计算机科学导论——计算+、互联网+与人工智能+

本书是教育部计算机领 域本科教育教学改革试点工 作计划（“101计划”）核心 课程“计算概论（计算机科 学导论）”之配套教材，由 哈尔滨工业大学牵头，北京 大学、上海交通大学等12所 高校的优秀教师组成的课程 建设组共同编写。“计算概 论（计算机科学导论）”是 计算机类专业的一门纲领性 课程，是面向大学一年级学 生开设的第一门专业核心课 程，旨在培养学生的科学与 工程思维——计算思维，涉 及“计算+”思维、“互联网+ ”思维、“大数据”思维和“人 工智能+”思维，为学生今 后深入学习设计、构造和应 用各种计算系统求解学科问 题奠定思维基础。本书主要 分为七个模块共18章内容： 模块1——计算与计算思维 ，含第1～2章；模块2—— 计算机与计算的本质，含第 3～5章；模块3——计算机 系统，含第6～8章；模块4 ——程序与算法思维，含第 9～11章；模块5——网络化 思维、数据化思维与智能化 思维，含第12～14章；模 块6——软件思维与安全思 维，含第15～16章；模块7 ——学科与专业，含第17～ 18章。本书总体思路与各章 逻辑关系清晰，层次分明， 叙述深入浅出，重点突出， 图文并茂。教学内容精心选 择，既有高站位的宏观思维 讲解，又有细节化的微观思 维示例，既有宽度性的思维 介绍，又有深度性的思维讲 解，引导学生对计算思维从 一个较浅的理解层次逐步过 渡到较深入的理解层次。本 书为读者提供了丰富多样的 视频资源，包含计算思维系 列讲座视频67个、计算机科 学发展史讲座14讲、高层次 学者系列讲座视频30个。 本书可作为高等学校计 算机类专业第一门计算机课 程的教材，也可作为各个专 业第一门计算机课程的教材 。对于各类计算机教育工作 者、从事计算机各领域工作 的人员，本书也是一本极具 价值的参考书。

第1章 计算机-计算-基于计算的创新 1.1 什么是计算机 1.2 计算与自动计算 1.2.1 计算与自动计算概述 1.2.2 自动计算的探索历程 1.3 计算机的理论模型——图灵机和基本实现模型——冯·诺依曼计算机 1.3.1 图灵机的通俗理解——通用计算机器——指令、程序及其执行 1.3.2 图灵机模型——以状态变换表达程序及其执行 1.3.3 图灵机是计算机的基本理论模型 1.3.4 图灵机模型对现代计算机的启示 1.4 计算与社会 1.4.1 计算与社会/自然深度融合与基于计算的创新 1.4.2 计算与各学科深度融合 1.4.3 各学科学生为什么要学习计算机 1.4.4 大学第一门计算机课程的内容组织脉络 1.4.5 学习到何种程度 本章小结 视频学习资源目录1（标*者为延伸学习视频） 思考题 第2章 由小白鼠检验毒水瓶问题到数据传输校验问题——初识计算思维 2.1 小白鼠检验毒水瓶问题及求解 2.2 小白鼠检验毒水瓶问题求解背后的思维 2.2.1 二分法——人类普遍应用的思维 2.2.2 由二分法到二进制思维 2.2.3 过程化与符号变换思维 2.3 类比小白鼠检验毒水瓶问题求解做一个发明 2.3.1 数据通信领域需要解决的一个问题 2.3.2 偶校验——判断数据传输有无错误 2.3.3 类比小白鼠检验毒水瓶问题判断哪一位出错 2.4 计算思维与大学计算思维教育空间——计算之树 2.4.1 再看什么是计算思维 2.4.2 大学计算思维教育空间——计算之树 …… 第3章 符号化、计算化与自动化——看计算机的本质 第4章 编码与存储——二看计算机的本质 第5章 程序与递归——三看计算机的本质 第6章 冯·诺依曼计算机——机器程序及其执行 第7章 现代计算机——复杂计算环境下的程序及执行 第8章 程序编写与计算机语言 第9章 利用典型计算机语言进行程序设计 第10章 算法——程序与计算系统的灵魂 第11章 难解性问题求解——组合、随机与近似解 第12章 机器网络、信息网络与“互联网+” 第13章 数据库与大数据 第14章 由线性回归到深度学习——浅析人工智能思维 第15章 软件思维——软件定义一切 第16章 信息安全与网络空间安全 第17章 计算机学科展望 第18章 计算机类专业课程体系及其作用 参考文献