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美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)CS專業(yè)
計(jì)算機(jī)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(guó)碩士專業(yè)薪水排名中，計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程等相關(guān)專業(yè)名列前茅，早期薪水便已達(dá)到$80K-$90K。除了高薪以外，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)占到了70%以上。
一旦決定了申請(qǐng)Computer Science(CS)，我們要做的第一步可能是去打開一個(gè)美國(guó)大學(xué)的網(wǎng)站(當(dāng)然除了從一開始就決定找個(gè)留學(xué)中介機(jī)構(gòu)來(lái)幫忙，自己樂得輕松的甩手掌柜類型的申請(qǐng)者)，打開了大學(xué)的網(wǎng)站后，產(chǎn)生的第一個(gè)困惑就是Computer Engineering(CE)還是Computer Science?兩者的區(qū)別是什么?因?yàn)槲覀兒芸炀蜁?huì)發(fā)現(xiàn)很多美國(guó)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(qiáng)，無(wú)法簡(jiǎn)單地歸類為是屬于計(jì)算機(jī)還是屬于電子的范疇。
CS和CE這兩個(gè)項(xiàng)目非常相似，兩個(gè)項(xiàng)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(shí)或?qū)W問，它是來(lái)自拉丁單詞“to know”，engineering則是來(lái)自拉丁單詞“to contrive”。因此從操作層面來(lái)看兩者的區(qū)別是CE的學(xué)生擁有對(duì)電路、電子學(xué)和VLSI設(shè)計(jì)的非常深厚的認(rèn)知，而這些都是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)實(shí)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(jì)算和編程語(yǔ)言，這些構(gòu)成了高級(jí)程序設(shè)計(jì)和計(jì)算的基礎(chǔ)。但是這樣的描述事實(shí)還是不夠準(zhǔn)確，因?yàn)楸热鏢E(Software Engineering )分支有時(shí)候會(huì)放在CE下，有時(shí)候又會(huì)放在CS下，這也要具體情況具體分析，具體學(xué)校具體對(duì)待。
我們可以這樣來(lái)理解：廣義的CE就是應(yīng)用性的computer 相關(guān)的，CS會(huì)更理論一些。這也就是為什么SE是軟件相關(guān)，可是卻會(huì)放在CE下的原因，SE是用工程的思維去開發(fā)一個(gè)軟件項(xiàng)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(huì)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?yàn)槊總�(gè)學(xué)校都有自己的劃分方式，所以沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，軟硬現(xiàn)在已經(jīng)你中有我，我中有你了。比如說(shuō)，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(jìn)的軟件都會(huì)針對(duì)硬件進(jìn)行優(yōu)化，沒有足夠的優(yōu)化，就會(huì)出現(xiàn)多年前經(jīng)常會(huì)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(diǎn)講的是CS。
CS在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和軟件的理論和設(shè)計(jì)，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(jì)算機(jī)人工智能、生物系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)生物學(xué)、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和工程、機(jī)器人(與EE交叉，很多開設(shè)在EE下)、信號(hào)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(lái)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(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)CS專業(yè)研究分支
留學(xué)美國(guó)申請(qǐng)美國(guó)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)(CS)的學(xué)生非常多。美國(guó)大學(xué)CS專業(yè)的研究分支也非常多，不同分支對(duì)學(xué)生的要求也會(huì)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(duì)美國(guó)大學(xué)CS專業(yè)十三個(gè)分支方向進(jìn)行詳細(xì)的闡述，前方高能!
一、體系結(jié)構(gòu)、編譯器和并行計(jì)算
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(yǔ)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。
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(dòng)通信系統(tǒng)，無(wú)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(kù)的系統(tǒng)支持。
(3)安全(Security): 隱私，普適計(jì)算，無(wú)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。
三、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)。
四、人工智能 Artificial Intelligence
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。
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(lái)。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。
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。
推理(reasoning)：學(xué)習(xí)推理的計(jì)算模型。
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。
五、編程語(yǔ)言 Programming Languages
該領(lǐng)域的研究包括計(jì)算機(jī)語(yǔ)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。包含如下一些課題：
(1)程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)(Programming Language Design and Implementation)：編譯器優(yōu)化(Compiler optimization)，語(yǔ)義(Semantics)，即時(shí)編譯器(JIT complier)，域特定語(yǔ)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)。
六、數(shù)據(jù)庫(kù)與信息系統(tǒng) Database and Information Systems
(1)數(shù)據(jù)庫(kù)(Database)：數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)查詢、集成，各種數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)程。它在很多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，例如市場(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(kù)和萬(wàn)維網(wǎng)。
(4)自然語(yǔ)言處理(Natural language processing)：構(gòu)建一種可以分析、理解和生成自然語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。研究課題包含自動(dòng)摘要(automatic summarization)，語(yǔ)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(yǔ)言生成(natural language generation)和語(yǔ)音識(shí)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(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。
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?yàn)槎嗝襟w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(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(yǔ)音和話語(yǔ)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)等。
(4) 驗(yàn)光和人的視覺模擬(Optometry and Human Vision Simulation)：計(jì)算機(jī)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(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(lái)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(yǔ)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(lái)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(yǔ)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。
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(jì)算(quantum computation)。
(2)隱私(Privacy)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隱私，RFID系統(tǒng)的隱私，數(shù)據(jù)庫(kù)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(yǔ)言和計(jì)算機(jī)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(cè)(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(jì)算生物學(xué)
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(yǔ)言處理和信息檢索等方法來(lái)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(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)。
(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(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。
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