計算機科學應用領域與應用成果觀察

常 璐

（中國聯合網絡通信有限公司鄭州市分公司，河南鄭州，450000）

計算機科學作為與計算和信息處理及其有關的一門系統性的綜合學科，其主要的研究范圍則包括計算機理論、硬件、軟件、應用和網絡等。其中計算機理論則主要包括離散數學、算法、形式語言與自動機、程序設計、程序開發方法等。以離散數學為例，則主要研究圖論、集合論、數理邏輯等內容，算法則主要研究一些算法的設計以及一些分析中的數學方法；計算機硬件則主要包括微電子技術、計算機體系與結構、元件與存儲介質等等；計算機網絡則主要包括網絡安全、網絡服務、網絡協議等。由此計算機科學的普及，極大的方便了我們的生活，改變了傳統的生活方式。

1 科學研究領域中的應用

科技作為第一生產力，其水平的高低將直接決定國家的綜合實力。而科學研究作為計算機應用的一個傳統領域，其主要包括仿真計算、復雜現象跟蹤分析、文件存儲與查詢、虛擬現實等。

1.1 仿真技術

在計算機領域的應用中，仿真則是借助計算機技術將現實中比較復雜的現象，采用抽象和簡化的方式形成系統模型，然后在通過分析的基礎上得到相關性能結果。通過該技術，其可以有效的縮短科學研究的時間，避免傳統科學研究中投入大量的人力、物力和財力所造成的浪費，從而通過構建仿真模型的方式，即可實現對試驗方案的優化，給科學研究帶來巨大的價值。因此，正是基于仿真技術的安全性，使其被廣泛的應用在航空航天、核電站等相關領域。如圖1所示的仿真技術在航天裝機中的應用。

圖1 人機工程仿真

其次基于仿真技術的經濟性，借助仿真實驗課反復的對其研究中的相關參數和性能進行修改，并可重復性的運行計算，帶來了明顯的經濟效益。

1.2 虛擬現實技術

虛擬現實技術作為一種非常逼真的技術，可模擬人在不同自然環境中進行視、動、聽等行為的一種人機交互技術。在當前虛擬技術應用中，通常將其分為三種不同類型：

第一，沉浸型系統，這種系統通常為非常復雜的系統，并且使用者必須戴頭盔、手袋等具有傳技術的設備，以此才能實現交互。該技術可以使得用戶完全沉浸在虛擬的現實世界當中，但是其缺點在于設備的造價過于昂貴；

第二，簡易型系統。該系統主要由普通的計算機系統構成，通過簡單的鍵盤、鼠標等實現人機交互；

第三，共享型虛擬系統。通過采用遠程操作的方式，使得系統通過網絡將異地用戶連接起來，共享一個虛擬空間，并進行共同的操作，達到協同工作的目的。

虛擬現實技術被廣泛的應用在科技研究中的各個領域，如來自中國科技大學的周德闖結合虛擬現實技術，采用粒子系統對奧運火炬進行建模仿真，從而實現了其在三維立體的呈現。還可以通過虛擬現實技術，應用在彈道導彈路線飛行分析，實現軍事用途。

1.3 文件檢索與存儲系統

信息社會的發展是以信息作為基礎。科學研究中對科技文獻的檢索和存儲是當前保障科學研究正常開展的前提。通過借助前人的研究經驗，從而防止現在的研究者避免過去的錯誤和失敗。而在信息化的社會中，文獻的數量每年正在快速性的增加，根據相關的統計全世界每年的科技文獻的數量在5百萬以上，其中帶來的文獻瀏覽則可以達到百億信息單元。因此，必須借助文件檢索系統來實現。

2 教育教學領域中的應用

教育教學作為實現我國人才培養的重要方式，如何將計算機技術為教育教學服務則成為重點。當前計算機技術在教育應用中主要體現在兩個方面，一方面為管理，另一方面則為輔助教學。在管理方面如校園網建設，包括信息中心、多媒體、校園卡系統、虛擬圖書館等；在輔助教學系統方面則主要將教學和計算機相互結合，從而實現對學生的評價、成績管理等各個方面包括學生教務系統、學生測試系統、成績分析系統。通過利用這些輔助教學系統和多媒體教學軟件，大大提高了教學的質量和水平，也實現了教學的無紙化。而除上述的輔助教學和管理外，計算機技術還被應用在遠程網絡教育等領域。

3 制造業領域中的應用

工業制造作為體現國家工業化水平高低，更是大量應用計算機技術。通過分析表明，計算機網絡被應用在工業制造中，主要包括虛擬制造、工業產品設計與制造和計算機集成制造系統。如在設計中經常應用到的CAD、CAM等計算機軟件，從而實現對工業零部件的設計；而CIMS則主要用于對整個制造設計過程（見圖2），包括制造設計、信息管理模塊和存儲。而隨著我國計算機技術的不斷發展，CIMS集成系統達到了先進國家水平，初步形成包含11個系列產品的格局，并覆蓋了我國85%的需求。而隨著CIMS集成的發展，開始朝著虛擬化、集成化、智能化和全球化的趨勢發展。

圖2 CIMS集成系統組成

通過計算機科學的應用，進一步的提高了我國工業化的制造水平，并提升了我國制造企業在世界制造企業當中的競爭力。

4 商業與金融領域中的應用

金融領域作為國家經濟的基礎，也是計算機科學應用的傳統領域。在商業與金融領域中，諸如電子商務、電子交換技術、網絡銀行、網上證券等都是應用的重點。以電子商務為例，隨著計算機科學技術的進步，電子商務成為當前的主流，并改變著人們的生活方式。而隨著電子商務的發展，其也開始走向網上城市和融合的趨勢。所謂的網上城市概念則是指通過建立統一的電子商務平臺，從而將人們日常的生活服務全部納入到該平臺中，如圖3所示的騰訊與湖南省合作的大湘網，則將人們的生活、理財、信息獲取等各方面都納入其中。

圖3 網上城市

而EDI交換技術則實現了不同系統、不同之間的信息交換與處理，大大提高了貿易公司、金融企業等相互之間的辦公效率。

5 結語

計算機科學技術除被應用在上述領域外，還可被應用在自動化、醫學、交通等各個領域，如在醫學中通過計算機實現對實驗室的控制，達到對細胞的培養等，都給人們的工作帶來了很大的變化，并大大提高了整體的效率和自動化的水平。因此，未來將實現計算機技術與人們生活的更為深層次的融合，并給人類活動提供更多的方便。

[1]馬忠鋒，計算機應用的現狀與計算機的發展趨勢[J].黑龍江科技信息，2011(07)：78

[2]郭洪杰.裝配仿真技術在產品并行設計階段的應用研究[J].航空制造技術，2009(24)：65～71