計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的主要特征與發(fā)展探析

馬立典

摘要：數(shù)學(xué)作為自然學(xué)科的基礎(chǔ)，在很多學(xué)科和各行各業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)也不例外。與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)學(xué)科相比，計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)有著明顯的不同。計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)是將所有需要計(jì)算機(jī)處理的東西進(jìn)行數(shù)學(xué)化，其根本研究就是對(duì)算法的研究。計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)算法的研究是極具邏輯性和理論性的，有著十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算結(jié)構(gòu)。隨著對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)理論研究的深入，人們對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的發(fā)展也提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);數(shù)學(xué);發(fā)展

（一）什么是計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)

提到計(jì)算機(jī)，相信很多人都不會(huì)陌生，那么提到計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)，很多人就會(huì)十分疑惑，數(shù)學(xué)就是數(shù)學(xué)，為什么會(huì)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)生聯(lián)系？這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)就好比人的大腦，他執(zhí)行的每一項(xiàng)指令都是人們提前輸入好的邏輯運(yùn)算，正因?yàn)橛辛藝?yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬤\(yùn)算，計(jì)算機(jī)才能夠按照人們的指令一步一步的進(jìn)行下去[1]。而這種指令就是計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)。它實(shí)際上是一種算法，就像最簡(jiǎn)單的電子計(jì)算器一樣，加減乘除就是人們提前輸入好的算法。想要計(jì)算機(jī)嚴(yán)密的執(zhí)行人們的指令，計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)提供的算法必須做到結(jié)構(gòu)縝密、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，這樣計(jì)算機(jī)在執(zhí)行我們的指令時(shí)，才不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤[2]。在計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)算法研究中，作為工具的數(shù)學(xué)提供的是一種離散數(shù)學(xué)。顧名思義，這種算法的研究對(duì)象是離散的，主要包括抽象代數(shù)圖論、集合論以及組合數(shù)學(xué)等[3]。而離散數(shù)學(xué)與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的根本區(qū)別在于，離散數(shù)學(xué)更側(cè)重于對(duì)相關(guān)算法的研究，這與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)研究對(duì)象是結(jié)構(gòu)與分類是有差別的。

計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)早已應(yīng)用在各行各業(yè)，就拿汽車領(lǐng)域來說，現(xiàn)在很多汽車廠家都在研發(fā)自動(dòng)駕駛技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的底層邏輯就是計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)[4]。自動(dòng)駕駛離不開攝像頭或者毫米波雷達(dá)對(duì)汽車前方障礙物的捕獲，攝像頭或毫米波雷達(dá)可以將捕捉到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)離散化處理，并將處理后的信息進(jìn)行快速的計(jì)算，根據(jù)自動(dòng)駕駛計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)算法的處理可以準(zhǔn)確的判別捕捉到的信號(hào)究竟何種障礙物。根據(jù)對(duì)障礙物類別進(jìn)行分析，進(jìn)而決定汽車是否應(yīng)該進(jìn)行立刻停止。假如根據(jù)計(jì)算機(jī)算法計(jì)算出前方突然出現(xiàn)的障礙物是一個(gè)人，那么算法就會(huì)緊接著發(fā)出停指令指令，在計(jì)算機(jī)的執(zhí)行下就可以使汽車停住。在畜牧業(yè)領(lǐng)域，同樣能夠應(yīng)用得到計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)。就拿養(yǎng)雞場(chǎng)來說，人們可以利用自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)母雞生出的雞蛋是否為受精卵進(jìn)行篩選。人們將母雞生出的雞蛋放在傳送帶上，在傳送帶的一端會(huì)有一個(gè)探照燈，探照燈會(huì)不斷向雞蛋進(jìn)行照射，然后將照射的結(jié)果反饋給計(jì)算機(jī)。此時(shí)計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的算法就會(huì)對(duì)反饋結(jié)果進(jìn)行分析，輸入變量就是照射雞蛋產(chǎn)生的不同影像，根據(jù)不同影像就可以判斷出哪枚雞蛋是受精卵，哪枚雞蛋不是受精卵。如果判定為不是受精卵，那么機(jī)械手臂就會(huì)自動(dòng)的將這枚雞蛋拿出，而剩下的雞蛋就都是受精卵，就可以孵出小雞。由此可見，利用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)可以極大地方便人們的生產(chǎn)和生活。

（二）計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)與發(fā)展

計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)是極其復(fù)雜的，想要學(xué)好它，就必須要具備極強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，同時(shí)還有具備極強(qiáng)的耐心和恒心，最重要的是還要有堅(jiān)持刻苦的決心。計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)不僅包含我常規(guī)數(shù)學(xué)的導(dǎo)數(shù)、積分、微分與極限，還包括了向量代數(shù)、空間幾何解析、微分法、線性代數(shù)、重積分以及曲線積分等。就拿線性代數(shù)這部分來說，不但包含了線性方程、行列式矩陣，還包括了線性變換、特征向量、向量空間與二次型等內(nèi)容。由此可見，想要學(xué)好計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)，是需要下很大的功夫的。不過隨著計(jì)算機(jī)科技技術(shù)的發(fā)展，越來越多的高校已經(jīng)開展了計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)這門課程，越來越多的高中畢業(yè)生開始關(guān)注到這門學(xué)科。同時(shí)國(guó)家和社會(huì)越來越重視對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相信不久的將來，計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)方面的人才會(huì)越來越多，他們會(huì)在社會(huì)的各行各業(yè)貢獻(xiàn)出自己非凡的力量。在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的時(shí)候，我們要轉(zhuǎn)變觀念，不能以傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式來進(jìn)行學(xué)習(xí)，我們要把理論知識(shí)與實(shí)際進(jìn)行連接，在實(shí)際操作與實(shí)踐中不斷強(qiáng)化自己的計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的發(fā)展已經(jīng)如火如荼的進(jìn)行了。計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的發(fā)展包括了計(jì)算機(jī)控制、計(jì)算機(jī)模擬研究和生產(chǎn)過程設(shè)計(jì)。其中計(jì)算機(jī)控制衍生出了兩種方向，分別是工況控制和參數(shù)控制。其中工況控制就是利用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)出一種算法，將生產(chǎn)時(shí)的最優(yōu)工況尋找出來。這樣工廠自動(dòng)化生產(chǎn)線就能時(shí)刻以最高的效率進(jìn)行生產(chǎn)。同理，參數(shù)控制就是利用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)找到最優(yōu)的參數(shù)使生產(chǎn)效率達(dá)到最高。計(jì)算機(jī)模擬研究就是學(xué)生在掌握了理論基礎(chǔ)知識(shí)以后，可以通過各種參數(shù)之間的關(guān)系來進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，在這種模型下對(duì)各種生產(chǎn)工藝進(jìn)行模擬，并根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而找到最適合生產(chǎn)的工藝。生產(chǎn)過程設(shè)計(jì)其實(shí)是一個(gè)靜態(tài)的過程，它的根本就在于可以將生產(chǎn)流程和生產(chǎn)設(shè)備提前進(jìn)行安排，并將工藝參數(shù)提前輸入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中進(jìn)行模擬，在模擬過程中以此來判定生產(chǎn)的穩(wěn)定性。計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的發(fā)展離不開不斷的學(xué)習(xí)，只有不斷的學(xué)習(xí)，才能充分的掌握這門技術(shù)。

結(jié)語

本文主要對(duì)什么是計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)與發(fā)展進(jìn)行了闡述。計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)早已應(yīng)用在了各行各業(yè)，利用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)技術(shù)我們可以實(shí)現(xiàn)很多功能，解夠決很多問題。計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，極大的提高了人們的生產(chǎn)勞動(dòng)力，為社會(huì)的進(jìn)步起到了促進(jìn)作用。因此國(guó)家才大力推進(jìn)計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的學(xué)科建設(shè)。 但是計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)具有極其復(fù)雜的特性以至于特別難以學(xué)習(xí)，這就要求我們高校學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課的時(shí)候必須不斷的努力，要比其他人多掌握更多的數(shù)學(xué)方面的知識(shí)。在計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)學(xué)科建設(shè)上，高校應(yīng)理論聯(lián)系實(shí)際，在學(xué)生完成理論基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)后，要進(jìn)行實(shí)踐操作訓(xùn)練。實(shí)踐操作的訓(xùn)練需要政府和社會(huì)提供場(chǎng)所，需要企業(yè)來提供必要的設(shè)備和技術(shù)支持。因此，計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)想要發(fā)展，就必須依靠學(xué)生、老師、社會(huì)和企業(yè)共同來完成。相信隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)領(lǐng)域的人才必定會(huì)越來越多。

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