更新時(shí)間：2024-10-06 16:07:08作者：留學(xué)之路
計(jì)算機(jī)涉及的領(lǐng)域非常廣泛， 其分支學(xué)科也是非常多。在美國將主要的專業(yè)方向分為人工智能(Artificial Intelligence)，程序應(yīng)用(Programming Language)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(Systems)以及計(jì)算機(jī)理論(theory)這四個(gè)部分。而每個(gè)部分又有很多的研究方向，諸如人工智能與知識(shí)工程， 模式識(shí)別與圖像處理軟件，多媒體技術(shù)與圖形學(xué)，智能信息系統(tǒng)工程與軟件自動(dòng)化，數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與控制，信息系統(tǒng)安全，計(jì)算機(jī)安全等等。下面是計(jì)算機(jī)專業(yè)常見的研究領(lǐng)域。
1、體系結(jié)構(gòu)、編譯器、并行計(jì)算和硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
Architecture, Compilers and Parallel Computing/ Hardware Systems and Design/VLSI
體系結(jié)構(gòu)和編譯器的研究主要集中在硬件設(shè)計(jì)，編程語言以及下一代編譯器。并行計(jì)算研究的包含范圍很廣，包括并行計(jì)算的計(jì)算模型，并行算法，并行編譯器設(shè)計(jì)等。計(jì)算機(jī)硬件芯片，例如CPU 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯門的電子開關(guān)， 了解VLSI 的同學(xué)應(yīng)該知道這個(gè)方面的研究深度和難度，申請(qǐng)者必須具備很強(qiáng)的邏輯電路基礎(chǔ)知識(shí)。
2、系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò) Systems and Networking
可細(xì)分為：
(1) 網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)(Networking and distributed systems)：移動(dòng)通信系統(tǒng)， 無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(wireless protocols)，Ad-hoc 網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)質(zhì)量管理(Quality of Service management(QoS)，多媒體網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)對(duì)等聯(lián)網(wǎng)(peer-to-peer networking, P2P)，路由，網(wǎng)絡(luò)模擬，主動(dòng)隊(duì)列管理(active queue management, AQM) 和傳感器網(wǎng)絡(luò)(sensor networks)。
(2) 操作系統(tǒng)(Operating system)：分布式資源管理，普適計(jì)算(ubiquitous computing/pervasive computing) 環(huán)境管理，反射中間件(reflective middleware)，中間件元級(jí)操作系統(tǒng)(middleware “meta-operating systems”)， 面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)設(shè)計(jì)，允許單個(gè)用戶與多計(jì)算機(jī)、對(duì)等操作系統(tǒng)服務(wù)交互的用戶設(shè)計(jì)，上下文敏感的分布式文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心的電源管理，文件/ 存儲(chǔ)系統(tǒng)，自主計(jì)算(autonomic computing)，軟件健壯性的系統(tǒng)支持以及數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)支持。
(3) 安全(Security): 隱私，普適計(jì)算，無線傳感器(wireless sensors)，移動(dòng)式和嵌入式計(jì)算機(jī)，規(guī)范，認(rèn)證，驗(yàn)證策略， QoS 保證和拒絕服務(wù)保護(hù)，下一代電話通訊，操作系統(tǒng)虛擬化和認(rèn)證，關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，例如SCADA控制系統(tǒng)和醫(yī)療， 消息系統(tǒng)，安全網(wǎng)關(guān)，可用性安全。
(4) 實(shí)時(shí)和嵌入式系統(tǒng)(Real-time and embedded systems)：開放式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，Qos 驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)調(diào)度和通信協(xié)議， 控制設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)調(diào)度整合，實(shí)時(shí)、容錯(cuò)和安全協(xié)議整合，網(wǎng)絡(luò)化器件和智能空間的魯棒動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)構(gòu)架。
3、理論與算法 Theory and Algorithms
計(jì)算機(jī)理論研究主要集中在算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析， 以及計(jì)算復(fù)雜性的研究。具體包括最優(yōu)化(optimization)，計(jì)算幾何和拓?fù)?computational geometry and topology)，近似算法(approximation algorithms)，密碼(cryptography) 和安全計(jì)算(secure computation)， 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)(network design)，數(shù)據(jù)挖掘(data mining)，機(jī)器學(xué)習(xí)(machine learning)，有限元網(wǎng)格生成(finite-element mesh generation) 和自動(dòng)化軟件驗(yàn)證(automatic software verification)
4、人工智能
Artificial Intelligence
它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。這個(gè)領(lǐng)域包含廣泛的研究課題， 包括知識(shí)表示，機(jī)器學(xué)習(xí)，計(jì)算機(jī)視覺，推理和機(jī)器人等。
(1)知識(shí)表示(knowledge representation)：把知識(shí)按照一種有利于推理( 得出結(jié)論) 的方式表示出來。
機(jī)器學(xué)習(xí)(machine learning)：自動(dòng)學(xué)習(xí)如何識(shí)別復(fù)雜模式并基于數(shù)據(jù)作出智能決策。
(2)計(jì)算機(jī)視覺(computer vision)：使機(jī)器自動(dòng)從圖像和視頻中提取信息并理解其中包含的視覺概念。
(3)推理(reasoning)：學(xué)習(xí)推理的計(jì)算模型。
(4)機(jī)器人(robotics)：工程學(xué)和機(jī)器人技術(shù)，以及它們的設(shè)計(jì)， 制造，應(yīng)用和結(jié)構(gòu)配置。
5、編程語言 Programming Languages
該領(lǐng)域的研究包括計(jì)算機(jī)語言的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，其目標(biāo)是同時(shí)提高開發(fā)人員的開放效率和軟件質(zhì)量。包含如下課題：
(1)程序語言設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
(Programming Language Design and Implementation)：編譯器優(yōu)化(Compiler optimization)，語義(Semantics)，即時(shí)編譯器(JIT complier)，域特定語言(DSL：Domain-specific languages)
(2)編程環(huán)境和工具(Programming Environments and Tools)：監(jiān)控(Monitoring)，程序員搜索引擎(Programmer search engines)，基于模型的設(shè)計(jì)(Model-based design)。
(3)程序分析和驗(yàn)證(Program Analysis and Verification)：模型檢測(cè)(Model checking)， 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析(Static and dynamic analysis)， 定理證明(Theorem proving)， 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度分析(Schedulability analysis for real-time systems)。
6、數(shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng) Database and Information Systems
包括以下研究?jī)?nèi)容：
(1)數(shù)據(jù)庫(Database)：數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)查詢、集成，各種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)等。
(2)數(shù)據(jù)挖掘(Data Mining)：從數(shù)據(jù)中提取模式的處理過程。它在很多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如市場(chǎng)營(yíng)銷、監(jiān)測(cè)、入侵檢測(cè)和科學(xué)發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)很相關(guān)，但是數(shù)據(jù)挖掘更關(guān)注實(shí)際應(yīng)用。
(3)信息檢索(Information Retrieval)：研究如何提取各種媒體( 文本、音頻、視頻等，目前的研究以文本居多) 中的信息，同時(shí)還搜索與之關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫和萬維網(wǎng)。
(4)自然語言處理(Natural language processing)：構(gòu)建一種可以分析、理解和生成自然語言的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。研究課題包含自動(dòng)摘要(automatic summarization)，語篇分析(discourse analysis)， 機(jī)器翻譯(machine translation)， 命名實(shí)體識(shí)別(named entity recognition)， 自然語言生成(natural language generation) 和語音識(shí)別(speech recognition) 等。
7、圖形學(xué)與多媒體Graphics and Multimedia
計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究?jī)?nèi)容就是研究如何在計(jì)算機(jī)中表示圖形、及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形的計(jì)算、處理和顯示的相關(guān)原理與算法。研究包含對(duì)自然景象的建模和動(dòng)畫生成(modeling and animation of natural phenomena)， 計(jì)算拓?fù)鋵W(xué)(computational topology)，圖形硬件的使用(graphics hardware utilization)，渲染(rendering)，網(wǎng)格處理和簡(jiǎn)化(mesh processing and simplification)， 形狀建模(shape modeling)，曲面參數(shù)化(surface parameterization) 和可視化處理(visibility processing) 等。利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和 技術(shù)。它涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，成為研究數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)處理、決策分析等一系列問題的綜合技術(shù)。
多媒體研究包括圖像處理(image processing)，視頻處理(video processing)，音頻分析(audio analysis)，文本檢索和理解(text retrieval and understanding)，數(shù)據(jù)挖掘和分析， 以及數(shù)據(jù)融合(data fusion)。
8、人機(jī)交互 Human-Computer Interaction (HCI)
HCI 主要研究人和計(jì)算機(jī)之間的交互。它通常被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)科學(xué)、行為科學(xué)、設(shè)計(jì)及其他相關(guān)領(lǐng)域研究的交叉學(xué)科。研究關(guān)于設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和實(shí)現(xiàn)供人們使用的交互計(jì)算系統(tǒng)及有關(guān)這些現(xiàn)象。
研究課題包括：
(1)上下文感知計(jì)算(Context-aware computing):
行為分析， 智能空間(Smart Spaces)， 定位感知系統(tǒng)(Location-aware systems)，隱私技術(shù)。
(2)感知人機(jī)界面(Perceptual Interfaces)：
基于視覺的界面(Vision-based interfaces)，語音和話語界面(speech and discourse interfaces)。
(3)協(xié)同和學(xué)習(xí)(Collaboration and Learning)：
基于模式的編輯工具(Pattern-based authoring tools)，ESL (English as a second language) 學(xué)習(xí)，群組協(xié)同技術(shù)(group collaboration technologies)，包含按地理分布的遠(yuǎn)程沉浸協(xié)同(geographically distributed tele-immersive collaboration)
(4)驗(yàn)光和人的視覺模擬(Optometry and Human Vision Simulation)：
9、科學(xué)計(jì)算 Scientific Computing
科學(xué)計(jì)算主要是研究構(gòu)建數(shù)學(xué)模型(mathematical models) 和數(shù)值解法(numerical solution)，并用計(jì)算機(jī)來分析和解決科學(xué)、社會(huì)科學(xué)以及工程問題。研究課題包含：
(1)并行計(jì)算(Parallel computing): 并行計(jì)算語言和并行算法。
(2)自動(dòng)性能調(diào)整(Automatic Performance Tuning):
Automatic generation of optimized implementations of computational and communication kernels。
(3)網(wǎng)格剖分(Mesh generation)：
自動(dòng)生成三角網(wǎng)格(triangulated meshes) 來表示物理和計(jì)算區(qū)域。
(4)矩陣計(jì)算(Matrix computations)：
設(shè)計(jì)高效的矩陣計(jì)算算法和軟件。
(5)浮點(diǎn)數(shù)(Floating point)：
可擴(kuò)展的精度算術(shù)(Extended precision arithmetic)，可靠的浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)(Reliable floating point standards)， 浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的體系和執(zhí)行時(shí)間實(shí)現(xiàn)(Architectural and run time implications of floating point standards)，浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編程語言實(shí)現(xiàn)。
(6)計(jì)算機(jī)代數(shù)(Computer Algebra)：符號(hào)數(shù)學(xué)計(jì)算方法。
10、信息安全I(xiàn)nformation Security
課題包含：
(1)密碼學(xué)(Cryptology)
密碼學(xué)理論(cryptography theory)，新的密碼學(xué)系統(tǒng)開發(fā)(development of new cryp ographic systems)，密碼分析學(xué)(cryptanalysis)，協(xié)議開發(fā)，應(yīng)用密碼學(xué)，量子計(jì)算(quantum computation)。
(2)隱私(Privacy)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隱私，RFID 系統(tǒng)的隱私，數(shù)據(jù)庫的隱私問題，基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用的隱私。
(3)軟件安全(Software security)
開發(fā)編程語言和計(jì)算機(jī)安全之間的相互影響。
一致性和完整性(Identity and integrity)
預(yù)防“網(wǎng)絡(luò)釣魚”和攻擊。
(4)網(wǎng)絡(luò)安全(Network security)
網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)(network security monitoring) 和入侵防御(intrusion prevention)。
11、軟件工程 Software Engineering
主要研究開發(fā)大規(guī)模軟件系統(tǒng)的原理和技術(shù)。
12、生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué) Bioinformatics and Computational Biology
研究高效魯棒的生物計(jì)算模擬算法，以及應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘，機(jī)器學(xué)習(xí)，自然語言處理和信息檢索等方法來分析和挖掘各類生物數(shù)據(jù)。
主研究課題包括：
(1)生物信息學(xué)(Bioinformatics)
比較基因組學(xué)(Comparative genomics)，遺傳分析(Genetic analysis)， 系統(tǒng)發(fā)育(Phylogenetics)， 分子進(jìn)化建模(Molecular evolutionary modeling)，基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(Gene regulatory networks)。
(2)蜂窩系統(tǒng)(Cellular systems)
蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)建模(Protein structure modeling)，基因調(diào)控網(wǎng)(Gene regulatory networks)， 合成生物學(xué)(Synthetic biology)，Computational systems biology，細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路，傳輸和代謝，自組裝系統(tǒng)(Self-assembling systems)。
神經(jīng)系統(tǒng)(Neural systems)
(3)生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)(Biomedical systems)
傳感器，健康服務(wù)系統(tǒng)，生理模型，醫(yī)學(xué)圖像和生物圖像分析。具體而言，生物信息學(xué)作為一門新的學(xué)科領(lǐng)域，它是把基因組DNA 序列信息分析作為源頭，在獲得蛋白質(zhì)編碼區(qū)的信息后進(jìn)行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)模擬和預(yù)測(cè)，然后依據(jù)特定蛋白質(zhì)的功能進(jìn)行必要的藥物設(shè)計(jì)。基因組信息學(xué), 蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)模擬以及藥物設(shè)計(jì)構(gòu)成了生物信息學(xué)的3 個(gè)重要組成部分。
13、計(jì)算機(jī)教育 Computers and Education
本領(lǐng)域研究如何教授計(jì)算機(jī)科學(xué)以及如何將計(jì)算機(jī)應(yīng)用到教育中。這部分內(nèi)容比較寬泛。
14、計(jì)算機(jī)工程 Computer Engineering
主要研究計(jì)算機(jī)處理器、多處理器通訊設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)器體系，著重于硬件設(shè)計(jì)以及與軟件和操作系統(tǒng)的交互的性能。計(jì)算機(jī)工程以電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用層面為主，而較少應(yīng)用自然學(xué)科中的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)以及物理理論。
15、管理信息系統(tǒng)Management Information System
MIS，作為一門跨學(xué)科新興專業(yè)，其主要任務(wù)是最大限度的利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)加強(qiáng)企業(yè)信息管理，通過對(duì)企業(yè)擁有的人力、 物力、財(cái)力、設(shè)備、技術(shù)等資源的調(diào)查了解， 建立正確的數(shù)據(jù)，加工處理并編制成各種信息資料及時(shí)提供給管理人員，以便進(jìn)行正確的決策，不斷提高企業(yè)的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。
二、美國計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)位設(shè)置
留學(xué)網(wǎng)留學(xué)提醒大家，計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士學(xué)位有Master of Science理學(xué)碩士和Master of Engineer工學(xué)碩士;
理學(xué)碩士學(xué)位，學(xué)制一般為2年，以授課為主，比較側(cè)重學(xué)術(shù)，畢業(yè)后可選擇就業(yè)或者繼續(xù)攻讀Ph.D博士學(xué)位;
工學(xué)碩士學(xué)位，學(xué)制側(cè)一般為1年或1年半，主要針對(duì)就業(yè)，更加側(cè)重于實(shí)踐，畢業(yè)后可以進(jìn)入企業(yè)工作。