[科科營]資訊專題
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荊宇泰 教授

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[科科營]資訊專題 Document Transcript

  • 1. 7/5/13   1   An  Introduc0on  to  Computer   Science 荊宇泰   Department  of  Computer  Science   Na0onal  Chiao  Tung  University What  is  Computer  Science? •  Game?   •  設計網頁?   •  用繪圖軟體設計圖像?   •  用  Word/Excel  做出統計表?   •  寫程式?    
  • 2. 7/5/13   2   Computer  Science •  硬體-­‐  計算機結構   – CPU,  主機板,顯示卡,memory,  HD,  …   – It  doesn’t  work  if  you  have  hardware  only,  you   need   •  作業系統  (opera0ng  system)   – Really  puts  hardware  to  work,  resource  alloca0on.   – Windows,  Linux,  Mac  OSX,  …   – Media  player,  NAS   – 手機  (iOS,  Android)   Computer  Science •  程式語言   –  有了硬體及OS,  你要  Computer  替你工作.     –  買一個軟體,  或叫  computer  替你做一個特定的工 作.   –  怎麼叫?,  中文還英文?   –  computer  能瞭解怎樣的語言?   –  語言學,計算理論…     –  Machine  language,  FORTRAN,  Basic,  PASCAL,  C,  C++,…   •  編譯器   –  A  soware  that  understands  what  you  said,  and   translates  your  words  to  machine  language.    
  • 3. 7/5/13   3   Computer  Science •  演算法   – 寫程式:經過計算,算出你要的答案。   – 例如校內有1000個學生,找出英文成績70到90 的學生。   – 例如給一個線性規劃,找出最佳解。   – 例如給在台北市內的兩個地點,找出最短距離。   •  怎麼算出以上例子的答案?   •  設計計算的步驟=設計演算法。   Computer  Science •  應用   – 資料庫,Office,  games,  繪圖軟體,  生物資訊…   •  網路,通訊   – 電話   – 電腦連接電腦   – 手機通訊   – …     •  Computer,  生活的一部份。  
  • 4. 7/5/13   4   數位計算機簡史 •  算盤,計算尺。   •  二次大戰,解密碼。   •  數位計算機:Binary-­‐  0,  1-­‐  低,高電位,順,逆時鐘 轉。     •  外部儲存設備:紙帶,磁帶,磁碟,   •  內部儲存設備:真空管計算機,繼電器,core  (王安, Wang),半導體,IC。   •  70年代:IBM,  CDC.     •  80年代:DEC-­‐  Vax,  VMS,  mul0-­‐user.     •  同時,SUN  micro,  worksta0on.  Apple  Computer,   Apple  II,  IBM  PC.     Apple  Computer •  Steve  Jobs,     – 80年代  Macintosh  computer,  滑鼠,Window  界 面,(Microso在80年底從  DOS  換成  Win  3.0)   – Apple  較封閉,Microso  較開放,漸漸   Microso  成為  PC  主流。   – Jobs  離開  Apple,  成立  NEXT.    
  • 5. 7/5/13   5   Apple  Computer •  之後Jobs  回到  Apple,     •  推出  iPod  (MP3  成為生活一部份),     •  推出  iPod  touch  (app  store  成為創業的另一條路),     •  iPod  touch  +  電話,iPhone.     •  推出 iPad,  改變大家用電腦的習慣。   •  許多技術是  NEXT  時代的成果。 IT-­‐  Informa0on  Technology •  Apple  Computer   •  Microso   •  Yahoo   •  Google   •  g   •  軟體公司市值比硬體公司高  
  • 6. 7/5/13   6   Computer  Science   探討的問題 •  Computa0onal  Problems:   – 怎麼解一個問題?   – 最快(時間)多快可以解出這個問題?   – 最少需要多少時間可以解出這個問題?   – 所有的問題都可以解出來嗎?   •  Algorithm  (演算法)。   •  Complexity  (複雜度)。 Computa0onal  Problem   計算問題 •  全校4000人,按照平均成績從小到大排序。   •  有n個數字,最大(小)是哪個數字?中間 數是哪個數字。   •  平面上有n個點,最近的兩個是哪兩個點?   •  甲乙兩人在台北市兩個地方,甲到乙最近 的路徑多遠?   •  同上,最遠的路徑有多遠?
  • 7. 7/5/13   7   解一個問題的時間 •  怎麼定義時間?   •  排序   – 4000個學生排序,用手錶計時,記下從按下 enter到得到答案的時間?   •  換computer得到的時間就會改變。   •  如果不是4000,是40000,400000?   – 如何表示才能精確的表達所需要的時間? 時間的計算 •  需要多少步驟。   •  處理資料量不同時所需時間也不同,   •  假設輸入資料量是 n,所需步驟數目以 n  的 函數 f(n)表示,   •  而且只看 f(n)  的  order  of  growth。   – 排序,  selec0on  sort.     – Search,  搜尋.    
  • 8. 7/5/13   8   能否更快? •  如果已經排序好,  Binary  Search   •  Merge,     •  Merge  Sort.   •  能否再更快?   – 找到更快的 演算法,     – 如果找不到更快的演算法,能否下結論-­‐  沒有更 好的?   An  Example •  8顆球,外觀一樣,其中有一個球重量不同 (不確定比較輕或比較重)。   •  用一個天平,需要幾次可以找出和別的不 一樣的球?
  • 9. 7/5/13   9   Informa0on  Theory   資訊量的多少 •  每次比較的到一點 資訊,   •  需要多少資訊可以解出來。   •  資訊量   – 壓縮檔案再壓縮會如何?   – 照片壓縮後和原來看到的幾乎一樣代表什麼意 思?   – MP3,  video,  … Recursion  遞迴 •  用函數 f  定義函數 f.     •  F(n)=n  ×  f(n-­‐1),  f(1)=1.     •  剛才的  merge  sort,     – Merge  sort  一個 大小為 n  的 等於   – Merge  sort  兩個大小為 n/2  的 加上一個 大小為 n  的  merge.     – M(n)=2M(n/2)+n.  
  • 10. 7/5/13   10   一些比較哲學的問題 •  數位計算機能否解出所有的問題?   – 數位計算機能否聽懂人說得語言?   – 我知道一件事,我想說服你我知道這件事,但 是我不讓你知道這件事。   – 數位計算機能否設計一個演算法去設計演算法?   資訊工程 •  剛說得是資訊工程的Science的部份,   •  比較吸引人的是工程的部份。   •  與大家生活有關的   – 網路,手機,通訊   – 遊戲   – 影音  
  • 11. 7/5/13   11   •  資料搜尋   – Yahoo,  Google,     – 生物資訊   •  IC  設計   – Soware  tool   •  硬體改進,軟體該怎麼設計? •  要做好工程的部份,   – 你的程式需要時間少   – 你的程式比別人精確   – 要有理論做基礎,   •  演算法,數學   – 創意
  • 12. 7/5/13   12   2. 一院一系三組 創新架構 資訊科學與工程所碩士班/ 博士班 徐慰中所長 電機資訊學士班 (與電機學院合辦) 資訊學院 資訊工程學系 大學部 研究所 資電工程組 資訊工程組 網路多媒體工程組 多媒體工程所碩士班 吳毅成所長 生醫工程所碩士班 荊宇泰所長 曾煜棋院長 網路工程所碩士班 陳志成所長 曾文貴系主任 網路與資訊系統博士學位學程 (與中央研究院合辦) 電機資訊國際碩博士學位學程 (與電機學院合辦) 莊榮宏副院長 鍾崇斌副院長 n  教學與研究整合 n  課程規劃嚴謹 n  學生修業有主修,並有多元的選擇 n  創造跨領域學術文化的發展 n  與產業緊密接軌 n 交大資工系三組各具相當規模,課程設 計完善,各組特色、實作課程也均能分別 充分開班授課 n 如欲修習電機課程或雙主修,交大的環 境具有絕對的優勢 回十大優勢 編譯器設計 作業系統 分散式系統 軟體工程 軟體 網路安全 多媒體系統 無線網路 資料庫系統 資料探勘 網路 與 資料庫 理論 演算法 計算理論 密碼學 程式證明 分散式計算 資訊理論 硬體 計算機架構 處理機設計 VLSI設計 3. 教學研究領域 應用 數位內容 計算機圖學 虛擬實境 影像處理 音訊處理 人工智慧 生物資訊 系統單晶片、嵌入式軟體、電子設計自動化 軟硬體整合
  • 13. 7/5/13   13   5. 重視學生程式能力 為確保本系學生程式能力設計 達到一定水平,本系舉辦「程 式能力檢定」,規定學生大二 時須通過「程式能力檢定」。 6. 升學與實習管道 •  五年一貫學碩士學程 優秀同學可透過申請在進入大學五年內完 成學碩士學位 •  大學逕修博士 大學期間成績優異可直接進入博士班就讀 •  實習(internship) 可申請至國內外研究機構或知名企業實習
  • 14. 7/5/13   14   交大資訊工程系– 各組特色 資電工程組 整合資訊與電機科技 資訊工程組 研發主流與核心資訊科技 網路與多媒體 工程組 專精網路與多媒體相關資訊科技 本系學生畢業後如欲至業界服務,可進入軟體、電腦、手機、 電腦、遊戲動畫、網路通訊、數位內容、無線通訊、IC設計 等產業 您的首選--交通大學資訊工程系 •  ⑴國際化程度高 •  ⑵提供5年完成學士及碩士之修業管道 •  ⑶提供優秀學生獎學金於大三或大四赴世界一流大學就讀 一學期或一年。 資電工程組 1. 培養「資訊工程」及「電子工程」跨領域專業人才。 2. 大一/二/三可與電機相關學系跨修電機基礎課程。 3. 學生未來可朝向資訊電子整合(例如:嵌入式系統設計、數位生 活)發展,或是不同專業領域的深入鑽研。 資訊工程組 1. 培養資訊工程及前瞻資訊工程專業人才。 2. 教學重點:程式設計、計算機架構、作業系統、嵌入式軟體、嵌 入式系統、資訊系統、軟體工程、人工智慧與知識工程、資訊 安全、計算理論與生物資訊。 網路與多媒 體工程組 1. 培養網路通訊與多媒體工程人才。 2. 教學重點:行動通訊、無線與光纖網路、雲端計算、網路安全、 電腦圖學與動畫、影像處理、電腦視覺、多媒體系統等。
  • 15. 7/5/13   15   Ques0ons?