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美國計算機科學(xué)CS專業(yè)
計算機專業(yè)是現(xiàn)在最熱門最高薪的專業(yè)之一，在2016年P(guān)ayScale美國碩士專業(yè)薪水排名中，計算機科學(xué)、計算機工程等相關(guān)專業(yè)名列前茅，早期薪水便已達到$80K-$90K。除了高薪以外，計算機相關(guān)專業(yè)抽中H1B工作簽證的幾率也更高，去年被抽中的H1B簽證中，計算機相關(guān)專業(yè)占到了70%以上。
一旦決定了申請Computer Science(CS)，我們要做的第一步可能是去打開一個美國大學(xué)的網(wǎng)站(當然除了從一開始就決定找個留學(xué)中介機構(gòu)來幫忙，自己樂得輕松的甩手掌柜類型的申請者)，打開了大學(xué)的網(wǎng)站后，產(chǎn)生的第一個困惑就是Computer Engineering(CE)還是Computer Science?兩者的區(qū)別是什么?因為我們很快就會發(fā)現(xiàn)很多美國學(xué)校的EE和CS/CE是合并在一起的，所以許多研究方向的跨學(xué)科性非常強，無法簡單地歸類為是屬于計算機還是屬于電子的范疇。
CS和CE這兩個項目非常相似，兩個項目都學(xué)習(xí)編程和軟件開發(fā)的基礎(chǔ)學(xué)科，兩者之間最基本的區(qū)別可以歸結(jié)為理科(science)和工科(engineering)的區(qū)別。science的意思是知識或?qū)W問，它是來自拉丁單詞“to know”，engineering則是來自拉丁單詞“to contrive”。因此從操作層面來看兩者的區(qū)別是CE的學(xué)生擁有對電路、電子學(xué)和VLSI設(shè)計的非常深厚的認知，而這些都是現(xiàn)代計算機實際結(jié)構(gòu)中至關(guān)重要的;CS的學(xué)生學(xué)習(xí)的是代數(shù)、計算和編程語言，這些構(gòu)成了高級程序設(shè)計和計算的基礎(chǔ)。但是這樣的描述事實還是不夠準確，因為比如SE(Software Engineering )分支有時候會放在CE下，有時候又會放在CS下，這也要具體情況具體分析，具體學(xué)校具體對待。
我們可以這樣來理解：廣義的CE就是應(yīng)用性的computer 相關(guān)的，CS會更理論一些。這也就是為什么SE是軟件相關(guān)，可是卻會放在CE下的原因，SE是用工程的思維去開發(fā)一個軟件項目的方式方法的學(xué)習(xí)。另外一方面，有一些狹義的劃分，SE又會放在CS下，這樣的劃分就是按照軟硬的劃分了，CS是軟，CE是硬。但是核心都是computer。因為每個學(xué)校都有自己的劃分方式，所以沒有統(tǒng)一的標準。同時，軟硬現(xiàn)在已經(jīng)你中有我，我中有你了。比如說，CPU里是有指令集的，離開了指令集，CPU也沒有辦法工作。而先進的軟件都會針對硬件進行優(yōu)化，沒有足夠的優(yōu)化，就會出現(xiàn)多年前經(jīng)常會出現(xiàn)的兼容問題了。這是兩者之間的區(qū)別，我們本文重點講的是CS。
CS在計算機系統(tǒng)和軟件的理論和設(shè)計，以及重要的應(yīng)用領(lǐng)域培養(yǎng)學(xué)生。CS主要的研究領(lǐng)域和學(xué)習(xí)領(lǐng)域包括計算機人工智能、生物系統(tǒng)和計算機生物學(xué)、計算機結(jié)構(gòu)和工程、機器人(與EE交叉，很多開設(shè)在EE下)、信號和圖形處理(與EE交叉，很多開設(shè)在EE下)、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)、編程系統(tǒng)、算法和理論、交互系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)等。CS涉及到了我們生活的方方面面，我們生活的衣食住行都離不開，在未來的日子里更離不開。衣有智能服裝;住有智能家電，比如我們普通的平板電視等;行：所有汽車上都有行車電腦。
美國計算機科學(xué)CS專業(yè)研究分支
留學(xué)美國申請美國大學(xué)計算機專業(yè)(CS)的學(xué)生非常多。美國大學(xué)CS專業(yè)的研究分支也非常多，不同分支對學(xué)生的要求也會不同，因此，學(xué)生們要根據(jù)自己的條件選擇適合自己的研究方向。
下面小編要對美國大學(xué)CS專業(yè)十三個分支方向進行詳細的闡述，前方高能!
一、體系結(jié)構(gòu)、編譯器和并行計算
體系結(jié)構(gòu)和編譯器的研究主要集中在硬件設(shè)計，編程語言以及下一代編譯器。
并行計算研究的包含范圍很廣，包括并行計算的計算模型，并行算法，并行編譯器設(shè)計等。
二、系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò) Systems and Networking
(1)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)(Networking and distributed systems)：移動通信系統(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)，計算機對等聯(lián)網(wǎng)(peer-to-peer networking, P2P)，路由，網(wǎng)絡(luò)模擬，主動隊列管理(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，普適計算(ubiquitous computing/pervasive computing)環(huán)境管理，反射中間件(reflective middleware)，中間件元級操作系統(tǒng)(middleware “meta-operating systems”)，面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)設(shè)計，允許單個用戶與多計算機、對等操作系統(tǒng)服務(wù)交互的用戶設(shè)計，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/存儲系統(tǒng)，自主計算(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，普適計算，無線傳感器(wireless sensors)，移動式和嵌入式計算機，規(guī)范，認證，驗證策略，QoS保證和拒絕服務(wù)保護，下一代電話通訊，操作系統(tǒng)虛擬化和認證，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)實時和嵌入式系統(tǒng)(Real-time and embedded systems)：開放式實時系統(tǒng)，Qos驅(qū)動的實時調(diào)度和通信協(xié)議，控制設(shè)計和實時調(diào)度整合，實時、容錯和安全協(xié)議整合，網(wǎng)絡(luò)化器件和智能空間的魯棒動態(tài)實時構(gòu)架。
三、理論與算法 Theory and Algorithms
計算機理論研究主要集中在算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析，以及計算復(fù)雜性的研究。具體包括最優(yōu)化(optimization)，計算幾何和拓撲(computational geometry and topology)，近似算法(approximation algorithms)，密碼(cryptography)和安全計算(secure computation)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(network design)，數(shù)據(jù)挖掘(data mining)，機器學(xué)習(xí)(machine learning)，有限元網(wǎng)格生成(finite-element mesh generation)和自動化軟件驗證(automatic software verification)。
四、人工智能 Artificial Intelligence
這個領(lǐng)域包含廣泛的研究課題，包括知識表示，機器學(xué)習(xí)，計算機視覺，推理和機器人等。
知識表示(knowledge representation)：把知識按照一種有利于推理(得出結(jié)論)的方式表示出來。機器學(xué)習(xí)(machine learning)：自動學(xué)習(xí)如何識別復(fù)雜模式并基于數(shù)據(jù)作出智能決策。
計算機視覺(computer vision)：使機器自動從圖像和視頻中提取信息并理解其中包含的視覺概念。
推理(reasoning)：學(xué)習(xí)推理的計算模型。
機器人(robotics)：工程學(xué)和機器人技術(shù)，以及它們的設(shè)計，制造，應(yīng)用和結(jié)構(gòu)配置。
五、編程語言 Programming Languages
該領(lǐng)域的研究包括計算機語言的設(shè)計與實現(xiàn)，其目標是同時提高開發(fā)人員的開放效率和軟件質(zhì)量。包含如下一些課題：
(1)程序語言設(shè)計和實現(xiàn)(Programming Language Design and Implementation)：編譯器優(yōu)化(Compiler optimization)，語義(Semantics)，即時編譯器(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(Model-based design)。
(3)程序分析和驗證(Program Analysis and Verification)：模型檢測(Model checking)，靜態(tài)和動態(tài)分析(Static and dynamic analysis)，定理證明(Theorem proving)，實時系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度分析(Schedulability analysis for real-time systems)。
六、數(shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng) Database and Information Systems
(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、實現(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，例如市場營銷、監(jiān)測、入侵檢測和科學(xué)發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)挖掘和機器學(xué)習(xí)很相關(guān)，但是數(shù)據(jù)挖掘更關(guān)注實際應(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算機系統(tǒng)。研究課題包含自動摘要(automatic summarization)，語篇分析(discourse analysis)，機器翻譯(machine translation)，命名實體識別(named entity recognition)，自然語言生成(natural language generation)和語音識別(speech recognition)等。
七、圖形學(xué)與多媒體 Graphics and Multimedia
圖形學(xué)的研究包含對自然景象的建模和動畫生成(modeling and animation of natural phenomena)，計算拓撲學(xué)(computational topology)，圖形硬件的使用(graphics hardware utilization)，渲染(rendering)，網(wǎng)格處理和簡化(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。
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)。因為多媒體數(shù)據(jù)包含不同格式的數(shù)據(jù)(如文本，音頻，視頻)，所以它的研究包含很多不同領(lǐng)域的技術(shù)和理論。
八、人機交互 Human-Computer Interaction (HCI)
HCI主要研究人和計算機之間的交互。它通常被認為是計算機科學(xué)、行為科學(xué)、設(shè)計及其他相關(guān)領(lǐng)域研究的交叉學(xué)科。
研究課題包括：
(1) 上下文感知計算(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程沉浸協(xié)同(geographically distributed tele-immersive collaboration)等。
(4) 驗光和人的視覺模擬(Optometry and Human Vision Simulation)：計算機輔助的角膜建模和可視化，醫(yī)學(xué)成像(medical imaging)，手術(shù)仿真的虛擬環(huán)境(virtual environments for surgical simulation)，仿真渲染(vision realistic rendering)。
九、科學(xué)計算 Scientific Computing
科學(xué)計算主要是研究構(gòu)建數(shù)學(xué)模型(mathematical models)和數(shù)值解法(numerical solution)，并用計算機來分析和解決科學(xué)、社會科學(xué)以及工程問題。
研究課題包含：(1)并行計算(Parallel computing)：并行計算語言和并行算法。
(2)自動性能調(diào)整(Automatic Performance Tuning): Automatic generation of optimized implementations of computational and communication kernels。
(3)網(wǎng)格剖分(Mesh generation)：自動生成三角網(wǎng)格(triangulated meshes)來表示物理和計算區(qū)域。
(4)矩陣計算(Matrix computations)：設(shè)計高效的矩陣計算算法和軟件。
(5)浮點數(shù)(Floating point)：可擴展的精度算術(shù)(Extended precision arithmetic)，可靠的浮點數(shù)標準(Reliable floating point standards)，浮點數(shù)標準的體系和執(zhí)行時間實現(xiàn)(Architectural and run time implications of floating point standards)，浮點數(shù)標準的編程語言實現(xiàn)。
(6)計算機代數(shù)(Computer Algebra)：符號數(shù)學(xué)計算方法。
十、信息安全 Security
(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)編程語言和計算機安全之間的相互影響。
(4)一致性和完整性(Identity and integrity)預(yù)防“網(wǎng)絡(luò)釣魚”和攻擊。
(5)網(wǎng)絡(luò)安全(Network security)網(wǎng)絡(luò)安全檢測(network security monitoring)和入侵防御(intrusion prevention)。
十一、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)。
十二、生物信息學(xué)和計算生物學(xué)
研究高效魯棒的生物計算模擬算法，以及應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘，機器學(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)。
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，細胞信號傳導(dǎo)通路，傳輸和代謝，自組裝系統(tǒng)(Self-assembling systems)。
(3)神經(jīng)系統(tǒng)(Neural systems)
(4)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。
十三、計算機教育 Computers and Education
本領(lǐng)域研究如何教授計算機科學(xué)以及如何將計算機應(yīng)用到教育中。
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