計算機科學技術在數學思想中的應用

文/趙樹欣

計算機科學所依托的基礎為數學理論，也就是說，數學思想對計算機的產生和發展，具有十分重要的作用，反之，越來越完善的計算機科學，也在某種程度上推動了數學的進步，只有以數學思想為切入點，對計算機科學中數學思想的具體應用進行深入了解，才能系統、準確的認識計算機科學，在遇到問題時，自然可以將計算機科學作為出發點，制定并落實相應的解決方案，避免由此而帶來不利影響的進一步擴大，本文所探究內容的現實意義不言而喻。

1 計算機科學與數學思想間的聯系

計算機科學要想實現持續發展的目標，數學思想是前提也是關鍵，這是因為計算機技術在誕生之初，其作用主要是為數學問題的計算提供服務，自然科學理論的驗證需要進行大量計算，人力計算無論是在效率還是準確性上，都難以滿足自然科學提出的要求，計算機正是在這樣的背景下誕生并得到發展的。由此可見，對計算機科學來說，數學思想的地位和重要性都是無法撼動的，無論計算機科學處于哪一發展階段，其核心均為數學思想，數學思想的作用主要體現在向計算機提供思維工具的方面，與此同時，計算機科學同樣給數學思想的發展帶來了影響，相關人員可以將計算機科學作為依托，拓寬數學問題的分析和解決途徑，提高解決效率。綜上，對計算機科學中數學思想的應用進行深入的了解和學習，有助于人們掌握利用相關科學對實際問題加以解決的方法。

2 計算機科學中數學思想的具體應用

2.1 在數學模型中的應用

數學模型的特點是用符號系統對事物特征、數量關系進行描述及表現，數學化已然成為科學發展的主要趨勢，因此，利用計算機對問題進行處理的前提是解決大量的非數值計算。在利用軟件編程的方式，對實際問題進行解決時，工作人員首先應當建立其符合問題描述的數學模型，但是對非數值計算來說，要想保證所建立數學模型的有效性，除了對所掌握的數學方程式加以應用，還需要加入大量的圖表，只有這樣，才能建立起完成的符號系統，由此可見，建立數學模型是對計算機科學加以應用的前提。

2.2 在離散數學中的應用

隨著計算機科學的進步和離散數學的出現，連續數學在計算機科學中占據的主導地位受到了明顯的威脅，離散數學的重要性開始引起工作人員的重視。計算機系統是用二進制方式對相關數據進行表現，也就是說，任何信息數據在計算機系統中都會被轉化成由0和1構成的組合，出現上述情況的原因，主要是電子器件的功能在誕生之初，便存在著諸多的局限，數字式計算機表現數據的方式為電信號，在諸多方式中，只有二進制才能將相關數據更加完整、準確的表現出來，由此可見，連續性數學和計算機的關聯微乎其微，離散數學則被視為計算機科學產生和發展的基石。計算機系統由軟件和硬件構成，二者同樣屬于離散結構，換句話說，計算機所依托的軟件和硬件，擁有等效的邏輯功能。作為現代數學不可或缺的一部分，離散數學被廣泛應用在以計算機科學為代表的諸多領域中，并且發揮著重要的作用。

2.3 在模糊數學理論中的應用

目前，計算機系統仍舊無法對人類大腦神經的運作進行完全模擬，這既體現了人工智能的復雜性，也突出了人工智能在社會發展道路上的重要性。由于并非日常生活中的每件事都可以利用簡單的動作或是語言進行描述，因此，人工智能的模擬對象始終停留在較為簡單的一些操作上，與計算機相比，人類大腦對模糊信息進行處理的能力更加優秀，正是因為這樣，人類才具有了判斷、解決模糊信息的能力，基于此，圍繞著模糊集展開研究就顯得很有必要。只有將與模糊集相關的現代理論向收集模糊集理論進行擴展，掌握存在模糊關系的元素的表現方法，才能加強計算機系統具有的可操作性，使系統掌握對人類思想進行模擬的方式，很多科學難題都會迎刃而解，通過上文的分析可以看出，模糊數學理論是推動人工智能發展的中堅力量。

2.4 在關系理論中的應用

作為近幾年興起的一項技術概念，大數據所依托的主要是對計算機數據進行管理與存儲的技術，在對計算機數據進行處理時，大數據技術可以在計算機中構建便于人們對數據進行提取、使用的系統。研究表明，已經得到廣泛應用的數據庫系統，與最初的文件管理系統相比，在共享效率、結構化水平等方面均具有明顯的提高，另外，數據庫系統在存儲數據時依托的方式，以相互關聯為主，這一點同樣需要引起重視，在設計數據庫時，工作人員需要利用最優方式，在特定系統中對多個數據元素進行建立，以此來保證管理、存儲工作的高效完成。數據庫的設計需要應用到關系理論，常見的關系理論有兩種，分別是關系規范方式、實體聯系法，關系規范方法是指利用關系規范法，對關系模型存在的問題加以解決，例如，插入數據冗余，為后續關系模型、數據庫結構的設計提供便利，實體聯系法是指以實體聯系模型為依據，對現實數據進行描述，在此基礎上，建立簡單圖形并向數據模型進行轉化。

3 結論

綜上所述，信息時代，計算機的出現不僅降低了人類的勞動強度，還使勞動效率得到了提高，可以說，計算機科學對社會的高速發展具有無法被替代的重要作用。目前，在各個領域都能夠看到計算機的“身影”，圍繞著被視為計算機科學產生的前提的數學思想展開探究，具有十分突出的現實意義，越來越完善的數學思想，加快了計算機性能的提升速度，而計算機科學的發展，也在無形中推動了數學思想的前進，二者間存在著無法被割裂的緊密聯系。