(xié)作學(xué)習(xí)完成任務(wù)交流和總結(jié)。”[3]該教學(xué)模式不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)，還能夠培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高其綜合實(shí)力。不僅如此，由于該教學(xué)模式通常是以小組協(xié)作的方式進(jìn)行，教師給出研究范圍，學(xué)生自愿結(jié)組并選擇具體的題目，經(jīng)過(guò)分析和討論后以程序設(shè)計(jì)或者論文的形式協(xié)作完成研究。由此可知，學(xué)生是在以團(tuán)隊(duì)的力量解決問(wèn)題，這十分考驗(yàn)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，對(duì)于學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)至關(guān)重要，且在完成任務(wù)的過(guò)程中學(xué)生需要查閱大量的資料，久而久之學(xué)生收集資料和創(chuàng)新能力勢(shì)必會(huì)得到提升。
2.5 采用啟發(fā)式教學(xué) 人工智能的很多問(wèn)題都較為抽象，對(duì)學(xué)生理解力的要求較高，因此，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中教師應(yīng)有意識(shí)的就課程內(nèi)容提出相關(guān)問(wèn)題，讓學(xué)生自己獨(dú)立思考，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的想法和解決方案。然后回歸到課程上，對(duì)比分析教材上的解決方案和學(xué)生自己的解決方案，如此不僅培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力，也增加了學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的意識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。比如，在講到較為抽象的“遺傳算法”時(shí)，先提出一個(gè)問(wèn)題，即“遺傳算法如何用于優(yōu)化計(jì)算？”，然后從“達(dá)爾文的生物進(jìn)化論”入手，討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用，之后舉例分析，啟發(fā)學(xué)生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實(shí)現(xiàn)，最后師生一起導(dǎo)出遺傳算法用于優(yōu)化計(jì)算的基本步驟。如此既完成了教授遺傳算法的目的，也鍛煉了學(xué)生邏輯思維的能力，教學(xué)效果良好[4]。
3 作業(yè)和考核方式的改革創(chuàng)新
過(guò)去的課程作業(yè)都是單一書面習(xí)題作業(yè)，發(fā)展至今，課程作業(yè)形式已經(jīng)發(fā)生了變化，更加豐富多樣，包括必須交給教師評(píng)閱的書面家庭作業(yè)和不必交給教師的課外思考題目、口頭布置的思考題或閱讀材料以及大型作業(yè)等。其中通過(guò)網(wǎng)絡(luò)就可以完成上交作業(yè)，并且教師批閱作業(yè)后也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)返回給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。課程的考核方式較之以前也發(fā)生了較大變化，加強(qiáng)了平時(shí)思維能力的考核，更加注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手能力的培養(yǎng)，不再是絕對(duì)的一次考試定成績(jī)，而是在總評(píng)成績(jī)中加入30%的平時(shí)成績(jī)，如此不僅減輕了學(xué)生的期末負(fù)擔(dān)，也迫使學(xué)生更加重視平時(shí)的學(xué)習(xí)思考，有利于課程教學(xué)質(zhì)量的提升。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文是以提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面對(duì)本科人工智能課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討，總結(jié)了該課程在教學(xué)和實(shí)踐方面的一些教改舉措。這些舉措符合二十一世紀(jì)高校教學(xué)的要求，可以支持教師提高教學(xué)手段現(xiàn)代化的水平，同時(shí)更貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。作為該課程的授課教師應(yīng)始終保持對(duì)教學(xué)內(nèi)容的不斷更新、教學(xué)方法的多樣化，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的思維創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的能力，最終提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。從學(xué)生的反饋來(lái)看，作者所總結(jié)的教學(xué)實(shí)踐具有明顯的教學(xué)效果。但仍有許多方面做得不夠，今后將繼續(xù)在教學(xué)過(guò)程中不斷總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)，吸取失敗的教訓(xùn)。
參考文獻(xiàn)：
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[2]謝榕，李霞.人工智能課程教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)及案例教學(xué)實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（19）：92-97.
1背景
智能科學(xué)與技術(shù)是當(dāng)前科學(xué)研究和工程實(shí)踐的理論與技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉的跨應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)Ⅲ。智能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將把整個(gè)信息科學(xué)技術(shù)推向“智能化”的高度，這正是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)，對(duì)于這方面人才的需求也越來(lái)越迫切。智能科學(xué)與技術(shù)培養(yǎng)掌握?qǐng)?jiān)實(shí)智能科學(xué)與技術(shù)基本理論和系統(tǒng)專門知識(shí)，具備作為工程師或領(lǐng)導(dǎo)者及公民的良好人文修養(yǎng)，具有從事科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、教學(xué)工作或獨(dú)立擔(dān)負(fù)本專業(yè)技術(shù)工作能力，深入了解國(guó)內(nèi)外智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域新技術(shù)和發(fā)展動(dòng)向，能結(jié)合與本學(xué)科有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行創(chuàng)新研究或工程設(shè)計(jì)的高級(jí)專門人才。
高校應(yīng)穩(wěn)妥發(fā)展與完善智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科生教育，夯實(shí)本科教育基礎(chǔ)并積極創(chuàng)造條件，大力開展創(chuàng)新教學(xué)，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力，使之成為具有系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能，良好科研素質(zhì)和較強(qiáng)創(chuàng)造能力的智能科學(xué)與技術(shù)工程師。
2教學(xué)計(jì)劃與教學(xué)管理分析
智能科學(xué)與技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)類專業(yè)，其必修課程設(shè)計(jì)原則是使學(xué)生具備計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論知識(shí)，尤其是大類專業(yè)招生教學(xué)的院校，通識(shí)課程主要是數(shù)學(xué)、物理文化基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)。專業(yè)教學(xué)的特色體現(xiàn)在專業(yè)必修和專業(yè)選修課程，專業(yè)必修課一般分為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)課程。計(jì)算機(jī)類專業(yè)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程一般包括線性代數(shù)、微積分、離散數(shù)學(xué)、微分方程、概率與統(tǒng)計(jì)、數(shù)值計(jì)算等；專業(yè)課程一般包括程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、高等程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)等。
2.1學(xué)分
本科培養(yǎng)計(jì)劃的學(xué)分中，國(guó)內(nèi)外大學(xué)學(xué)分總數(shù)趨勢(shì)是逐步減少，追求少而精。國(guó)內(nèi)院校一般在130～190學(xué)分之間，如北京大學(xué)為150學(xué)分，清華大學(xué)為1 70學(xué)分，東南大學(xué)與浙江大學(xué)均為160學(xué)分，還有16學(xué)時(shí)為1學(xué)分的，也有18學(xué)時(shí)為1學(xué)分的。
中國(guó)臺(tái)灣的大學(xué)一般在130學(xué)分左右。臺(tái)灣交通大學(xué)最低畢業(yè)學(xué)分為128學(xué)分，其中必修課程須達(dá)76學(xué)分（共同必修58學(xué)分+資工組核心須達(dá)分+（資工組副核心課程學(xué)分+另2組核心課程學(xué)分）），專業(yè)選修本系課程須達(dá)12學(xué)分，其他選修課程須達(dá)12學(xué)分，通識(shí)課程須達(dá)28學(xué)分（含外語(yǔ)課程必修8學(xué)分）。臺(tái)灣“中央大學(xué)”為136學(xué)分，臺(tái)灣“清華大學(xué)”為136學(xué)分，其中必修和必選學(xué)分126，其他與導(dǎo)師商量決定。
美國(guó)的大學(xué)各校差異較大。美國(guó)的學(xué)分計(jì)算有4學(xué)期制、兩長(zhǎng)一短制及兩學(xué)期制，其中加州大學(xué)伯克利分校為120學(xué)分，麻省理工大學(xué)為90學(xué)分，加州大學(xué)洛杉磯分校為186學(xué)分，斯坦福大學(xué)為180學(xué)分。
2.2教學(xué)管理
在教學(xué)管理上，斯坦福大學(xué)給學(xué)生提供了非常寬松的自由發(fā)展空間。新生入校后不分專業(yè)、不分學(xué)院。除了醫(yī)學(xué)院和法學(xué)院學(xué)生需要經(jīng)過(guò)一定的選拔程序外，本科生可以在入學(xué)后的前一個(gè)學(xué)期適當(dāng)時(shí)候隨意選擇專業(yè)，并且選擇專業(yè)后允許更改，只要畢業(yè)時(shí)滿足專業(yè)培養(yǎng)方案即可。
國(guó)內(nèi)的浙江大學(xué)是較早實(shí)行按大類招生的學(xué)校之一，分為大類培養(yǎng)、專業(yè)培養(yǎng)和特殊培養(yǎng)3類，前兩年不分專業(yè)，按學(xué)科分類集中培養(yǎng)。
臺(tái)灣的大學(xué)專業(yè)也是按大類完成前期的基礎(chǔ)課程，再分小專業(yè)完成各學(xué)程，包括基礎(chǔ)課、核心課和進(jìn)階課。
教學(xué)分組是現(xiàn)在的主流課程架構(gòu)，也是體現(xiàn)專業(yè)方向的主要形式，分組課程是體現(xiàn)專業(yè)特色的課程組。國(guó)內(nèi)清華大學(xué)采用的是分組教學(xué)；臺(tái)灣的大學(xué)基本上采用的是以教學(xué)方向分組的方式，臺(tái)灣的大學(xué)教學(xué)分為課程與修業(yè)、學(xué)分學(xué)程。
2.3實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)
計(jì)算機(jī)類專業(yè)各大院校都強(qiáng)調(diào)課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而目前課程該如何進(jìn)行教學(xué)？這不僅是實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，如何以工程教育專業(yè)論證為目標(biāo)，怎樣使教學(xué)目標(biāo)達(dá)到畢業(yè)要求是關(guān)鍵。做中學(xué)是主流實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，尤其是美國(guó)的大學(xué)，大作業(yè)體現(xiàn)的是實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)的結(jié)合，是考查學(xué)生是否理解理論知識(shí)的重要途徑。學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)扎實(shí)的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)，還進(jìn)行大量的實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練。麻省理工大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、加州大學(xué)洛杉磯分校、斯坦福大學(xué)都屬于實(shí)踐創(chuàng)新性教學(xué)模式。例如，斯坦福大學(xué)程序設(shè)計(jì)范式課程重點(diǎn)比較C、C++、Java的特點(diǎn)和難點(diǎn)，每1～2周有一次大作業(yè)，針對(duì)不同的任務(wù)，要求學(xué)生用不同的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生加深理解各類編程語(yǔ)言的應(yīng)用場(chǎng)合；麻省理工大學(xué)的課程計(jì)劃是必須先修12學(xué)分的實(shí)驗(yàn)課程，再修3門或4門核心課程，最后選擇3門方向?qū)W科和1門關(guān)于該方向的實(shí)驗(yàn)課、2門專業(yè)拓展課。
3智能科學(xué)與技術(shù)課程體系分析
智能科學(xué)與技術(shù)課程體系在智能基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上，需要安排基礎(chǔ)性、通用性、關(guān)鍵性的智能技術(shù)研究，主要包括感知技術(shù)和信息融合技術(shù)；自然語(yǔ)言處理與理解技術(shù)；知識(shí)處理（認(rèn)識(shí)）技術(shù)，包括知識(shí)提煉、知識(shí)分類、知識(shí)表示技術(shù)等；機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，特別是統(tǒng)計(jì)與規(guī)則相結(jié)合的學(xué)習(xí)技術(shù)；決策技術(shù)，即知識(shí)演繹技術(shù)特別是不確定推理技術(shù)等；策略執(zhí)行技術(shù)，即控制與調(diào)節(jié)技術(shù)；智能機(jī)器人技術(shù)，特別是面向?qū)ｉT領(lǐng)域的智能機(jī)器人技術(shù)；智能機(jī)器人之間的合作技術(shù)；基于自然語(yǔ)言理解的智能人機(jī)交互與合作技術(shù)；智能信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
國(guó)內(nèi)最早創(chuàng)辦智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)校包括北京大學(xué)，西安電子科技大學(xué)是第2批開始培養(yǎng)智能專業(yè)學(xué)生的院校。北京大學(xué)的本科教學(xué)計(jì)劃中，專業(yè)必修課程（2分）包括：①專業(yè)數(shù)學(xué)/理論基礎(chǔ)（15學(xué)分）：算法分析與設(shè)計(jì)、集合論與圖論、概率統(tǒng)計(jì)A、代數(shù)結(jié)構(gòu)與組合數(shù)學(xué)、數(shù)理邏輯；②硬件與系統(tǒng)基礎(chǔ)（分）：數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)、微機(jī)原理和信號(hào)與系統(tǒng)；③智能基礎(chǔ)（5學(xué)分）：腦與認(rèn)知科學(xué)與人工智能基礎(chǔ)。專業(yè)限選課程（15學(xué)分）包括信息論基礎(chǔ)、計(jì)算方法B、數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、微機(jī)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)習(xí)、機(jī)器感知和智能處理實(shí)驗(yàn)、智能多媒體信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。選修組合課程（29～32學(xué)分）：學(xué)生按照自己的興趣，參考智能的2個(gè)專業(yè)方向推薦專業(yè)課組合，自行選擇，至少選修20學(xué)分的智能專業(yè)課程。公共核心+專業(yè)方向+新技術(shù)及其他：①公共核心課程（分）：智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論、模式識(shí)別基礎(chǔ)、生物信息處理、智能信息處理；②專業(yè)方向課程（11～15學(xué)分）：機(jī)器感知與智能機(jī)器人方向、智能信息處理與機(jī)器學(xué)習(xí)方向、新技術(shù)及其他。
西安電子科技大學(xué)智能專業(yè)主要課程包括電路分析理論、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字電路及邏輯設(shè)計(jì)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、微機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程、人工智能概論、算法設(shè)計(jì)與分析、最優(yōu)化理論與方法、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算智能導(dǎo)論、模式識(shí)別、圖像理解與計(jì)算機(jī)視覺、智能傳感技術(shù)、移動(dòng)通信與智能技術(shù)、智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)信息檢索、智能系統(tǒng)平臺(tái)專業(yè)實(shí)驗(yàn)等課程及30多門選修課程。
建議各學(xué)?？梢愿鶕?jù)學(xué)院教學(xué)特色與實(shí)際需求，設(shè)計(jì)專業(yè)核心課程。北京大學(xué)偏重“信息處理”，湖南大學(xué)偏重“智能系統(tǒng)”，但需要強(qiáng)調(diào)的一個(gè)前提就是智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬于大計(jì)算機(jī)類，更需要大EECS專業(yè)的基礎(chǔ)。編程、電路、數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)這五大核心基礎(chǔ)就是大EECS；其次是專業(yè)，計(jì)算機(jī)以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、編譯、數(shù)據(jù)庫(kù)五大經(jīng)典專業(yè)核心課為主，湖南大學(xué)的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)，因此信號(hào)與系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、人工智能是最基本的專業(yè)核心課，然后再分不同的分支。湖南大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程包括人工智能概論、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算智能導(dǎo)論、模式識(shí)別、智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器人學(xué)等；研究學(xué)位課程包括模式識(shí)別、人工智能等，主要體現(xiàn)為智能科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)（人工智能概論、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算智能導(dǎo)論、模式識(shí)別）、核心（智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘）和應(yīng)用（機(jī)器人學(xué)）。
4結(jié)語(yǔ)
（1）在課程計(jì)劃實(shí)施過(guò)程中，教師需要遵循課程的時(shí)序圖，即描述課程的進(jìn)階關(guān)系，從本科直到研究生，同時(shí)還可以實(shí)行一定的修課限制，如臺(tái)灣交通大學(xué)計(jì)算機(jī)概論與程式設(shè)計(jì)和面向?qū)ο蟪淌皆O(shè)計(jì)兩科皆不及格者不得修數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法概論，若數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不及格不能修算法設(shè)計(jì)課程等。
（2）程序設(shè)計(jì)類課程用上機(jī)程序能力考試來(lái)設(shè)置合格條件，如臺(tái)灣交通大學(xué)基礎(chǔ)程式設(shè)計(jì)及格條件為通過(guò)“程式能力鑒定”，湖南大學(xué)則以CCF―CSP軟件能力測(cè)試作為程序設(shè)計(jì)課程通過(guò)的考核標(biāo)準(zhǔn)。
（3）鼓勵(lì)學(xué)生參與項(xiàng)目、競(jìng)賽等課外科技活動(dòng)，如臺(tái)灣“清華大學(xué)”的綜合論文訓(xùn)練是由具有同等水平的項(xiàng)目訓(xùn)練成果或SRT（student research training）計(jì)劃項(xiàng)目以及其他課外科技活動(dòng)成果經(jīng)認(rèn)定后代替的。
中圖分類號(hào)：TH165.3 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2017）009-0-01
一、智能診病系統(tǒng)的發(fā)展
人工智能是現(xiàn)今最尖端的技術(shù)之一，近三十年來(lái)，人工智能發(fā)展迅速，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。專家系統(tǒng)是人工智能重要的一個(gè)分支，它通過(guò)一個(gè)或多個(gè)專家提供的專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)，模擬人類專家解決那些需要專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)才能完成的問(wèn)題。1965年，美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出了DENRAL系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有豐富的化學(xué)知識(shí)，能幫助化學(xué)家推斷出分子的結(jié)構(gòu)。DENRAL系統(tǒng)的完成標(biāo)志著專家系統(tǒng)的誕生。20世紀(jì)70年代初， NTERNIST系統(tǒng)在匹茲堡大學(xué)問(wèn)世，這是第一個(gè)用于醫(yī)療的內(nèi)科病診斷咨詢系統(tǒng)。同一時(shí)期，一款能夠幫助普通內(nèi)科醫(yī)生診治細(xì)菌感染性疾病的專家系統(tǒng)MYCIN也在斯坦福大學(xué)出世，這兩款專家系統(tǒng)的成功激發(fā)了智能診病系統(tǒng)的開發(fā)熱潮，國(guó)內(nèi)外都開始往這方面投入大量的人力物力。到21世紀(jì)初，智能診病系統(tǒng)已經(jīng)相對(duì)成熟。
二、智能診病系統(tǒng)
智能診病系統(tǒng)以基于規(guī)則的方式來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)，它主要將系統(tǒng)分為知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)兩部分，知識(shí)庫(kù)中存儲(chǔ)著各種醫(yī)學(xué)知識(shí)的集合，包含從書本中知識(shí)，以及醫(yī)學(xué)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，而推理機(jī)根據(jù)用戶提供的有效信息，來(lái)決定所使用的推理規(guī)則，通過(guò)從知識(shí)庫(kù)中獲取的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行推理判斷，從而得出最終的結(jié)論。推理分為精確推理和不精確推理，精確推理根據(jù)條件和結(jié)論之間的必然性，得出的結(jié)果是肯定的，不精確推理：在條件不足的情況下，得到的假設(shè)不能被完全證實(shí)，這個(gè)時(shí)候?yàn)槊總€(gè)假設(shè)賦予一個(gè)權(quán)值來(lái)表明這個(gè)假設(shè)的可信度，通過(guò)這些假設(shè)進(jìn)行下一步推理，可能會(huì)得到多個(gè)不同的結(jié)論，以可信度最高的結(jié)論作為最終結(jié)論。
三、智能診病系統(tǒng)的缺點(diǎn)
難以得到足夠知識(shí)和規(guī)則填充知識(shí)庫(kù)，智能診病系統(tǒng)做為基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，需要以大量知識(shí)和醫(yī)學(xué)專家規(guī)則作為基礎(chǔ)，才能夠準(zhǔn)確地診斷病人的病情，這就需要大量的醫(yī)學(xué)專家和知識(shí)工程師的參與才能夠?qū)崿F(xiàn)。
缺乏學(xué)習(xí)能力，跟一般的基于規(guī)則的專家系統(tǒng)一樣，智能診病系統(tǒng)不具備從診病過(guò)程中提取經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)的能力，只會(huì)依循本來(lái)就存在的規(guī)則和知識(shí)進(jìn)行推理判斷，更新知識(shí)庫(kù)，添加規(guī)則些工作仍然需要知識(shí)工程師來(lái)完成。
Naive Bayesian算法：
Na?ve Bayesian 算法能夠較好地對(duì)事物進(jìn)行分類，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算高效等特點(diǎn)，是分類算法中最經(jīng)典，最有影響力的算法之一。Na?ve Bayesian算法首先需要通過(guò)訓(xùn)練樣本計(jì)算出先驗(yàn)概率，在此基礎(chǔ)上，計(jì)算一個(gè)待分類的后驗(yàn)概率。下面是Na?ve Bayesian 算法的定義，對(duì)于一個(gè)待分類的事物x，設(shè)：
1.x有{a1，a2，a3，……an}這樣一個(gè)屬性集，每個(gè)a都是x的一個(gè)特征屬性。
2.有{y1，y2，y3，……ym}這樣一個(gè)類別集合，每個(gè)y代表一個(gè)類別。
3.分e計(jì)算P（y1|x），P（y2|x），P（y3|x），…..，P（ym|x）的概率。
4.如果有P（yi|x） >= P（yj|x）（j屬于1～n），則事物x屬于類型yk。
在這里，我們稱P（yi|x）為后驗(yàn)概率，根據(jù)貝葉斯定理，P（yi|x） = P（x|yi）P（yi）/p（x）。
由于對(duì)于所有的后驗(yàn)概率，都需要除以P（x），所以在這里我們可以將P（x）忽略，只求出最大的P（x|yi）P（yi）即可。P（x|yi）P（yi） = P（a1|yi）P（a2|yi）P（a3|yi）…P（an|yi）P（yi），其中P（aj|yi）和P（yi）我們都需要通過(guò)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算：
1.設(shè)有樣本集{x1，x2，…xn}，每個(gè)樣本有一個(gè)屬性集a其中包含若干屬性。
2.有{y1，y2，…ym}這樣一個(gè)類別集合。
3.P（yi）為樣本中類別yi的個(gè)數(shù)/樣本總數(shù)。
4.P（aj|yi）為樣本中類別yi中含有aj屬性的個(gè)數(shù)/類別中yi的個(gè)數(shù)。
通過(guò)Naive Bayesian算法對(duì)智能診病系統(tǒng)的改進(jìn)：
由于知識(shí)庫(kù)中知識(shí)量和規(guī)則的限制，智能診病系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)法準(zhǔn)確判斷用戶病情的狀況，通過(guò)Na?ve Bayesian算法可以有效地改善這一情況。一個(gè)人患病的原因會(huì)跟他平時(shí)的生活環(huán)境，生活習(xí)慣還有家族遺傳有很大的關(guān)系，由此，我們可以將生活環(huán)境，生活習(xí)慣和家族遺傳作為特征屬性，建立一個(gè)輔助診斷病情的Navie Bayesian分類器。算法的訓(xùn)練樣本通過(guò)記錄每個(gè)精確推理確診的患者的生活環(huán)境，生活習(xí)慣，家族遺傳等屬性信息取得，通過(guò)不斷地增加訓(xùn)練樣本，Navie Bayesian分類器的準(zhǔn)確性不斷提升，從而提升智能診斷系統(tǒng)的不精確推理能力。
參考文獻(xiàn)：
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工程教育認(rèn)證要求通過(guò)認(rèn)證的工程專業(yè)不僅要深入理解和把握復(fù)雜工程問(wèn)題，更要按照國(guó)際實(shí)質(zhì)等效原則培養(yǎng)學(xué)生具有解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力［1］。目前，針對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)的研究還處于探索階段。許智宏等人認(rèn)為可采用半開放式項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法達(dá)成目標(biāo)［2］;尚鳳軍提出課程群建設(shè)面向復(fù)雜工程設(shè)計(jì)的方案［3］;黃永紅等人認(rèn)為可增設(shè)綜合訓(xùn)練項(xiàng)目來(lái)達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)［4］。劉秀平等人提出了分層實(shí)施方案，從知識(shí)、實(shí)踐、設(shè)計(jì)的維度支撐了解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力［5］。王宏宇等人提出了以學(xué)科競(jìng)賽主題為對(duì)象，遵循工程邏輯設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程的課程建設(shè)改革方法［6］。許多研究成果對(duì)于分解落實(shí)解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)缺乏深入探索，對(duì)于如何優(yōu)化課程設(shè)計(jì)體系和內(nèi)容來(lái)提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力方面也缺乏深入研究。
1課程設(shè)計(jì)改革的意義
完備的實(shí)踐教學(xué)體系主要包括課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)等。通常，國(guó)內(nèi)高校都將畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)環(huán)節(jié)作為實(shí)現(xiàn)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的重要載體。但近年來(lái)，畢業(yè)設(shè)計(jì)期間應(yīng)聘、考研等擠占了學(xué)生很多時(shí)間和精力，設(shè)計(jì)內(nèi)容往往弱化甚至忽略難以處理的學(xué)科交叉問(wèn)題和非技術(shù)因素，且畢業(yè)設(shè)計(jì)往往采取一人一題，很難達(dá)到個(gè)人與團(tuán)隊(duì)的教學(xué)指標(biāo)。課程實(shí)驗(yàn)往往隨理論授課逐周分散進(jìn)行，受學(xué)時(shí)限制以及學(xué)生知識(shí)掌握處于積累階段等因素，一些深度型、探究型、綜合型的實(shí)驗(yàn)往往很難開展。實(shí)習(xí)由于受到場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)、管理難度、企業(yè)技術(shù)保密等限制，往往缺乏理論指導(dǎo)下的實(shí)踐。一些計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生到實(shí)習(xí)單位后，只能接觸一些前端頁(yè)面或模塊代碼的機(jī)械性編寫，無(wú)法接觸軟件或硬件的具體設(shè)計(jì)過(guò)程，有些專業(yè)實(shí)習(xí)甚至畸變?yōu)槠髽I(yè)參觀。《計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》要求計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生4年的實(shí)驗(yàn)當(dāng)量應(yīng)不少于2萬(wàn)行代碼。在課程設(shè)計(jì)方面，要求至少完成兩個(gè)有一定規(guī)模和復(fù)雜度的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，實(shí)踐教學(xué)體系中提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的環(huán)節(jié)應(yīng)保證時(shí)間的集中性，內(nèi)容的規(guī)模和復(fù)雜度要達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的要求，且應(yīng)在理論的指導(dǎo)下開展，課程設(shè)計(jì)比較符合這一要求，應(yīng)作為提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)的關(guān)鍵突破口。
2課程設(shè)計(jì)改革宗旨和研究方法
2.1課程設(shè)計(jì)改革宗旨
第一，以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力為主線，突出工程技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)意識(shí)培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的能力和素質(zhì)。第二，使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，實(shí)現(xiàn)多方案分析與評(píng)價(jià)，從而全面提升實(shí)踐教學(xué)效果。第三，使學(xué)生深入掌握工程原理，結(jié)合工程實(shí)踐，體現(xiàn)綜合運(yùn)用，提升解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。第四，分解落實(shí)解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)，課程設(shè)計(jì)的持續(xù)改進(jìn)逆向推進(jìn)課程體系的整體優(yōu)化。第五，構(gòu)建計(jì)算機(jī)專業(yè)完善的實(shí)踐教學(xué)體系和課程群體系，建立各項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。
2.2基本研究方法
第一，調(diào)研法。采取調(diào)研問(wèn)卷調(diào)查和訪談的方式，對(duì)目前已畢業(yè)學(xué)生、在校生(包括計(jì)算機(jī)類專業(yè)本科生、研究生)、教師(包括教學(xué)管理、教學(xué)一線、教輔等多層面)開展調(diào)研。同時(shí)走訪和調(diào)研部分高校、IT企業(yè)和專業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)等。第二，逆向研究法。從實(shí)踐入手，逆向優(yōu)化專業(yè)類知識(shí)體系教學(xué)。第三，分析建模法。對(duì)調(diào)研數(shù)據(jù)、教學(xué)環(huán)節(jié)統(tǒng)計(jì)與考核數(shù)據(jù)、質(zhì)量保證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，借助人工智能手段進(jìn)行建模優(yōu)化。第四，螺旋優(yōu)化、研以致用法。杜絕紙上談兵，形成的專業(yè)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)置實(shí)施方案(含教改方案、教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)、考核標(biāo)準(zhǔn)等)，直接實(shí)施于一線教學(xué)活動(dòng)，并通過(guò)實(shí)施效果的反饋螺旋優(yōu)化后續(xù)方案。
3課程設(shè)計(jì)改革實(shí)踐
課程設(shè)計(jì)計(jì)劃的實(shí)施要求指導(dǎo)教師明確課程設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)具體的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，并要在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中堅(jiān)持實(shí)施。明晰課程設(shè)計(jì)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐作用，為合理安排課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容明確了指導(dǎo)思想。本校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案以工程教育專業(yè)認(rèn)證為背景，共設(shè)置11門課程設(shè)計(jì)。一類課程設(shè)計(jì)在前5學(xué)期開設(shè)，涉及專業(yè)類知識(shí)課程門數(shù)相對(duì)較少，具體包括以下7門課程設(shè)計(jì):C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、Java程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)、C++程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、JavaEE編程技術(shù)課程設(shè)計(jì)。以上課程設(shè)計(jì)以語(yǔ)言開發(fā)為主，是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維、軟件工程設(shè)計(jì)規(guī)范、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言開發(fā)能力的基礎(chǔ)。指導(dǎo)教師面向解決復(fù)雜工程問(wèn)題培養(yǎng)，認(rèn)真設(shè)定課程設(shè)計(jì)題目和內(nèi)容。以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性、技能性、應(yīng)用性、工程性和創(chuàng)新性，采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)和求解漸進(jìn)化方式不斷提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。每門課程設(shè)計(jì)在具體實(shí)施中，指導(dǎo)教師始終探索課程設(shè)計(jì)如何解決承上(課程實(shí)驗(yàn))啟下(畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí))，并不斷思考和探索課程設(shè)計(jì)如何逆向優(yōu)化專業(yè)類知識(shí)課程的教學(xué)活動(dòng)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)另一類課程設(shè)計(jì)在第6和第7學(xué)期設(shè)置，綜合性較強(qiáng)(在某些高校或?qū)I(yè)有時(shí)被稱為“綜合開發(fā)實(shí)訓(xùn)”或“綜合訓(xùn)練項(xiàng)目”等，但通常拘泥于一種開發(fā)語(yǔ)言或技術(shù))。綜合類課程設(shè)計(jì)有4門:A.體系結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)。專業(yè)類知識(shí)課程涉及體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理、編譯原理、匯編與接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等硬件類和系統(tǒng)類課程。B.操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)。專業(yè)類知識(shí)課程涉及操作系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件類課程和部分高級(jí)語(yǔ)言類課程。C.軟件開發(fā)綜合課程設(shè)計(jì)。專業(yè)類知識(shí)課程涉及各種高級(jí)語(yǔ)言類課程(如Java、C、C++)、軟件工程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等軟件開發(fā)類課程。D.Python與人工智能課程設(shè)計(jì)。專業(yè)類知識(shí)課程涉及各種高級(jí)語(yǔ)言類課程(如Python、Java、C、C++)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、人工智能導(dǎo)論等課程。綜合類課程設(shè)計(jì)涉及大量通識(shí)類知識(shí)和學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，具有較高的綜合性，包含多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子問(wèn)題，體現(xiàn)問(wèn)題和系統(tǒng)的規(guī)模、難度、復(fù)雜度、綜合性。課程設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀，使學(xué)生能夠站在系統(tǒng)的高度，以系統(tǒng)的視角去看問(wèn)題，去適應(yīng)錯(cuò)綜復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，最終實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的系統(tǒng)化、科學(xué)化求解?！败浖_發(fā)綜合課程設(shè)計(jì)”綜合了之前的.NET綜合課程設(shè)計(jì)、Java綜合課程設(shè)計(jì)等軟件開發(fā)類課程設(shè)計(jì)。根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，這門課程設(shè)計(jì)并不拘泥于某一種語(yǔ)言或技術(shù)要求，要求學(xué)生能夠針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題，選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具等設(shè)計(jì)開發(fā)一套軟件系統(tǒng)，并通過(guò)對(duì)比得到有效結(jié)論?！癙ython與人工智能課程設(shè)計(jì)”以解決復(fù)雜工程問(wèn)題入手，學(xué)生首先分析問(wèn)題建立模型，然后給出解決方案和算法設(shè)計(jì)，通過(guò)Python語(yǔ)言及其擴(kuò)展庫(kù)編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，最后通過(guò)設(shè)計(jì)方案、模型、算法、開發(fā)語(yǔ)言等多個(gè)角度對(duì)比分析給出所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的客觀性評(píng)價(jià)。在2017版培養(yǎng)方案中該課程設(shè)計(jì)為“Python程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”，設(shè)計(jì)內(nèi)容包含了軟件開發(fā)、大數(shù)據(jù)、人工智能、深度學(xué)習(xí)等。2019版培養(yǎng)方案中，專業(yè)增設(shè)了1門48學(xué)時(shí)的人工智能導(dǎo)論理論課，Python程序設(shè)計(jì)和人工智能導(dǎo)論合并為1門2周的“Python與人工智能課程設(shè)計(jì)”?！绑w系結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)”和“操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”是專業(yè)認(rèn)真研究工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)后于2019版人才培養(yǎng)方案中新設(shè)置的2門課程設(shè)計(jì)。在學(xué)時(shí)緊張的情況下，專業(yè)仍增設(shè)了這2門綜合類課程設(shè)計(jì)，力圖保證學(xué)生硬件系統(tǒng)、組成原理、體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)方面的綜合設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)質(zhì)量，保證人才培養(yǎng)的系統(tǒng)性和專業(yè)性。課程設(shè)計(jì)具體實(shí)施過(guò)程中，指導(dǎo)教師以突破解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)為核心安排課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，使學(xué)生的能力培養(yǎng)達(dá)到工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)要求，反復(fù)思考和嘗試解決以下關(guān)鍵問(wèn)題:第一，課程設(shè)計(jì)內(nèi)容重點(diǎn)覆蓋了《華盛頓協(xié)議》7個(gè)特征中的哪些特征?課程設(shè)計(jì)的規(guī)模、難度、復(fù)雜度、綜合性是否能滿足工程教育認(rèn)證背景下的解決復(fù)雜工程問(wèn)題的要求?第二，課程設(shè)計(jì)中，如何運(yùn)用深入的而不是淺顯的工程原理，經(jīng)過(guò)什么樣的分析，而不是直接套用原理、公式來(lái)解決設(shè)計(jì)目標(biāo)?第三，課程設(shè)計(jì)中學(xué)生在哪些理論指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)踐?加深對(duì)哪些原理的理解?第四，為了突出復(fù)雜工程問(wèn)題的解決，與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的一門或多門相關(guān)課程的講授環(huán)節(jié)中，將對(duì)傳統(tǒng)的授課方式、方法和內(nèi)容采取哪些變化?與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的理論知識(shí)講授和基本實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)能否為學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)奠定扎實(shí)基礎(chǔ)?第五，課程設(shè)計(jì)是否要引入混合式教學(xué)?如果引入，混合式教學(xué)將如何提高課程設(shè)計(jì)效果?第六，從以學(xué)生為中心的角度分析學(xué)生如何通過(guò)課程設(shè)計(jì)和相關(guān)理論的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)從“學(xué)了”到“學(xué)會(huì)”再到“會(huì)應(yīng)用”?第七，課程設(shè)計(jì)“能力培養(yǎng)”如何量化考核，“復(fù)雜度”如何評(píng)價(jià)?以產(chǎn)出為導(dǎo)向，如何建立持續(xù)的人才培養(yǎng)改進(jìn)機(jī)制?通過(guò)指導(dǎo)教師的不斷思考和改革嘗試，使各門課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)變、從簡(jiǎn)單到綜合的轉(zhuǎn)變、從單一系統(tǒng)到增加對(duì)比分析、綜合評(píng)價(jià)等突破常規(guī)的轉(zhuǎn)變。
4課程設(shè)計(jì)改革效果
課程設(shè)計(jì)改革使計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)逐步形成一套課程設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)置實(shí)施方案(含教改方案、教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)、形成性考核標(biāo)準(zhǔn)等)，并直接實(shí)施于現(xiàn)有教學(xué)活動(dòng)。通過(guò)培訓(xùn)和專家輔導(dǎo)講座等形式，指導(dǎo)教師深刻理解了工程教育認(rèn)證的本質(zhì)和內(nèi)涵，改變了傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)理念。以復(fù)雜工程問(wèn)題的提出和解決為課程設(shè)計(jì)核心，突出產(chǎn)出導(dǎo)向，精心設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目，優(yōu)化課程設(shè)計(jì)考核指標(biāo)，建立了課程設(shè)計(jì)持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。課程設(shè)計(jì)改革在人才培養(yǎng)方面取得了切實(shí)效果。第一，以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力為主線，突出工程技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)意識(shí)培養(yǎng)，設(shè)計(jì)理念更符合學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)。第二，使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，養(yǎng)成了多方案分析、對(duì)比和評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)習(xí)慣。第三，使學(xué)生逐步掌握深入的工程原理，結(jié)合工程實(shí)踐，綜合運(yùn)用，提升了解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。第四，以課程設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)置為突破口，逆向推進(jìn)課程體系設(shè)置整體優(yōu)化，使學(xué)生通過(guò)實(shí)踐逆向推動(dòng)理論課學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力，學(xué)生的理論素質(zhì)進(jìn)一步提升。課程設(shè)計(jì)改革首先在省級(jí)一流本科專業(yè)“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)實(shí)施，并推廣至軟件工程、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程三個(gè)計(jì)算機(jī)類本科專業(yè)。與信息技術(shù)密切且相關(guān)的電子商務(wù)、電子信息工程、機(jī)器人工程等專業(yè)也逐步開展了面向復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)的課程設(shè)計(jì)改革，取得了切實(shí)有效的實(shí)施效果。
5結(jié)語(yǔ)
截至2018年，計(jì)算機(jī)類專業(yè)已達(dá)3349個(gè)專業(yè)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生復(fù)雜工程問(wèn)題的解決能力，是工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的核心要求，也是一流本科專業(yè)建設(shè)的核心目標(biāo)之一。隨著工程教育認(rèn)證的普及開展，面向OBE理念，突出解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)的課程設(shè)計(jì)改革越發(fā)迫切和必要。只有不斷改革，建立持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，才能不斷優(yōu)化計(jì)算機(jī)教育教學(xué)工作，為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才，推動(dòng)我國(guó)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
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隨著信息技術(shù)的應(yīng)用和普及,“智能化”成為信息化后續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一。在決策領(lǐng)域,20世紀(jì)80年代,一種以計(jì)算機(jī)為工具、應(yīng)用決策科學(xué)及有關(guān)學(xué)科的理論與方法、以人機(jī)交互方式輔助決策者決策的決策支持系統(tǒng)(DSS)應(yīng)運(yùn)而生。但是,DSS只能輔助和支持決策者決策,其貢獻(xiàn)局限于對(duì)可選方案的評(píng)價(jià),只能對(duì)有量化特性的問(wèn)題使用數(shù)據(jù)模型和數(shù)值計(jì)算方法來(lái)輔助決策,不具有表示復(fù)雜決策過(guò)程的能力,因此,促使人們提出將DSS與專家系統(tǒng)(ES)相結(jié)合,以分別發(fā)揮DSS的數(shù)值分析和ES的符號(hào)處理優(yōu)勢(shì),從而將定性分析和定量分析有機(jī)結(jié)合起來(lái),以既能進(jìn)行知識(shí)處理,又能有效地解決半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,這就是智能決策支持系統(tǒng)(IDSS)的產(chǎn)生背景。
隨著人工智能和智能技術(shù)的發(fā)展,IDSS在廣泛的工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)科學(xué)等諸多領(lǐng)域,得到廣泛應(yīng)用。了解、掌握智能決策的基本知識(shí)和技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)、智能科學(xué)類專業(yè)大學(xué)生的基本要求,因此,智能決策類課程應(yīng)運(yùn)而生,并逐漸發(fā)展成為計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、管理科學(xué)與工程和智能科學(xué)技術(shù)等專業(yè)的專業(yè)課之一[1-4]。
在我校,智能決策系統(tǒng)課程作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程和其他電子信息類專業(yè)的專業(yè)限選或選修課程。目前,該課程的教學(xué)內(nèi)容存在如下問(wèn)題:一是教學(xué)內(nèi)容繁,二是技術(shù)更新快,三是涉及的專業(yè)知識(shí)深,對(duì)學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(shí)(特別是數(shù)學(xué)知識(shí)、計(jì)算機(jī)技術(shù))要求極高,教學(xué)難度大。因此,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不得要領(lǐng),抓不住課程的核心,只見樹木、不見森林,從而影響學(xué)生們的學(xué)習(xí)效果。本文就是在這樣背景下,提出并開展教學(xué)研究的。
1教學(xué)內(nèi)容改革
智能決策系統(tǒng)是一門計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理科學(xué)、人工智能和應(yīng)用數(shù)學(xué)交叉的新興專業(yè)課程,其學(xué)分通常為2～2.5學(xué)分,即32～40學(xué)時(shí),其中包括0.5學(xué)分的實(shí)驗(yàn)課程(8學(xué)時(shí))。因此,如何在有限學(xué)時(shí)中容納下本課程教學(xué)內(nèi)容,完成本課程的教學(xué)目標(biāo),就成為首要問(wèn)題。
通過(guò)實(shí)踐和教學(xué)改革,我校本課程的理論教學(xué)內(nèi)容主要包括下列6個(gè)知識(shí)單元。
1) 決策理論概述。主要內(nèi)容有決策的概念、類型、基礎(chǔ)、流程和目標(biāo)。理論課時(shí)數(shù)4學(xué)時(shí)。
2) 決策系統(tǒng)。主要內(nèi)容有決策支持系統(tǒng)的概念、結(jié)構(gòu)、功能、主要部件與設(shè)計(jì)要點(diǎn)。理論課時(shí)數(shù)控制在6學(xué)時(shí)。
3) 決策模型。主要內(nèi)容有數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、知識(shí)管理、數(shù)據(jù)挖掘、智能算法和數(shù)據(jù)處理。理論課時(shí)數(shù)控制在6學(xué)時(shí)。
4) 智能決策系統(tǒng)。主要內(nèi)容有計(jì)算智能基礎(chǔ)、專家系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)、智能決策系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)、智能決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。理論課時(shí)數(shù)控制在8學(xué)時(shí)。
5) 群體決策系統(tǒng)。主要內(nèi)容有協(xié)同計(jì)算概述,群體決策系統(tǒng)的概念、結(jié)構(gòu)、功能、群體決策過(guò)程與建模和實(shí)現(xiàn)方法。理論課時(shí)數(shù)控制在6學(xué)時(shí)。
6)智能決策系統(tǒng)的發(fā)展。主要包括基于網(wǎng)絡(luò)的決策系統(tǒng)技術(shù)和應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與基于Agent的決策系統(tǒng),智慧地球與智能化企業(yè)。理論課時(shí)數(shù)控制在2學(xué)時(shí)。
實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容包括4個(gè)實(shí)驗(yàn),學(xué)時(shí)總數(shù)為8學(xué)時(shí),其教學(xué)內(nèi)容設(shè)置見本文§3。
2教學(xué)方法改革
教學(xué)方法是為完成一定的教學(xué)目的、教學(xué)任務(wù)所采取的教學(xué)途徑或教學(xué)程序,是以解決教學(xué)任務(wù)為目的、師生共同進(jìn)行認(rèn)識(shí)和實(shí)踐的方法體系。其方法體系主要包含多個(gè)基本要素,比如教、學(xué)、信息傳輸載體(包含文字、圖形、圖像、肢體語(yǔ)言、表情、感知等)和教學(xué)輔助設(shè)備等。教學(xué)過(guò)程就是要充分利用具有信息優(yōu)勢(shì)、知識(shí)優(yōu)勢(shì)的教師,將信息、知識(shí)、技能、技巧,系統(tǒng)集成地傳輸給暫時(shí)處于低信息狀態(tài)的學(xué)生。決定這個(gè)傳輸過(guò)程順利進(jìn)行的至關(guān)重要因素有:教師的積極性與責(zé)任心和學(xué)生的求知欲與基礎(chǔ)知識(shí)及其結(jié)構(gòu)。從教育學(xué)和心理學(xué)角度看,課程教學(xué)方法改革就是圍繞這兩個(gè)因素展開[5],限于篇幅,本文的討論僅從如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲著手。
2.1探索式教學(xué)方法
經(jīng)過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐,本文實(shí)踐了“探索式教學(xué)法”,此法強(qiáng)調(diào)因材施教,在教學(xué)全過(guò)程創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)境、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。所謂探索式教學(xué)方法是指在教學(xué)過(guò)程中,在教師的啟發(fā)、誘導(dǎo)下,學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作討論,以學(xué)習(xí)課程知識(shí)和科學(xué)問(wèn)題為探索目標(biāo),以學(xué)生熟悉和能接觸到生活原型為研究對(duì)象,為學(xué)生提供自由表達(dá)、質(zhì)疑、探索、討論問(wèn)題的環(huán)境,學(xué)生通過(guò)個(gè)體、小組、團(tuán)隊(duì)等多種形式完成解難、釋疑、嘗試學(xué)習(xí)活動(dòng),將學(xué)生自己所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的一種教學(xué)程序。探索式教學(xué)方法重視發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)自學(xué)能力,力圖通過(guò)自我探索引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和初步掌握科學(xué)研究方法[6],培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)獲取與加工能力、信息分析與加工利用能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力、語(yǔ)言表達(dá)與寫作能力,和創(chuàng)新精神。為其終身學(xué)習(xí)和工作奠定良好基礎(chǔ)。
盡管探索式教學(xué)法能夠給教師的教學(xué)提供思想、理念指導(dǎo),但是,針對(duì)不同教學(xué)對(duì)象和不同課程內(nèi)容,其實(shí)際應(yīng)用方法也會(huì)存在差異,這就是所謂的教無(wú)定法之說(shuō)。本文以智能決策系統(tǒng)課程第1知識(shí)單元課外作業(yè)為例,嘗試說(shuō)明該法的具體應(yīng)用方法,為保證該方法的實(shí)施效果,本文擬定了如下的教師操作流程:
1) 制定論文目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生綜合利用參考文獻(xiàn)和學(xué)會(huì)表達(dá)的能力。首先,要求學(xué)生學(xué)會(huì)獲取、理解、過(guò)濾和分析信息;其次,要求學(xué)生掌握撰寫科技論文的基本技巧;最后,要求學(xué)生在觀眾面前表達(dá)自己觀點(diǎn),學(xué)習(xí)說(shuō)服聽眾、推銷自己觀點(diǎn)的技巧。
2) 論文基本要求:①圍繞“關(guān)于信息技術(shù)對(duì)決策影響”的主題,學(xué)生自擬題目;②2周時(shí)間內(nèi),學(xué)生完成1 000字左右(2頁(yè)A4幅面)的論文,其中內(nèi)容需要包括摘要,關(guān)鍵詞,問(wèn)題或觀點(diǎn)概述,目前發(fā)展?fàn)顩r,結(jié)論或結(jié)語(yǔ);③制作演示幻燈片。
3) 提供信息查閱途徑:通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教師自己已經(jīng)掌握的文獻(xiàn)資源和網(wǎng)絡(luò)地址資源,指出查詢方法和基本技巧。
4) 抽查式演講:①使用幻燈片;②介紹主要內(nèi)容;③結(jié)論;④點(diǎn)評(píng)、提問(wèn)與回答。
5) 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):①文檔編制能力;②問(wèn)題發(fā)現(xiàn)與分析能力;③表達(dá)與陳述能力。
在實(shí)施中,要防止出現(xiàn)如下情況:①題目太難或太容易,以免挫傷學(xué)生積極性;②提前告示和監(jiān)督,防止學(xué)生偷懶或拷貝;③靈活掌握考評(píng)手段,鼓勵(lì)創(chuàng)新,保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
2.2案例教學(xué)方法
案例教學(xué)法是在教師指導(dǎo)下,根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的要求,創(chuàng)設(shè)學(xué)生身臨案例場(chǎng)境的教學(xué)氛圍,使用案例來(lái)組織學(xué)生的學(xué)習(xí)、研究、實(shí)踐等活動(dòng)的教學(xué)方法。本課程利用該方法,加強(qiáng)了理論與實(shí)際的結(jié)合,為學(xué)生學(xué)習(xí)提供模仿案例,提高了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。案例教學(xué)法需要掌握好2個(gè)重要環(huán)節(jié):
1) 案例選編。必須選擇學(xué)生容易理解、常見的例子,案例選編必須圍繞課程某個(gè)具體的教學(xué)目標(biāo),要適當(dāng)加工,剔除與課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)性小的內(nèi)容和技術(shù),降低難度,方便學(xué)生理解。同時(shí),案例必須來(lái)自于實(shí)際,并且問(wèn)題明確。
2) 案例講解與分析。案例本身只是對(duì)實(shí)例的某些情況描述,表面上平鋪直敘,但是,其中必須隱藏著多個(gè)問(wèn)題,要引導(dǎo)學(xué)生積極思考、深入分析,以發(fā)現(xiàn)其中隱藏的問(wèn)題,并找出問(wèn)題產(chǎn)生的原因,提出解決方案。在思考和分析過(guò)程中,既要培養(yǎng)和開發(fā)學(xué)生智力,又要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)的能力。案例分析不能苛求解決問(wèn)題的結(jié)果如何,而應(yīng)該重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)分析過(guò)程是否正確、方法是否恰當(dāng),案例講解和分析的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和邏輯思維等能力,通常解決問(wèn)題的能力正是課程后續(xù)需要實(shí)施的教學(xué)目標(biāo)。
本文在第4知識(shí)單元中,以6子棋計(jì)算機(jī)博弈系統(tǒng)為例,通過(guò)對(duì)6子棋計(jì)算機(jī)博弈平臺(tái)的仿真實(shí)驗(yàn),選擇不同的博弈策略,比如不同的估值函數(shù)、不同的搜索策略等,獲得不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,實(shí)現(xiàn)人-機(jī)對(duì)戰(zhàn)、機(jī)-機(jī)對(duì)戰(zhàn),讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到機(jī)器智能的魔力及其智能系統(tǒng)的構(gòu)造方法,有力地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,并激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置
實(shí)驗(yàn)課是智能決策系統(tǒng)課程的重要環(huán)節(jié),由于總課時(shí)有限,實(shí)驗(yàn)課時(shí)也就不多。但是,本校在專業(yè)課程中,仍然堅(jiān)持設(shè)置了0.5學(xué)分的實(shí)驗(yàn),以使學(xué)生能將理論知識(shí)與實(shí)踐聯(lián)系起來(lái),使抽象的理論不再是深?yuàn)W,提高學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。本課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為8學(xué)時(shí),主要設(shè)置了表1中的3個(gè)實(shí)驗(yàn)。
3.2實(shí)驗(yàn)課的操作
為提高學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的理解和應(yīng)用設(shè)計(jì)能力,針對(duì)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)少和實(shí)驗(yàn)復(fù)雜特點(diǎn),需要注意以下幾點(diǎn)。
1) 簡(jiǎn)化平臺(tái)、降低實(shí)驗(yàn)難度。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程重在是一個(gè)訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)眼和動(dòng)腦的過(guò)程,旨在培養(yǎng)學(xué)生好奇心和操作技能,以及觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力。因此,在實(shí)驗(yàn)中,要盡量將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)化,以將學(xué)生注意力集中于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,保證實(shí)驗(yàn)效果。比如實(shí)驗(yàn)2,提供給學(xué)生智能交通燈控仿真平臺(tái),它實(shí)際上是一個(gè)軟件模擬平臺(tái),能實(shí)現(xiàn)固定交管模式的全部功能,學(xué)生能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口建立自己設(shè)計(jì)的智能交通管理模式;又如實(shí)驗(yàn)3,以FIRA機(jī)器人足球5vs5比賽項(xiàng)目的仿真平臺(tái)為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用平臺(tái)已設(shè)置的運(yùn)球、傳球、前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)動(dòng)等命令,學(xué)生能通過(guò)這些命令建立足球機(jī)器人的路徑規(guī)劃和避障策略。
2) 科學(xué)分組、培養(yǎng)協(xié)作能力。由于實(shí)驗(yàn)3工作量比較大,需要多人協(xié)作完成,發(fā)揮集體智慧作用,因此,在實(shí)驗(yàn)3中,按照3～5人/組,實(shí)行組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制。組長(zhǎng)監(jiān)督、管理、協(xié)調(diào)本組實(shí)驗(yàn)過(guò)程,每個(gè)組員都有明確的任務(wù),并對(duì)組長(zhǎng)負(fù)責(zé),組長(zhǎng)對(duì)教師負(fù)責(zé)。實(shí)驗(yàn)3的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)置4學(xué)時(shí)/2次,學(xué)時(shí)主要在課外完成實(shí)驗(yàn)3,歷時(shí)1個(gè)月。
3) 設(shè)計(jì)算法、培養(yǎng)智能意識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生,模仿人類智能,設(shè)計(jì)智能算法,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的智能決策。由于課時(shí)有限,必須注意控制算法的簡(jiǎn)潔、實(shí)效,以使學(xué)生能在短時(shí)間內(nèi)模擬實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的智能行為,著重引導(dǎo)學(xué)生分析業(yè)務(wù)行為,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)流程,構(gòu)造智能算法,以此培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)信息系統(tǒng)的智能意識(shí)。
4結(jié)語(yǔ)
智能決策系統(tǒng)是人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、自動(dòng)控制科學(xué)交叉結(jié)合的一門新興專業(yè)課程,對(duì)推動(dòng)信息化向智能化方向發(fā)展具有重要意義。該課程作為在校主要面對(duì)電子信息、計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生,通過(guò)該課程學(xué)習(xí),學(xué)生反映加深了對(duì)智能的理解,提高了對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)深度,培養(yǎng)了學(xué)生的智能化設(shè)計(jì)意識(shí),激發(fā)了學(xué)生的求知欲望。本文的研究成果是源于智能決策系統(tǒng)課程,但是,對(duì)其他信息技術(shù)課程,也具有積極的借鑒意義。
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Research on Teaching Reform of Intelligent Decision System Courses
ZHANG Xiao-chuan, CHEN Feng
0 引言
目前中國(guó)電力系統(tǒng)正經(jīng)歷著一場(chǎng)以市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)向的據(jù)大變革。以數(shù)字電力系統(tǒng)（DPS）為代表的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制理論及信息處理技術(shù)、新材料、新技術(shù)的高速發(fā)展，使得電力系統(tǒng)的技術(shù)更新速度大大加快，不同技術(shù)之間的相互滲透、相互融合也越來(lái)越普遍。電力系統(tǒng)高速發(fā)展，發(fā)電廠和變電站相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，應(yīng)用遠(yuǎn)動(dòng)通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視、控制和調(diào)度。為了更好的保證安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行并保證電能質(zhì)量，對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化提出了更高的要求，從而促成了電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展。
1 GPS技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)控制中的應(yīng)用
GPS（Global Positioning System）又稱為全球定位系統(tǒng)，隨著電力系統(tǒng)往大容量大網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，以及自動(dòng)化水平的不斷提高，GPS由于其高精度的定時(shí)功能，必將在電力系統(tǒng)發(fā)揮更加廣泛的應(yīng)用。利用GPS同步測(cè)量可以快速精確的獲得電力系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)狀態(tài)，GPS技術(shù)的應(yīng)用必將對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制帶來(lái)革命性的變革，因此必然成為今后發(fā)展的重點(diǎn)，必將為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制和保護(hù)開辟一個(gè)新的領(lǐng)域。
2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)自動(dòng)控制中的應(yīng)用
經(jīng)過(guò)近十幾年的高速發(fā)展， 電力系統(tǒng)的規(guī)模已迅速地?cái)U(kuò)大， 對(duì)于這樣一個(gè)存在著大量非線性的動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， 傳統(tǒng)的控制、診斷、保護(hù)、預(yù)測(cè)等方式已不再能完全適應(yīng)這種發(fā)展的需要。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN Artificial Neural Networks） 理論， 作為人工智能的一個(gè)最活躍的分支， 其模擬人腦的工作方式， 為解決復(fù)雜的非線性、不確定性、不確知性系統(tǒng)的問(wèn)題開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的途徑。因而在電力系統(tǒng)應(yīng)用研究中受到了廣泛的關(guān)注。目前已在電力系統(tǒng)故障診斷、智能控制、繼電保護(hù)和暫穩(wěn)態(tài)計(jì)算、短期負(fù)荷預(yù)報(bào)等系統(tǒng)計(jì)算優(yōu)化中獲得了大量的研究成果。
作為一個(gè)新的信息處理理論，ANN 的應(yīng)用在理論與實(shí)踐中還有一些問(wèn)題有待于進(jìn)一步的研究和探討。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，ANN 與專家系統(tǒng)和模糊控制的綜合對(duì)電力系統(tǒng)這樣一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， 應(yīng)用潛力更大。
3 自動(dòng)發(fā)電控制新技術(shù)應(yīng)用研究
AGC是一種控制性能比較完善和作用較好的發(fā)電機(jī)輸出功率的自動(dòng)控制。它利用電子計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能，是一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，有時(shí)也稱為AGC系統(tǒng)。
早期的AGC系統(tǒng)多采用模擬式的控制設(shè)備，近幾年來(lái)由于數(shù)字系統(tǒng)的靈活性和可靠性是模擬式的AGC系統(tǒng)，逐漸被數(shù)字系統(tǒng)所取代。 在現(xiàn)代數(shù)字電力系統(tǒng)（DPS）中，AGC的執(zhí)行，要求每隔2-4s測(cè)量一次聯(lián)絡(luò)線功率、系統(tǒng)頻率和發(fā)電功率等數(shù)據(jù)，并通過(guò)遙測(cè)裝置送到AGC的發(fā)電機(jī)控制回路和負(fù)荷分配回路，是這兩個(gè)回路的程序計(jì)算開始工作。然后計(jì)算出需要增加或減少發(fā)電量的信息，再由遙控裝置將此信息發(fā)送到發(fā)電機(jī)組已完成對(duì)發(fā)電機(jī)功率的控制和調(diào)整。由于AGC 資源需在更大范圍內(nèi)被調(diào)用，以及分級(jí)控制引起的時(shí)間延遲，還需對(duì)這種方式下電力系統(tǒng)的安全和控制的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究。
4 電力系統(tǒng)自動(dòng)控制其它新技術(shù)的應(yīng)用
4.1 電力負(fù)荷控制技術(shù)作用
電力負(fù)荷控制技術(shù)是指在高峰用電時(shí)，斷開一部分可間斷供電的負(fù)荷，以減少對(duì)電網(wǎng)的壓力，可以將各用戶的負(fù)荷按照改善負(fù)荷曲線的總要求，通過(guò)某種與用戶聯(lián)系的信道和裝在用戶處的終端裝置，對(duì)用戶的可間斷負(fù)荷進(jìn)行集中控制。在高峰之后，又可將這些負(fù)荷投入，增加系統(tǒng)的低谷用電，達(dá)到削峰填谷的目的，使電力系統(tǒng)負(fù)荷曲線更加平坦，以保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
我國(guó)電力供應(yīng)長(zhǎng)期短缺，負(fù)荷的監(jiān)督和控制尤其顯得重要。目前不少地方采用的在高峰時(shí)強(qiáng)行拉路的分片輪流停電的辦法，給用戶帶來(lái)了極大的不便，對(duì)有些重要用戶造成經(jīng)濟(jì)損失。在用戶方面，由于電力使用不合理，浪費(fèi)能源的現(xiàn)象也十分嚴(yán)重。因而有關(guān)方面對(duì)電力負(fù)荷控制十分重視，原國(guó)務(wù)院曾出資支持了四個(gè)試點(diǎn)，取得了可喜的效果。如今，以配電線載波、有線通信和無(wú)線電為通道的系統(tǒng)均有運(yùn)行。在分散控制方面，我國(guó)自行研制的電力定量器都是適合我國(guó)國(guó)情的產(chǎn)品。但總的說(shuō)來(lái)，我國(guó)的負(fù)荷控制水平和工業(yè)化國(guó)家的差距還是比較大的。
4.2 靈活交流輸電系統(tǒng)控制技術(shù)
靈活交流輸電系統(tǒng)控制技術(shù)（Flexible AC Transmission System）是現(xiàn)代電力電子技術(shù)與電力系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，其主要內(nèi)容是在輸電系統(tǒng)的主要部位，采用具有單獨(dú)或綜合功能的電力電子裝置，對(duì)輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)（如電壓、相位差、電抗等）進(jìn)行靈活快速的適時(shí)控制，以期實(shí)現(xiàn)輸送功率合理分配，降低功率損耗和發(fā)電成本，大幅度提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，靈活交流輸電技術(shù)的發(fā)展前景不可估量，必將改變電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)面貌，并促使電力系統(tǒng)發(fā)生重大變革。
電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和不斷擴(kuò)大，使其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式變得越來(lái)越復(fù)雜多變，對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)水平的要求也越來(lái)越高。因此，研究電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展具有重要的意義。
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MOOC全稱Massive Open Online Course，中文通常譯作“大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)公開課”。它的迅速興起，曾被《紐約時(shí)報(bào)》評(píng)為2012年橫跨IT和教育界的革命性事件。領(lǐng)軍的三大MOOC平臺(tái)是Coursera，Udacity和EdX。
這里有世界上最好大學(xué)的最好課程。和此前的網(wǎng)絡(luò)公開課不同的是，它提供了一個(gè)完整的全球化學(xué)習(xí)社區(qū)。不僅有老師、講解視頻和課本，定期開課，還有討論區(qū)、作業(yè)和論文。當(dāng)學(xué)員達(dá)到一定要求，結(jié)課時(shí)會(huì)拿到證書。
MOOC熱始于2011年，當(dāng)時(shí)美國(guó)斯坦福大學(xué)的塞巴斯蒂安·特龍（Sebastian Thrun）教授把研究生課程《人工智能導(dǎo)論》上傳到互聯(lián)網(wǎng)上，吸引了世界各地16萬(wàn)余名學(xué)生修讀，其中2萬(wàn)人后來(lái)完成了課程。特龍后來(lái)成為MOOC教育公司Udacity 的創(chuàng)始人兼CEO。
MOOC的注冊(cè)學(xué)員一直有超過(guò)70%來(lái)自美國(guó)以外國(guó)家，其中60%來(lái)自非英國(guó)國(guó)家。在Coursera注冊(cè)的1600萬(wàn)學(xué)生中，中國(guó)學(xué)員占4%，這個(gè)比例在美國(guó)之外僅次于巴西和印度。
Coursera來(lái)到中國(guó)之初，是在一些白領(lǐng)和大學(xué)生比較集中的社區(qū)網(wǎng)站憑口碑推廣開來(lái)的。知乎、果殼、譯言、豆瓣等社區(qū)，都有不少出于興趣專門對(duì)其進(jìn)行介紹的。最活躍的是果殼網(wǎng)上的MOOC學(xué)院。
Coursera成立于2012年，到現(xiàn)在為止，已經(jīng)是全世界最大的MOOC平臺(tái)，有500多門課程，合作伙伴包括美國(guó)、歐洲和亞洲最頂尖的大學(xué)，在中國(guó)包括北大、上海交大、香港科大和香港中文大學(xué)等。
除了內(nèi)容精良，方便易得，只需簡(jiǎn)單注冊(cè)就可參加外，MOOC的另一大優(yōu)點(diǎn)是，它可以是完全免費(fèi)的，盡管如果愿意，你可以支付一定的費(fèi)用，拿到一個(gè)具有更強(qiáng)證明意義的簽名證書。
事實(shí)上，這種每門課程約30到60美元的自愿簽名認(rèn)證費(fèi)用也是Coursera目前的主要收入。簽名證書于2013年4月開始實(shí)行，到10月份約有150萬(wàn)美元收入。據(jù)測(cè)算，這個(gè)收入基本可以覆蓋Coursera的成本。
雖然作為一個(gè)贏利性組織，有種種商業(yè)考量，但包括Coursera在內(nèi)的MOOC目前更多表現(xiàn)的是一種較為理想主義的知識(shí)共享精神。Cousera的國(guó)際推廣專員伊萊表示，希望在網(wǎng)上提供的課程永遠(yuǎn)是免費(fèi)的，“將大學(xué)內(nèi)容和所有愿意學(xué)習(xí)者聯(lián)系在一起，這是我們的社會(huì)使命”。
1990年，陳皓勇考入西安交通大學(xué)少年班，并在這里學(xué)習(xí)、工作長(zhǎng)達(dá)16年，度過(guò)了人生成長(zhǎng)最關(guān)鍵的時(shí)期，也在這里種下了此生與科學(xué)研究相守的理想的“種子”。西安交通大學(xué)“起點(diǎn)高、基礎(chǔ)厚、要求嚴(yán)、重實(shí)踐”，為他日后的科研道路奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1992年，陳皓勇以優(yōu)異成績(jī)選擇了本校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，1994年，他結(jié)識(shí)了剛從日本歸國(guó)的著名電力系統(tǒng)學(xué)者、中國(guó)科學(xué)院院士王錫凡教授，從此跟隨王錫凡教授學(xué)習(xí)、工作長(zhǎng)達(dá)12年，在王錫凡教授的引領(lǐng)下真正跨入了電力科學(xué)的大門。
1995年，陳皓勇以優(yōu)異成績(jī)成為王錫凡教授的研究生，從事電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度、優(yōu)化規(guī)劃和電力市場(chǎng)等領(lǐng)域的研究，王錫凡教授強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造性的培養(yǎng)，對(duì)研究方向的把握更重于具體指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生科研工作的啟發(fā)更重于直接參與，使他的創(chuàng)新精神和獨(dú)立科研能力得到了真正的鍛煉。
2000年，在王錫凡教授的鼓勵(lì)下，陳皓勇博士畢業(yè)并留校任教，除擔(dān)任專業(yè)主干課“電力系統(tǒng)分析”等的教學(xué)工作外，還作為主要研究人員參加了王錫凡教授所主持的國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）等一系列國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目，并且自己也主持了國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目、國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，參與了《電力市場(chǎng)基礎(chǔ)》新教材的編寫。
2006年，陳皓勇受聘為華南理工大學(xué)“百人計(jì)劃”，在這里又得到了中國(guó)工程院李立浧院士等老一輩電力科學(xué)家的關(guān)心和支持。除繼續(xù)前沿理論研究外，更找到了科研成果的良好應(yīng)用平臺(tái)。在華南理工大學(xué)，陳皓勇除繼續(xù)擔(dān)任“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)工作外，還創(chuàng)造性地開設(shè)了“電力市場(chǎng)概論”、“電力經(jīng)濟(jì)與管理導(dǎo)論”等一系列新課程。承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展（863）計(jì)劃重大專項(xiàng)（子題）、教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金等一系列國(guó)家和省部級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目，并且獲得了教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”稱號(hào)。陳皓勇還承擔(dān)了南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司、廣東電網(wǎng)公司等企業(yè)的一系列重點(diǎn)項(xiàng)目，促進(jìn)了科研成果的實(shí)際應(yīng)用。
期間，陳皓勇拓展學(xué)科領(lǐng)域，融合華南理工大學(xué)電力和能源相關(guān)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，先后參與籌建華南理工大學(xué)“能源研究院”、“新能源與環(huán)境協(xié)同創(chuàng)新中心”等的籌建，也翻開了個(gè)人事業(yè)新的一頁(yè)。
身處改革開放的前沿，陳皓勇仍然不忘母校，和西安交通大學(xué)電力工程系保持著長(zhǎng)期和緊密的科研合作，聯(lián)合申請(qǐng)了國(guó)家重大項(xiàng)目，和王錫凡院士等共同獲得教育部高等學(xué)?？茖W(xué)研究自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，并即將進(jìn)一步拓展海上風(fēng)電等領(lǐng)域的科研合作。
在電力系統(tǒng)優(yōu)化領(lǐng)域奮勇開拓
嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、力求卓越的學(xué)術(shù)精神，一直是陳皓勇的科研準(zhǔn)則，而重視交叉學(xué)科發(fā)展和基礎(chǔ)前沿研究，則是陳皓勇的科研特點(diǎn)。
陳皓勇在國(guó)際上首次提出電力系統(tǒng)機(jī)組組合的協(xié)同進(jìn)化算法等人工智能算法，并將其推廣于電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行和電力市場(chǎng)決策等多個(gè)領(lǐng)域。
協(xié)同進(jìn)化算法借鑒自然界中的協(xié)同進(jìn)化機(jī)制，引入生態(tài)系統(tǒng)的概念，生態(tài)系統(tǒng)中多個(gè)物種相互作用，共同進(jìn)化，從而使整個(gè)系統(tǒng)不斷演進(jìn)。將工程應(yīng)用領(lǐng)域待求解的問(wèn)題映射為生態(tài)系統(tǒng)，以生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化來(lái)達(dá)到優(yōu)化問(wèn)題求解的目的。協(xié)同進(jìn)化算法為電力系統(tǒng)優(yōu)化提供了新途徑，也為解決一般復(fù)雜工程系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題提供了一種基礎(chǔ)算法。電力系統(tǒng)機(jī)組組合問(wèn)題的協(xié)同進(jìn)化算法引起國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，普遍認(rèn)為該方法作為傳統(tǒng)進(jìn)化算法的擴(kuò)展，具有解決更復(fù)雜問(wèn)題的能力。陳皓勇將“協(xié)同進(jìn)化算法”進(jìn)一步拓展應(yīng)用于電力系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題并獲得了國(guó)家發(fā)明專利，他還將協(xié)同進(jìn)化算法應(yīng)用于寡頭壟斷電力市場(chǎng)的模擬和分析，并在國(guó)際權(quán)威期刊上發(fā)表了系列論文，開辟了電力市場(chǎng)仿真建模的新方向。
電力系統(tǒng)作為典型的分布式大系統(tǒng)，其規(guī)劃和運(yùn)行中的很多優(yōu)化問(wèn)題都是大規(guī)模、離散、非線性的，用常規(guī)的方法很難求解。陳皓勇系統(tǒng)地研究了基于大系統(tǒng)隨機(jī)與離散優(yōu)化理論的電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行的模型及算法。
在電力系統(tǒng)規(guī)劃方面，他提出了基于改進(jìn)Lagrangian松弛法和隨機(jī)生產(chǎn)模擬的電源規(guī)劃模型和算法，發(fā)展了基于多目標(biāo)（協(xié)同）進(jìn)化算法的輸/配電網(wǎng)規(guī)劃；在電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方面，除提出機(jī)組組合問(wèn)題的協(xié)同進(jìn)化算法外，在國(guó)際上較早地提出基于魯棒優(yōu)化思想的多風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)條件下的電力系統(tǒng)安全約束機(jī)組組合模型和算法，研究了基于退火選擇遺傳算法和內(nèi)點(diǎn)法的含整數(shù)變量最優(yōu)潮流，建立了基于協(xié)同進(jìn)化計(jì)算的配電網(wǎng)重構(gòu)算法；在電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化方面，提出基于退火選擇遺傳算法的大電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化，研究了基于退火選擇遺傳算法的配電網(wǎng)多時(shí)段無(wú)功/電壓控制等問(wèn)題。陳皓勇作為國(guó)際上魯棒調(diào)度思想的首先提出者之一，在2012年IEEE電力與能源學(xué)會(huì)年會(huì)上宣讀了相關(guān)論文，引起與會(huì)者的熱烈討論。
專注基于博弈理論的交叉學(xué)科研究
當(dāng)今學(xué)科分工越來(lái)越細(xì)，不同領(lǐng)域間日漸形成壁壘。在自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)間是否存在不可逾越的鴻溝？陳皓勇的回答是否定的。他認(rèn)為，當(dāng)代科學(xué)發(fā)展越來(lái)越依賴多種學(xué)科的綜合、滲透和交叉，學(xué)科交叉有利于學(xué)術(shù)思想的交融，有利于人類所面臨重大問(wèn)題的綜合性解決，已成為科技創(chuàng)新的重要途徑。陳皓勇是國(guó)內(nèi)少數(shù)主持過(guò)國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金的工程領(lǐng)域?qū)W者之一。
“博弈論”是陳皓勇經(jīng)常掛在嘴邊的一個(gè)學(xué)術(shù)名詞。博弈論有時(shí)也稱為對(duì)策論，屬應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，目前在經(jīng)濟(jì)學(xué)、政治學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)、國(guó)際關(guān)系、軍事戰(zhàn)略及其他很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。陳皓勇對(duì)博弈論的興趣起于電力市場(chǎng)的研究。
中圖分類號(hào)TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）91-0071-02
1 D-S證據(jù)推理簡(jiǎn)介
Dempster-Shafer證據(jù)推理理論也稱D-S證據(jù)理論，比較適合用于滿足比概率論更弱的公理體系，對(duì)于由未知引起的不確定性因素有很好的處理能力，能較有效地把不確定和未知區(qū)分開。D-S證據(jù)推理起源于多值映射導(dǎo)出的所謂上限概率和下限概率，后來(lái)在文獻(xiàn)[2]中得到了進(jìn)一步發(fā)展。
1.1 基本置信指派m
假設(shè)空間S的概率分布為P，且空間S和空間具有一致性關(guān)系（若一個(gè)多值映射把空間S的元素s和空間中的元素集合聯(lián)系起來(lái)，即：S。映射下的元素s的像被稱為S的粒子（granule），表示為G（S）。S到的多值映射關(guān)系被Dempster稱為空間S到的一致性關(guān)系[2]。），則空間上的基本置信指派（基本概率賦值函數(shù)BPA ）m可以定義如下：
其中稱的子集A為焦點(diǎn)元素（focal element），又叫做命題， Φ為空集。m（A）表現(xiàn)出對(duì)A本身的信任度，即m（A ）是局限于子集A中的可以自由移動(dòng)到A的每一個(gè)點(diǎn)的信任因子。m（A）通常憑人們的經(jīng)驗(yàn)而給出，或者根據(jù)傳感器所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造得到。
在證據(jù)推理中，基本概率賦值函數(shù)分布僅需滿足其和為1這一約束條件，即：
1.2 置信函數(shù)bel和似然函數(shù)pls
空間也叫做鑒別框架（the frame of discernment），所有的命題都可以用其子集表示，其概率分布可以用基本概率賦值函數(shù)來(lái)表示，也可以采用置信函數(shù)bel和似然函數(shù)pls 表示：
式中B是中不同于A的另一命題。
置信函數(shù)bel（B）和似然函數(shù)pls（B）即為文獻(xiàn)[1]中提到的上限概率和下限概率，這表示置信區(qū)間[bel（B），pls（B）]即為集合B的概率變化范圍，它表示了對(duì)B的不確定性度量。減小不確定區(qū)間是證據(jù)推理的目的之一。似然函數(shù)定義為：
1.3 Dempster合成法則
通常采用Dempster合成法則來(lái)組合兩個(gè)或多個(gè)的置信函數(shù)，方法是通過(guò)計(jì)算基于不同來(lái)源的置信度的正交和找到一個(gè)新的置信函數(shù)。
設(shè)Bel1，Bel2均為空間上的置信函數(shù)，其對(duì)應(yīng)的基本置信指派分別為m1和m2，焦元分別為A1，……Ak和B1，……Bl，如果
此函數(shù)是基本置信指派函數(shù)，其中>0。
Bel1、Bel2的正交和就是由m給定的置信函數(shù)，記作：Bel1Bel2。
2 基于證據(jù)推理的煤氣管道檢測(cè)
2.1 煤氣管道檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型
實(shí)驗(yàn)建立的檢測(cè)系統(tǒng)模型如下圖所示：
目前，煤氣管道檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)方法很多，主要有：滲透檢測(cè)法、微波檢測(cè)法、渦流檢測(cè)法、超聲檢測(cè)法、漏磁檢測(cè)法等。鑒于檢測(cè)的安全性及對(duì)管道的最大無(wú)損傷原則，本實(shí)驗(yàn)主要采用超聲檢測(cè)法和漏磁檢測(cè)法建立系統(tǒng)。超聲法在檢測(cè)的準(zhǔn)確度和精度方面有很好的效果，但其要求的檢測(cè)條件較為苛刻，被測(cè)對(duì)象表面必須光滑，檢測(cè)時(shí)要有耦合劑（比如油等）；實(shí)際檢測(cè)時(shí)，對(duì)解釋人員的素質(zhì)要求也較高；漏磁法對(duì)輸送的介質(zhì)要求不高，這一點(diǎn)剛好彌補(bǔ)了超聲檢測(cè)的不足，但其應(yīng)用也受限制，比如待檢管壁不能太厚，需要特殊的信號(hào)處理以及干擾因素多等。兩種方法各有利弊，在應(yīng)用方面各有所長(zhǎng)：漏磁法較適合用于比較微小的損傷，比如面積很小的腐蝕點(diǎn)；超聲法更適合于管壁較厚時(shí)的檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)合采用兩種方法，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)并彌補(bǔ)了另一種方法的不足，力圖為檢測(cè)提供更準(zhǔn)確的信息。
利用漏磁法和超聲法檢測(cè)出煤氣管道的損傷信息，并對(duì)信息進(jìn)行特征提取，提取的特征信號(hào)輸入各自的網(wǎng)絡(luò)作為樣本進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別，輸出結(jié)果經(jīng)過(guò)歸一化處理后作為D-S證據(jù)推理的證據(jù)進(jìn)行融合，進(jìn)一步對(duì)損傷信息進(jìn)行確認(rèn)，最終決策出識(shí)別結(jié)果。
2.2 證據(jù)推理識(shí)別判定準(zhǔn)則
先由Dempster合成法則得到組合的基本可信度分配，然后根據(jù)得到的m（Aj）進(jìn)行目標(biāo)判斷。主要判斷方法有三種[7-13]：基于基本置信指派m的方法、基于置信函數(shù)bel的方法和基于最小風(fēng)險(xiǎn)的方法。本文采用基于基本置信指派m的判斷方法：
則A1即為判決結(jié)果，其中ε1，ε2為預(yù)先設(shè)定的門限。
3 實(shí)驗(yàn)仿真
實(shí)驗(yàn)以損傷的裂紋作為目標(biāo)建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別。針對(duì)某一管道上的3條不同的裂紋分別用漏磁法和超聲法進(jìn)行深度檢測(cè)，通過(guò)漏很明顯，不確定性的基本概率賦值大大地降低了。
預(yù)設(shè)門限值ε1=0.2，ε2=0.05，則根據(jù)基于基本概率賦值的決策方法僅有裂紋1的基本概率賦值滿足（8）式，故可判定損傷為裂紋1。
4 結(jié)論
從實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果可以看出，D-S證據(jù)推理方法具有較強(qiáng)的處理不確定性信息的能力。在煤氣管道的檢測(cè)中采用D-S證據(jù)推理的方法對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合能有效地提高系統(tǒng)的可靠性，顯著地減少系統(tǒng)的不確定性。
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引言：隨著存儲(chǔ)程序式通用電子計(jì)算機(jī)在上世紀(jì)40年代的誕生，和計(jì)算科學(xué)的快速發(fā)展以及取得的大量成果。計(jì)算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運(yùn)而生?！队?jì)算科學(xué)導(dǎo)論》 正如此書的名字，此書很好的詮釋了計(jì)算科學(xué)這一學(xué)科，并且指導(dǎo)了我們應(yīng)如何去學(xué)好這一學(xué)科。使得我們收獲頗多。并且讓我深深的反思了我的大學(xué)生活。正如趙老師書中所講的：“計(jì)算科學(xué)是年輕人的科學(xué)，一旦你選擇了計(jì)算科學(xué)作為你為之奮斗的專業(yè)類領(lǐng)域，就等于你選擇了一條布滿荊棘的道路。一個(gè)有志于從事計(jì)算科學(xué)研究與開發(fā)的學(xué)生，必須在大學(xué)幾年的學(xué)習(xí)中，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，才有可能在將來(lái)學(xué)科的高速發(fā)展中，或在計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)和快速更新?lián)Q代中有所作為。
什么是計(jì)算科學(xué)和它的來(lái)歷
計(jì)算科學(xué)主要是對(duì)描述和變換信息的算法過(guò)程，包括其理論、分析、設(shè)計(jì)、效率分析、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的系統(tǒng)研究。全部計(jì)算科學(xué)的基本問(wèn)題是，什么能（有效的）自動(dòng)運(yùn)行，什么不能（有效的）自動(dòng)運(yùn)行。本科學(xué)來(lái)源于對(duì)數(shù)理邏輯、計(jì)算模型、算法理論、自動(dòng)計(jì)算機(jī)器的研究，形成于20世紀(jì)30年代的后期。
隨著存儲(chǔ)程序式通用電子計(jì)算機(jī)在上世紀(jì)40年代的誕生，人類使用自動(dòng)計(jì)算裝置代替人的人工計(jì)算和手工勞動(dòng)的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。計(jì)算科學(xué)的快速發(fā)展以也取得大量成果，計(jì)算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運(yùn)而生。
計(jì)算科學(xué)的發(fā)展
a、首先先介紹圖靈機(jī)
圖靈機(jī)的發(fā)明打開了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的大門和發(fā)展之路。圖靈機(jī)通過(guò)一條兩端可無(wú)限延長(zhǎng)的袋子，一個(gè)讀寫頭和一組控制讀寫頭的（控制器）組成它有一個(gè)狀態(tài)集和符號(hào)集，而此符號(hào)集一般只使用0和1兩個(gè)符號(hào)。而就是這個(gè)簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理隱含了存儲(chǔ)程序的原始思想，深刻的揭示了現(xiàn)代通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的核心內(nèi)容?，F(xiàn)在通用的計(jì)算機(jī)是電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，而電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展是建立在圖靈機(jī)的基礎(chǔ)之上。他的二進(jìn)制思想使計(jì)算機(jī)的制作的簡(jiǎn)化成只需兩個(gè)穩(wěn)定態(tài)的元器件。這在今后的計(jì)算機(jī)制作上無(wú)論是二極管或集成電路上都顯示了明顯的優(yōu)越性。
b、計(jì)算機(jī)帶動(dòng)的計(jì)算學(xué)科
1946年隨著現(xiàn)代意義上的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC的誕生。掀起了社會(huì)快速發(fā)展的嶄新一頁(yè)。計(jì)算機(jī)工作和運(yùn)行就擺在了人們的面前。
1、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言
我們要用計(jì)算機(jī)求解一個(gè)問(wèn)題，必須事先編好程序。因此就出現(xiàn)了最早的機(jī)器指令和匯編語(yǔ)言。20世紀(jì)50年代后，計(jì)算機(jī)的發(fā)展步入了實(shí)用化的階段。然而，在最初的應(yīng)用中，人們普遍感到使用機(jī)器指令編制程序不僅效率低下，而且十分別扭，也不利于交流和軟件維護(hù)，復(fù)雜程序查找錯(cuò)誤尤其困難，因此，軟件開發(fā)急需一種高級(jí)的類似于自然語(yǔ)言那樣的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。1952年，第一個(gè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Short Code出現(xiàn)。兩年后，F(xiàn)ortran問(wèn)世。作為一種面向科學(xué)計(jì)算的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，F(xiàn)ortran的最大功績(jī)?cè)谟诶喂痰貥淞⒘烁呒?jí)語(yǔ)言的地位，并使之成為世界通用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。Algol60的誕生是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的研究成為一門科學(xué)的標(biāo)志。該語(yǔ)言的文本中提出了一整套的新概念，如變量的類型說(shuō)明和作用域規(guī)則、過(guò)程的遞歸性及參數(shù)傳遞機(jī)制等。而且，它是第一個(gè)用嚴(yán)格的語(yǔ)法規(guī)則——巴科斯范式（BNF）定義語(yǔ)言文法的高級(jí)語(yǔ)言。還有用于支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的PASCAL語(yǔ)言，適合于軍隊(duì)各方面應(yīng)用的大型通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言ADA，支持并發(fā)程序設(shè)計(jì)的MODULA-2，支持邏輯程序設(shè)計(jì)的PROLOG語(yǔ)言，支持人工智能程序設(shè)計(jì)的LISP語(yǔ)言，支持面積對(duì)象程序變換的SMALLTALK、C等。
2、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和軟件開發(fā)方法
現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)絕不是一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)了而也包括了軟件（系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件）。各種各樣的軟件使得計(jì)算機(jī)的用途大大增強(qiáng)。而軟件開發(fā)也成為了一個(gè)重要課題和發(fā)展方向。軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)即是計(jì)算模型。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式處理和多媒體的發(fā)展。在各種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中增加并發(fā)機(jī)構(gòu)以支持分布式程序設(shè)計(jì)，在語(yǔ)言中通過(guò)擴(kuò)展繪圖子程序以支持計(jì)算機(jī)圖形學(xué)程序設(shè)計(jì)在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中已非常的流行。之后，在模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換等接口技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的支持下，通過(guò)擴(kuò)展高級(jí)語(yǔ)言的程序庫(kù)又實(shí)現(xiàn)了多媒體程序設(shè)計(jì)的構(gòu)想。進(jìn)入20世紀(jì)90年代之后，并行計(jì)算機(jī)和分布式大規(guī)模異質(zhì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展又將并行程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、并行編譯程序、并行操作系統(tǒng)、并行與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等試行軟件的開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)依然與高級(jí)語(yǔ)言和計(jì)算模型密切相關(guān)，如各種并行、并發(fā)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，進(jìn)程代數(shù)，PETRI網(wǎng)等，它們正是軟件開發(fā)方法和技術(shù)的研究中支持不同階段軟件開發(fā)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和支持這些軟件開發(fā)方法和技術(shù)的理論基礎(chǔ)----計(jì)算模型
3、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)
在計(jì)算機(jī)的硬件的迅速發(fā)展中。隨著它的存儲(chǔ)容量的增大，也掀起了計(jì)算機(jī)的巨大改革。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理技術(shù)的發(fā)展，促使圖形化界面的出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是使用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)生圖形并對(duì)圖形進(jìn)行處理的科學(xué)。并由此推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）、計(jì)算機(jī)輔助信息處理、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）等方向的發(fā)展。圖形化界面的出現(xiàn)，徹底改變了在一個(gè)黑色的DOS窗口前敲代碼輸入控制命令的時(shí)代。同時(shí)也成就了一個(gè)偉大的公司Microsoft 。
4、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
隨著用戶迫切需要實(shí)現(xiàn)不同計(jì)算機(jī)上的軟硬件和信息資源共享。網(wǎng)絡(luò)就在我們的需求中誕生了。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和信息資源的交換使每臺(tái)計(jì)算都變成了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。這也促進(jìn)計(jì)算機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
計(jì)算機(jī)學(xué)科的主線及發(fā)展方向
圍繞著學(xué)科基本問(wèn)題而展開的大量具體研究，形成學(xué)科發(fā)展的主流方向與學(xué)科發(fā)展主線和學(xué)科自身的知識(shí)組織結(jié)構(gòu)。計(jì)算學(xué)科內(nèi)容按照基礎(chǔ)理論、基本開發(fā)技術(shù)、應(yīng)用以及他們與硬件設(shè)備聯(lián)系的緊密程度分成三個(gè)層面：
1、計(jì)算科學(xué)應(yīng)用層
它包括人工智能應(yīng)用與系統(tǒng)，信息、管理與決策系統(tǒng)，移動(dòng)計(jì)算，計(jì)劃可視化，科學(xué)計(jì)算機(jī)等計(jì)算機(jī)應(yīng)用的各個(gè)方向。
2、計(jì)算科學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)層
它是為應(yīng)用層提供技術(shù)和環(huán)境的一個(gè)層面，包括軟件開發(fā)方法學(xué)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，程序設(shè)計(jì)科學(xué)，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)。
3、計(jì)算科學(xué)的基礎(chǔ)層
它包括計(jì)算科學(xué)的數(shù)學(xué)理論，高等邏輯等內(nèi)容。其中計(jì)算的數(shù)學(xué)理論涵蓋可計(jì)算性與計(jì)算復(fù)雜性理論形式語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)理論等。
計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)安全
(1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與病毒
一個(gè)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)被定義為包含存儲(chǔ)器、處理器、功能部件、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、匯編程序、 編譯程序、操作系統(tǒng)、外部設(shè)備、通信通道等內(nèi)容的系統(tǒng)。
通過(guò)上面定義，我們發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也被加入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中。說(shuō)明了網(wǎng)絡(luò)的重要以及普及性。21世紀(jì)是信息時(shí)代。信息已成為一種重要的戰(zhàn)略資。信息科學(xué)成為最活躍的領(lǐng)域之一，信息技術(shù)改變著人們的生活方式?，F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、教育、企業(yè)生產(chǎn)、與經(jīng)營(yíng)管理、信息服務(wù)等各個(gè)方面。全世界的互聯(lián)網(wǎng)Internet 正在爆炸性的擴(kuò)大，已經(jīng)成為覆蓋全球的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一。
因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與應(yīng)用，我們各行各業(yè)都在使用計(jì)算機(jī)。信息安全也顯得格外重要。而隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，來(lái)自計(jì)算機(jī)病毒和黑客的攻擊及其他方面的威脅也越來(lái)越大。其中計(jì)算機(jī)病毒更是很難根治的主要威脅之一。計(jì)算機(jī)病毒給我們帶來(lái)的負(fù)面影響和損失是刻骨銘心的，譬如1999年爆發(fā)的CIH病毒以及2003年元月的蠕蟲王病毒等都給廣大用戶帶來(lái)巨大的損失。
我們想更好的讓計(jì)算機(jī)為我們服務(wù)，我們就必須很好的利用它，利用網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)我們也應(yīng)該建立起自己的防護(hù)措施，以抵抗外來(lái)信息的侵入，保護(hù)我們的信息不受攻擊和破壞。
( 2 )計(jì)算機(jī)病毒及它的防范措施：
計(jì)算機(jī)病毒是一組通過(guò)復(fù)制自身來(lái)感染其它軟件的程序。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，嵌入的病毒也隨之運(yùn)行并感染其它程序。一些病毒不帶有惡意攻擊性編碼，但更多的病毒攜帶毒碼，一旦被事先設(shè)定好的環(huán)境激發(fā)，即可感染和破壞。
、病毒的入侵方式
1．無(wú)線電方式。主要是通過(guò)無(wú)線電把病毒碼發(fā)射到對(duì)方電子系統(tǒng)中。此方式是計(jì)算機(jī)病毒注入的最佳方式，同時(shí)技術(shù)難度也最大。可能的途徑有：①直接向?qū)Ψ诫娮酉到y(tǒng)的無(wú)線電接收器或設(shè)備發(fā)射，使接收器對(duì)其進(jìn)行處理并把病毒傳染到目標(biāo)機(jī)上。②冒充合法無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)得到的或使用標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線電傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，發(fā)射病毒碼，使之能夠混在合法傳輸信號(hào)中，進(jìn)入接收器，進(jìn)而進(jìn)人信息網(wǎng)絡(luò)。③尋找對(duì)方信息系統(tǒng)保護(hù)最差的地方進(jìn)行病毒注放。通過(guò)對(duì)方未保護(hù)的數(shù)據(jù)鏈路，將病毒傳染到被保護(hù)的鏈路或目標(biāo)中。
2．“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件（如芯片）和軟件中，然后把此硬件和軟件直接或間接交付給對(duì)方，使病毒直接傳染給對(duì)方電子系統(tǒng)，在需要時(shí)將其激活，達(dá)到攻擊目的。這種攻擊方法十分隱蔽，即使芯片或組件被徹底檢查，也很難保證其沒有其他特殊功能。目前，我國(guó)很多計(jì)算機(jī)組件依賴進(jìn)口，困此，很容易受到芯片的攻擊。
3．后門攻擊方式。后門，是計(jì)算機(jī)安全系統(tǒng)中的一個(gè)小洞，由軟件設(shè)計(jì)師或維護(hù)人發(fā)明，允許知道其存在的人繞過(guò)正常安全防護(hù)措施進(jìn)入系統(tǒng)。攻擊后門的形式有許多種，如控制電磁脈沖可將病毒注入目標(biāo)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)入侵者就常通過(guò)后門進(jìn)行攻擊，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在這樣的后門。
4．?dāng)?shù)據(jù)控制鏈侵入方式。隨著因特網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)病毒通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制鏈侵入成為可能。使用遠(yuǎn)程修改技術(shù)，可以很容易地改變數(shù)據(jù)控制鏈的正常路徑。
病毒攻擊的防范的對(duì)策
1．建立有效的計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)體系。有效的計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)體系應(yīng)包括多個(gè)防護(hù)層。一是訪問(wèn)控制層；二是病毒檢測(cè)層；三是病毒遏制層；四是病毒清除層；五是系統(tǒng)恢復(fù)層；六是應(yīng)急計(jì)劃層。上述六層計(jì)算機(jī)防護(hù)體系，須有有效的硬件和軟件技術(shù)的支持，如安全設(shè)計(jì)及規(guī)范操作。
2．嚴(yán)把收硬件安全關(guān)。國(guó)家的機(jī)密信息系統(tǒng)所用設(shè)備和系列產(chǎn)品，應(yīng)建立自己的生產(chǎn)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的國(guó)產(chǎn)化、系列化；對(duì)引進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要在進(jìn)行安全性檢查后才能啟用，以預(yù)防和限制計(jì)算機(jī)病毒伺機(jī)入侵。
3．防止電磁輻射和電磁泄露。采取電磁屏蔽的方法，阻斷電磁波輻射，這樣，不僅可以達(dá)到防止計(jì)算機(jī)信息泄露的目的，而且可以防止“電磁輻射式”病毒的攻擊。
4．加強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)急反應(yīng)分隊(duì)建設(shè)。應(yīng)成立自動(dòng)化系統(tǒng)安全支援分隊(duì)，以解決計(jì)算機(jī)防御性的有關(guān)問(wèn)題。
很多公司都有因?yàn)殡娔X被入侵而遭受嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失的慘痛經(jīng)歷，不少普通用戶也未能避免電腦被破壞的厄運(yùn)，造成如此大損失的并不一定都是技術(shù)高超的入侵者所為，小小的字符串帶給我們的損失已經(jīng)太多。因此，如果你是數(shù)據(jù)庫(kù)程序開發(fā)人員、如果你是系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用程序開發(fā)人員、如果你是高級(jí)計(jì)算機(jī)用戶、如果你是論壇管理人員......請(qǐng)密切注意有關(guān)字符漏洞以及其他各類漏洞的最新消息及其補(bǔ)丁，及時(shí)在你的程序中寫入防范最新字符漏洞攻擊的安全檢查代碼并為你的系統(tǒng)安裝最新的補(bǔ)丁會(huì)讓你遠(yuǎn)離字符帶來(lái)的危險(xiǎn)。經(jīng)常殺毒，注意外來(lái)設(shè)備在計(jì)算機(jī)上的使用和計(jì)算機(jī)對(duì)外網(wǎng)的鏈接。也可以大大有效的避免計(jì)算機(jī)被攻擊。
總結(jié)
在學(xué)了計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論之后，讓我更深入的了解了我將來(lái)要從事的學(xué)科。計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論指導(dǎo)著我們?cè)撛趺磳W(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)。讓我更清楚的知道我們信息安全專業(yè)的方向。正如計(jì)算科學(xué)這座大樓一樣，在不斷的成長(zhǎng)。信息安全也必將隨著網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展而更多的被人們重視?？傊畬W(xué)習(xí)了這門課之后讓我受益匪淺，也知道自己應(yīng)該好好努力，爭(zhēng)取在自己的專業(yè)領(lǐng)域上有所成就。
參考文獻(xiàn)
1、《計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論》（第三版），趙志琢著 ，科學(xué)出版社2004版
2、《計(jì)算機(jī)病毒分析與對(duì)抗》 傅建明 彭國(guó)軍 張煥國(guó)編著武漢大學(xué)出版社2004版
3、《計(jì)算機(jī)應(yīng)用于基礎(chǔ)》（第三版） 丁愛萍 著 西安電子科技大學(xué)出版社 2006版
引言：隨著存儲(chǔ)程序式通用電子計(jì)算機(jī)在上世紀(jì)40年代的誕生，和計(jì)算科學(xué)的快速發(fā)展以及取得的大量成果。計(jì)算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運(yùn)而生?！队?jì)算科學(xué)導(dǎo)論》正如此書的名字，此書很好的詮釋了計(jì)算科學(xué)這一學(xué)科，并且指導(dǎo)了我們應(yīng)如何去學(xué)好這一學(xué)科。使得我們收獲頗多。并且讓我深深的反思了我的大學(xué)生活。正如趙老師書中所講的：“計(jì)算科學(xué)是年輕人的科學(xué)，一旦你選擇了計(jì)算科學(xué)作為你為之奮斗的專業(yè)類領(lǐng)域，就等于你選擇了一條布滿荊棘的道路。一個(gè)有志于從事計(jì)算科學(xué)研究與開發(fā)的學(xué)生，必須在大學(xué)幾年的學(xué)習(xí)中，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，才有可能在將來(lái)學(xué)科的高速發(fā)展中，或在計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)和快速更新?lián)Q代中有所作為。
一什么是計(jì)算科學(xué)和它的來(lái)歷
計(jì)算科學(xué)主要是對(duì)描述和變換信息的算法過(guò)程，包括其理論、分析、設(shè)計(jì)、效率分析、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的系統(tǒng)研究。全部計(jì)算科學(xué)的基本問(wèn)題是，什么能（有效的）自動(dòng)運(yùn)行，什么不能（有效的）自動(dòng)運(yùn)行。本科學(xué)來(lái)源于對(duì)數(shù)理邏輯、計(jì)算模型、算法理論、自動(dòng)計(jì)算機(jī)器的研究，形成于20世紀(jì)30年代的后期。
隨著存儲(chǔ)程序式通用電子計(jì)算機(jī)在上世紀(jì)40年代的誕生，人類使用自動(dòng)計(jì)算裝置代替人的人工計(jì)算和手工勞動(dòng)的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。計(jì)算科學(xué)的快速發(fā)展以也取得大量成果，計(jì)算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運(yùn)而生。
二計(jì)算科學(xué)的發(fā)展
a、首先先介紹圖靈機(jī)
圖靈機(jī)的發(fā)明打開了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的大門和發(fā)展之路。圖靈機(jī)通過(guò)一條兩端可無(wú)限延長(zhǎng)的袋子，一個(gè)讀寫頭和一組控制讀寫頭的（控制器）組成它有一個(gè)狀態(tài)集和符號(hào)集，而此符號(hào)集一般只使用0和1兩個(gè)符號(hào)。而就是這個(gè)簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理隱含了存儲(chǔ)程序的原始思想，深刻的揭示了現(xiàn)代通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的核心內(nèi)容?，F(xiàn)在通用的計(jì)算機(jī)是電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，而電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展是建立在圖靈機(jī)的基礎(chǔ)之上。他的二進(jìn)制思想使計(jì)算機(jī)的制作的簡(jiǎn)化成只需兩個(gè)穩(wěn)定態(tài)的元器件。這在今后的計(jì)算機(jī)制作上無(wú)論是二極管或集成電路上都顯示了明顯的優(yōu)越性。
b、計(jì)算機(jī)帶動(dòng)的計(jì)算學(xué)科
1946年隨著現(xiàn)代意義上的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC的誕生。掀起了社會(huì)快速發(fā)展的嶄新一頁(yè)。計(jì)算機(jī)工作和運(yùn)行就擺在了人們的面前。
1、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言
我們要用計(jì)算機(jī)求解一個(gè)問(wèn)題，必須事先編好程序。因此就出現(xiàn)了最早的機(jī)器指令和匯編語(yǔ)言。20世紀(jì)50年代后，計(jì)算機(jī)的發(fā)展步入了實(shí)用化的階段。然而，在最初的應(yīng)用中，人們普遍感到使用機(jī)器指令編制程序不僅效率低下，而且十分別扭，也不利于交流和軟件維護(hù)，復(fù)雜程序查找錯(cuò)誤尤其困難，因此，軟件開發(fā)急需一種高級(jí)的類似于自然語(yǔ)言那樣的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。1952年，第一個(gè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言ShortCode出現(xiàn)。兩年后，F(xiàn)ortran問(wèn)世。作為一種面向科學(xué)計(jì)算的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，F(xiàn)ortran的最大功績(jī)?cè)谟诶喂痰貥淞⒘烁呒?jí)語(yǔ)言的地位，并使之成為世界通用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。Algol60的誕生是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的研究成為一門科學(xué)的標(biāo)志。該語(yǔ)言的文本中提出了一整套的新概念，如變量的類型說(shuō)明和作用域規(guī)則、過(guò)程的遞歸性及參數(shù)傳遞機(jī)制等。而且，它是第一個(gè)用嚴(yán)格的語(yǔ)法規(guī)則——巴科斯范式（BNF）定義語(yǔ)言文法的高級(jí)語(yǔ)言。還有用于支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的PASCAL語(yǔ)言，適合于軍隊(duì)各方面應(yīng)用的大型通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言ADA，支持并發(fā)程序設(shè)計(jì)的MODULA-2，支持邏輯程序設(shè)計(jì)的PROLOG語(yǔ)言，支持人工智能程序設(shè)計(jì)的LISP語(yǔ)言，支持面積對(duì)象程序變換的SMALLTALK、C等。
2、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和軟件開發(fā)方法
現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)絕不是一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)了而也包括了軟件（系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件）。各種各樣的軟件使得計(jì)算機(jī)的用途大大增強(qiáng)。而軟件開發(fā)也成為了一個(gè)重要課題和發(fā)展方向。軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)即是計(jì)算模型。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式處理和多媒體的發(fā)展。在各種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中增加并發(fā)機(jī)構(gòu)以支持分布式程序設(shè)計(jì)，在語(yǔ)言中通過(guò)擴(kuò)展繪圖子程序以支持計(jì)算機(jī)圖形學(xué)程序設(shè)計(jì)在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中已非常的流行。之后，在模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換等接口技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的支持下，通過(guò)擴(kuò)展高級(jí)語(yǔ)言的程序庫(kù)又實(shí)現(xiàn)了多媒體程序設(shè)計(jì)的構(gòu)想。進(jìn)入20世紀(jì)90年代之后，并行計(jì)算機(jī)和分布式大規(guī)模異質(zhì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展又將并行程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、并行編譯程序、并行操作系統(tǒng)、并行與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等試行軟件的開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)依然與高級(jí)語(yǔ)言和計(jì)算模型密切相關(guān)，如各種并行、并發(fā)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，進(jìn)程代數(shù)，PETRI網(wǎng)等，它們正是軟件開發(fā)方法和技術(shù)的研究中支持不同階段軟件開發(fā)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和支持這些軟件開發(fā)方法和技術(shù)的理論基礎(chǔ)----計(jì)算模型
3、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)
在計(jì)算機(jī)的硬件的迅速發(fā)展中。隨著它的存儲(chǔ)容量的增大，也掀起了計(jì)算機(jī)的巨大改革。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理技術(shù)的發(fā)展，促使圖形化界面的出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是使用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)生圖形并對(duì)圖形進(jìn)行處理的科學(xué)。并由此推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）、計(jì)算機(jī)輔助信息處理、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）等方向的發(fā)展。圖形化界面的出現(xiàn)，徹底改變了在一個(gè)黑色的DOS窗口前敲代碼輸入控制命令的時(shí)代。同時(shí)也成就了一個(gè)偉大的公司Microsoft。
4、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
隨著用戶迫切需要實(shí)現(xiàn)不同計(jì)算機(jī)上的軟硬件和信息資源共享。網(wǎng)絡(luò)就在我們的需求中誕生了。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和信息資源的交換使每臺(tái)計(jì)算都變成了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。這也促進(jìn)計(jì)算機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
三計(jì)算機(jī)學(xué)科的主線及發(fā)展方向
圍繞著學(xué)科基本問(wèn)題而展開的大量具體研究，形成學(xué)科發(fā)展的主流方向與學(xué)科發(fā)展主線和學(xué)科自身的知識(shí)組織結(jié)構(gòu)。計(jì)算學(xué)科內(nèi)容按照基礎(chǔ)理論、基本開發(fā)技術(shù)、應(yīng)用以及他們與硬件設(shè)備聯(lián)系的緊密程度分成三個(gè)層面：
1、計(jì)算科學(xué)應(yīng)用層
它包括人工智能應(yīng)用與系統(tǒng)，信息、管理與決策系統(tǒng)，移動(dòng)計(jì)算，計(jì)劃可視化，科學(xué)計(jì)算機(jī)等計(jì)算機(jī)應(yīng)用的各個(gè)方向。
2、計(jì)算科學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)層
它是為應(yīng)用層提供技術(shù)和環(huán)境的一個(gè)層面，包括軟件開發(fā)方法學(xué)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，程序設(shè)計(jì)科學(xué)，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)。
3、計(jì)算科學(xué)的基礎(chǔ)層
它包括計(jì)算科學(xué)的數(shù)學(xué)理論，高等邏輯等內(nèi)容。其中計(jì)算的數(shù)學(xué)理論涵蓋可計(jì)算性與計(jì)算復(fù)雜性理論形式語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)理論等。
四計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)安全
(1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與病毒
一個(gè)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)被定義為包含存儲(chǔ)器、處理器、功能部件、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、匯編程序、編譯程序、操作系統(tǒng)、外部設(shè)備、通信通道等內(nèi)容的系統(tǒng)。
通過(guò)上面定義，我們發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也被加入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中。說(shuō)明了網(wǎng)絡(luò)的重要以及普及性。21世紀(jì)是信息時(shí)代。信息已成為一種重要的戰(zhàn)略資。信息科學(xué)成為最活躍的領(lǐng)域之一，信息技術(shù)改變著人們的生活方式。現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、教育、企業(yè)生產(chǎn)、與經(jīng)營(yíng)管理、信息服務(wù)等各個(gè)方面。全世界的互聯(lián)網(wǎng)Internet正在爆炸性的擴(kuò)大，已經(jīng)成為覆蓋全球的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一。
因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與應(yīng)用，我們各行各業(yè)都在使用計(jì)算機(jī)。信息安全也顯得格外重要。而隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，來(lái)自計(jì)算機(jī)病毒和黑客的攻擊及其他方面的威脅也越來(lái)越大。其中計(jì)算機(jī)病毒更是很難根治的主要威脅之一。計(jì)算機(jī)病毒給我們帶來(lái)的負(fù)面影響和損失是刻骨銘心的，譬如1999年爆發(fā)的CIH病毒以及2003年元月的蠕蟲王病毒等都給廣大用戶帶來(lái)巨大的損失。
我們想更好的讓計(jì)算機(jī)為我們服務(wù)，我們就必須很好的利用它，利用網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)我們也應(yīng)該建立起自己的防護(hù)措施，以抵抗外來(lái)信息的侵入，保護(hù)我們的信息不受攻擊和破壞。
(2)計(jì)算機(jī)病毒及它的防范措施：
計(jì)算機(jī)病毒是一組通過(guò)復(fù)制自身來(lái)感染其它軟件的程序。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，嵌入的病毒也隨之運(yùn)行并感染其它程序。一些病毒不帶有惡意攻擊性編碼，但更多的病毒攜帶毒碼，一旦被事先設(shè)定好的環(huán)境激發(fā)，即可感染和破壞。
<一>、病毒的入侵方式
1．無(wú)線電方式。主要是通過(guò)無(wú)線電把病毒碼發(fā)射到對(duì)方電子系統(tǒng)中。此方式是計(jì)算機(jī)病毒注入的最佳方式，同時(shí)技術(shù)難度也最大。可能的途徑有：①直接向?qū)Ψ诫娮酉到y(tǒng)的無(wú)線電接收器或設(shè)備發(fā)射，使接收器對(duì)其進(jìn)行處理并把病毒傳染到目標(biāo)機(jī)上。②冒充合法無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)得到的或使用標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線電傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，發(fā)射病毒碼，使之能夠混在合法傳輸信號(hào)中，進(jìn)入接收器，進(jìn)而進(jìn)人信息網(wǎng)絡(luò)。③尋找對(duì)方信息系統(tǒng)保護(hù)最差的地方進(jìn)行病毒注放。通過(guò)對(duì)方未保護(hù)的數(shù)據(jù)鏈路，將病毒傳染到被保護(hù)的鏈路或目標(biāo)中。
2．“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件（如芯片）和軟件中，然后把此硬件和軟件直接或間接交付給對(duì)方，使病毒直接傳染給對(duì)方電子系統(tǒng)，在需要時(shí)將其激活，達(dá)到攻擊目的。這種攻擊方法十分隱蔽，即使芯片或組件被徹底檢查，也很難保證其沒有其他特殊功能。目前，我國(guó)很多計(jì)算機(jī)組件依賴進(jìn)口，困此，很容易受到芯片的攻擊。
3．后門攻擊方式。后門，是計(jì)算機(jī)安全系統(tǒng)中的一個(gè)小洞，由軟件設(shè)計(jì)師或維護(hù)人發(fā)明，允許知道其存在的人繞過(guò)正常安全防護(hù)措施進(jìn)入系統(tǒng)。攻擊后門的形式有許多種，如控制電磁脈沖可將病毒注入目標(biāo)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)入侵者就常通過(guò)后門進(jìn)行攻擊，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在這樣的后門。
4．?dāng)?shù)據(jù)控制鏈侵入方式。隨著因特網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)病毒通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制鏈侵入成為可能。使用遠(yuǎn)程修改技術(shù)，可以很容易地改變數(shù)據(jù)控制鏈的正常路徑。
<二>病毒攻擊的防范的對(duì)策
1．建立有效的計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)體系。有效的計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)體系應(yīng)包括多個(gè)防護(hù)層。一是訪問(wèn)控制層；二是病毒檢測(cè)層；三是病毒遏制層；四是病毒清除層；五是系統(tǒng)恢復(fù)層；六是應(yīng)急計(jì)劃層。上述六層計(jì)算機(jī)防護(hù)體系，須有有效的硬件和軟件技術(shù)的支持，如安全設(shè)計(jì)及規(guī)范操作。超級(jí)秘書網(wǎng)
2．嚴(yán)把收硬件安全關(guān)。國(guó)家的機(jī)密信息系統(tǒng)所用設(shè)備和系列產(chǎn)品，應(yīng)建立自己的生產(chǎn)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的國(guó)產(chǎn)化、系列化；對(duì)引進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要在進(jìn)行安全性檢查后才能啟用，以預(yù)防和限制計(jì)算機(jī)病毒伺機(jī)入侵。
3．防止電磁輻射和電磁泄露。采取電磁屏蔽的方法，阻斷電磁波輻射，這樣，不僅可以達(dá)到防止計(jì)算機(jī)信息泄露的目的，而且可以防止“電磁輻射式”病毒的攻擊。
4．加強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)急反應(yīng)分隊(duì)建設(shè)。應(yīng)成立自動(dòng)化系統(tǒng)安全支援分隊(duì)，以解決計(jì)算機(jī)防御性的有關(guān)問(wèn)題。
很多公司都有因?yàn)殡娔X被入侵而遭受嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失的慘痛經(jīng)歷，不少普通用戶也未能避免電腦被破壞的厄運(yùn)，造成如此大損失的并不一定都是技術(shù)高超的入侵者所為，小小的字符串帶給我們的損失已經(jīng)太多。因此，如果你是數(shù)據(jù)庫(kù)程序開發(fā)人員、如果你是系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用程序開發(fā)人員、如果你是高級(jí)計(jì)算機(jī)用戶、如果你是論壇管理人員......請(qǐng)密切注意有關(guān)字符漏洞以及其他各類漏洞的最新消息及其補(bǔ)丁，及時(shí)在你的程序中寫入防范最新字符漏洞攻擊的安全檢查代碼并為你的系統(tǒng)安裝最新的補(bǔ)丁會(huì)讓你遠(yuǎn)離字符帶來(lái)的危險(xiǎn)。經(jīng)常殺毒，注意外來(lái)設(shè)備在計(jì)算機(jī)上的使用和計(jì)算機(jī)對(duì)外網(wǎng)的鏈接。也可以大大有效的避免計(jì)算機(jī)被攻擊。
五總結(jié)
在學(xué)了計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論之后，讓我更深入的了解了我將來(lái)要從事的學(xué)科。計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論指導(dǎo)著我們?cè)撛趺磳W(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)。讓我更清楚的知道我們信息安全專業(yè)的方向。正如計(jì)算科學(xué)這座大樓一樣，在不斷的成長(zhǎng)。信息安全也必將隨著網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展而更多的被人們重視?？傊畬W(xué)習(xí)了這門課之后讓我受益匪淺，也知道自己應(yīng)該好好努力，爭(zhēng)取在自己的專業(yè)領(lǐng)域上有所成就。
參考文獻(xiàn)：
1、《計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論》（第三版），趙志琢著，科學(xué)出版社2004版
