计算机科学应用领域与应用成果观察

常 璐

（中国联合网络通信有限公司郑州市分公司，河南郑州，450000）

计算机科学作为与计算和信息处理及其有关的一门系统性的综合学科，其主要的研究范围则包括计算机理论、硬件、软件、应用和网络等。其中计算机理论则主要包括离散数学、算法、形式语言与自动机、程序设计、程序开发方法等。以离散数学为例，则主要研究图论、集合论、数理逻辑等内容，算法则主要研究一些算法的设计以及一些分析中的数学方法；计算机硬件则主要包括微电子技术、计算机体系与结构、元件与存储介质等等；计算机网络则主要包括网络安全、网络服务、网络协议等。由此计算机科学的普及，极大的方便了我们的生活，改变了传统的生活方式。

1 科学研究领域中的应用

科技作为第一生产力，其水平的高低将直接决定国家的综合实力。而科学研究作为计算机应用的一个传统领域，其主要包括仿真计算、复杂现象跟踪分析、文件存储与查询、虚拟现实等。

1.1 仿真技术

在计算机领域的应用中，仿真则是借助计算机技术将现实中比较复杂的现象，采用抽象和简化的方式形成系统模型，然后在通过分析的基础上得到相关性能结果。通过该技术，其可以有效的缩短科学研究的时间，避免传统科学研究中投入大量的人力、物力和财力所造成的浪费，从而通过构建仿真模型的方式，即可实现对试验方案的优化，给科学研究带来巨大的价值。因此，正是基于仿真技术的安全性，使其被广泛的应用在航空航天、核电站等相关领域。如图1所示的仿真技术在航天装机中的应用。

图1 人机工程仿真

其次基于仿真技术的经济性，借助仿真实验课反复的对其研究中的相关参数和性能进行修改，并可重复性的运行计算，带来了明显的经济效益。

1.2 虚拟现实技术

虚拟现实技术作为一种非常逼真的技术，可模拟人在不同自然环境中进行视、动、听等行为的一种人机交互技术。在当前虚拟技术应用中，通常将其分为三种不同类型：

第一，沉浸型系统，这种系统通常为非常复杂的系统，并且使用者必须戴头盔、手袋等具有传技术的设备，以此才能实现交互。该技术可以使得用户完全沉浸在虚拟的现实世界当中，但是其缺点在于设备的造价过于昂贵；

第二，简易型系统。该系统主要由普通的计算机系统构成，通过简单的键盘、鼠标等实现人机交互；

第三，共享型虚拟系统。通过采用远程操作的方式，使得系统通过网络将异地用户连接起来，共享一个虚拟空间，并进行共同的操作，达到协同工作的目的。

虚拟现实技术被广泛的应用在科技研究中的各个领域，如来自中国科技大学的周德闯结合虚拟现实技术，采用粒子系统对奥运火炬进行建模仿真，从而实现了其在三维立体的呈现。还可以通过虚拟现实技术，应用在弹道导弹路线飞行分析，实现军事用途。

1.3 文件检索与存储系统

信息社会的发展是以信息作为基础。科学研究中对科技文献的检索和存储是当前保障科学研究正常开展的前提。通过借助前人的研究经验，从而防止现在的研究者避免过去的错误和失败。而在信息化的社会中，文献的数量每年正在快速性的增加，根据相关的统计全世界每年的科技文献的数量在5百万以上，其中带来的文献浏览则可以达到百亿信息单元。因此，必须借助文件检索系统来实现。

2 教育教学领域中的应用

教育教学作为实现我国人才培养的重要方式，如何将计算机技术为教育教学服务则成为重点。当前计算机技术在教育应用中主要体现在两个方面，一方面为管理，另一方面则为辅助教学。在管理方面如校园网建设，包括信息中心、多媒体、校园卡系统、虚拟图书馆等；在辅助教学系统方面则主要将教学和计算机相互结合，从而实现对学生的评价、成绩管理等各个方面包括学生教务系统、学生测试系统、成绩分析系统。通过利用这些辅助教学系统和多媒体教学软件，大大提高了教学的质量和水平，也实现了教学的无纸化。而除上述的辅助教学和管理外，计算机技术还被应用在远程网络教育等领域。

3 制造业领域中的应用

工业制造作为体现国家工业化水平高低，更是大量应用计算机技术。通过分析表明，计算机网络被应用在工业制造中，主要包括虚拟制造、工业产品设计与制造和计算机集成制造系统。如在设计中经常应用到的CAD、CAM等计算机软件，从而实现对工业零部件的设计；而CIMS则主要用于对整个制造设计过程（见图2），包括制造设计、信息管理模块和存储。而随着我国计算机技术的不断发展，CIMS集成系统达到了先进国家水平，初步形成包含11个系列产品的格局，并覆盖了我国85%的需求。而随着CIMS集成的发展，开始朝着虚拟化、集成化、智能化和全球化的趋势发展。

图2 CIMS集成系统组成

通过计算机科学的应用，进一步的提高了我国工业化的制造水平，并提升了我国制造企业在世界制造企业当中的竞争力。

4 商业与金融领域中的应用

金融领域作为国家经济的基础，也是计算机科学应用的传统领域。在商业与金融领域中，诸如电子商务、电子交换技术、网络银行、网上证券等都是应用的重点。以电子商务为例，随着计算机科学技术的进步，电子商务成为当前的主流，并改变着人们的生活方式。而随着电子商务的发展，其也开始走向网上城市和融合的趋势。所谓的网上城市概念则是指通过建立统一的电子商务平台，从而将人们日常的生活服务全部纳入到该平台中，如图3所示的腾讯与湖南省合作的大湘网，则将人们的生活、理财、信息获取等各方面都纳入其中。

图3 网上城市

而EDI交换技术则实现了不同系统、不同之间的信息交换与处理，大大提高了贸易公司、金融企业等相互之间的办公效率。

5 结语

计算机科学技术除被应用在上述领域外，还可被应用在自动化、医学、交通等各个领域，如在医学中通过计算机实现对实验室的控制，达到对细胞的培养等，都给人们的工作带来了很大的变化，并大大提高了整体的效率和自动化的水平。因此，未来将实现计算机技术与人们生活的更为深层次的融合，并给人类活动提供更多的方便。

[1]马忠锋，计算机应用的现状与计算机的发展趋势[J].黑龙江科技信息，2011(07)：78

[2]郭洪杰.装配仿真技术在产品并行设计阶段的应用研究[J].航空制造技术，2009(24)：65～71