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計算機科學技術研究方向范文第1篇

見到陽振坤是在一個陽光明媚的上午,瘦高個,簡單的條紋T恤,腳蹬運動鞋,裝著電腦的黑色背包已顯陳舊。他是坐地鐵來的,從北京北五環的家到東三環的公司,來回兩個多小時,每天如此。

典型的技術人員的范兒。

“我的手機就是在淘寶上買的。”說起淘寶,45歲的陽振坤晃起了手里的手機。

5月中旬,陽振坤成為淘寶1400多名技術人員中的一員。他在淘寶網的主要工作,是設計和開發面向淘寶網的海量信息存儲與實時檢索系統,優化和提升淘寶網的軟件基礎設施。

“淘寶最吸引我的地方在于,它擁有一個全國最大、在全球排名也非常靠前的海量數據庫,它的海量數據的挖掘、共享和開放,對技術人員而言是一個巨大的挑戰。”陽振坤說。

2010年3月31日,淘寶網正式宣布,面向商家、企業及消費者開放來自淘寶全網的海量原始數據。截至8月20日,淘寶上的近兩萬賣家開始通過淘寶的“數據魔方”進行參考決策,140天的時間總計數據調用260萬次。對如此海量的數據的解讀,無疑需要一個極大的云計算平臺去支撐――于是,對相關人才的需求更是迫在眉睫。

陽振坤正是那種人。

一個不斷破格的人

淘寶是陽振坤經歷的第5家公司。在此前,他歷任方正技術研究院副院長、北大計算機研究所副所長、聯想研究院首席研究員、微軟亞洲研究院主任研究員、百度高級科學家。

他的經歷是令人羨慕的。1984年考入北京大學數學系,碩士師從本系的張恭慶院士,后又轉向計算機領域,博士師從計算機系的王選院士。1993年博士畢業后不久,即破格提拔為計算機系副教授。

需要強調的是,陽振坤修完大學課程只用了3年,碩士只用了一年多,24歲就成為王選老師的博士生。在讀博期間,陽振坤就擔任柵格圖象研究室的主任,領導一批青年科研骨干,于1993年完成了國內第一個支持電子出版系統標準PostScript Level 2的柵格圖象處理器,并很快商業化,在海內外大量銷售,取得了巨大的社會和經濟效益。1995年方正電子出版系統獲國家科技進步一等獎,陽振坤位列第四。

已故中科院院士、北大方正科技研究院院長王選老師這樣評價他:陽振坤研制了我國第一個頁面語言解釋器,在新一代RIP(路由信息協議)的總體設計、軟件結構、關鍵算法等方面作出了關鍵性貢獻。

盡管在電子出版領域獲得了許多榮譽,但有著強烈憂患意識的陽振坤卻并不滿足于此。“我也迷茫過。”陽振坤說,大學時他原本以為,選定一個合適的研究方向,就一輩子鉆研下去。但上博士后,逐步接觸到一些國外學者,發現他們其實并非大多如此,更傾向于選擇有益于社會發展的研究方向。

從此,陽振坤更加注重研究方向的價值。“1999年,王選老師就建議我,能不能去做信息安全方向的研究。當時,信息安全的重要性也已經凸顯出來了,我就同意了。然后就鉆到信息安全領域做了3年研究,現在信息安全是北京大學計算機科學技術研究所最重要的方向之一。”

而到了2002年,陽振坤再次決定轉變方向,加想研究院擔任首席研究員,負責無線通信領域的研究,他花了3年的時間,使得聯想的無線關聯投影儀從原型到小批量最后量產上市。

“2005年,無線投影儀產品成熟了,我又開始尋找新的研究方向。這時我第一次接觸到Google的GFS和MapReduce等云計算的基本思想,一下就被吸引住了。”陽振坤說,“在當時,處理幾百個GB的數據就很嚇人了,但通過云計算,你可以輕易處理幾百TB的數據,也不需要讓每個人都去學并行計算或分布式計算。”

2006年,陽振坤去了微軟亞洲研究院,擔任主任研究員。“當時,微軟研究院對云計算方向有一定的支持,我對云計算有了比較深刻的理解;2007年秋天,我加入百度,在百度的兩年多時間里,我有機會把云計算提升到生產使用階段,也體會了云計算在海量數據處理領域的巨大價值。”

理想要結合現實

2010年5月,陽振坤正式到淘寶上班。

在對外的新聞稿中,淘寶這樣描述:“陽博士是我們期待已久的人才,在系統設計和實現、海量信息處理、算法設計等諸多方面都有著非常豐富的經驗。深信陽博士和團隊通力合作,一定能為淘寶網打造一個高性能、高可靠、低成本、面向大流量大規模電子商務的專用計算平臺,為支撐十億消費者、十萬億交易額提供所需要的基礎技術。”

加入淘寶之后,相比以前長居北京的工作,陽振坤要北京、杭州兩地跑,“這星期在北京,下星期就在杭州。”每當去杭州的那個星期,陽振坤總是趕周一早上8點的飛機去杭州,再坐周五晚上的飛機回北京,利用周末陪陪家人。

但他樂此不疲,他知道身上的責任――淘寶的數據已經遠遠超過了單個關系數據庫所能支撐的最大規模且仍然在快速增長之中。“對淘寶來說,研發海量數據庫已經不僅僅是出于成本的考慮,因為,如果不采取這些技術,可能很快無法支撐下去。”陽振坤說。

但是,“海量數據庫在業界并沒有成熟的解決方案”,他坦言,在淘寶做海量數據庫,與許多其他企業一樣,最大的壓力來自于,如何盡快讓團隊的同事、兄弟部門的同事理解和信任海量數據庫的技術方案,并在最短時間內完成研發,以支撐業務的快速發展。

“企業畢竟不像高校或科研院所,可以花好幾年,甚至十年八年的時間研究一個了不起的系統,而是要在最短的時間內,做出一個最適合目前業務的系統。”雖然有十幾年的高校研究員經歷,但陽振坤卻很注重結合眼前利益和長遠利益。“馬總不也說過,做企業要把理想主義和現實主義高度結合,沒有理想主義不能走向未來,沒有現實主義就活不過今天”。

盡管壓力很大,陽振坤仍對未來充滿信心,這個信心來自于淘寶開放的文化、淘寶的強凝聚力,以及有長遠眼光的管理層和優秀的工程師。論年齡,在淘寶,陽振坤算“老人”,和他共事的技術人員,多半是“80后”,和45歲的陽振坤隔了兩個10年。“淘寶甚至已經開始有“90后”的技術人員了,和他們在一起工作感覺非常棒,大家都很有拼勁,知識面也能相互補充。”

計算機科學技術研究方向范文第2篇

關鍵詞：計算機；移動數據庫；技術；應用

中圖分類號：TP311.13 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 17-0000-02

1 計算機移動數據庫

移動數據庫是一種能夠支持移動式計算環境的數據庫，它的數據在物理上呈分散形式而在邏輯上呈集中形式，涉及了多門學科，比如數據庫技術、移動通信技術、分布式計算技術等，和傳統數據庫相比，它具備了移動性、頻繁斷接性、內核結構微小、位置相關性、網絡通訊不對稱性、數據同步機制較為完善、能夠為多種連接協議提供支持等特點。

移動數據庫通常是由三類主機組合而成：移動主機、移動支持站點、固定主機。其中的固定主機指的就是通常含義上的計算機，通過高速固定網絡進行連接工作，不能管理移動設備。移動支持點擁有無限通訊接口，能夠和移動設備進行數據通信程序。而移動支持站點和固定主機之間是通過固定網絡來進行通信的。一個移動支持站點所覆蓋的地區被稱為信元，在同一個信元之內的移動主機能夠通過無線通訊網絡和被覆蓋區域的移動支持站點進行通訊操作，進而完成信息數據的檢索程序。

2 計算機移動數據庫的關鍵技術

2.1 復制和緩存技術。復制技術指的就是維護若干個移動節點的數據備份，主要包括內容是各個服務器之間的復制和移動計算機保存數據庫的復制等，其目的是著力提升高分布式數據庫系統的訪問性、實用性、可靠性。為了保持若干個復制點數據的一致性，復制和緩存技術選用的是保持復制同一性手段。復制協議通常情況下劃分為嚴格一致協議和弱一致協議，前者嚴格要求所有的數據庫復制在任何情況之下都應該維持一致性，后者要求相對寬松，一定程度上是準許各個復制短時間內不一致的情況，但是必須是將其不一致控制在一定范圍內，整體上還是應當維持一致性的。

2.2 數據廣播技術。數據廣播指的就是利用從服務器到移動客戶機的下行帶寬遠遠大于從移動客戶機到服務器的上行帶寬的這種網絡費不對稱性，將大多數移動用戶頻繁訪問的數據組織起來，以周期性的廣播形式提供給移動客戶機。其最大的優勢就是客戶的數量不會給廣播開銷帶來實質性的影響，而移動數據庫還能夠利用數據廣播自行解決自身所存在的斷接問題。

2.3 位置管理技術。移動客戶的位置管理主要是集中在以下兩個方面：一是明確移動用戶當前的具置；二是儲存、管理、更新移動用戶的位置信息。用戶可以利用移動計算機在自己的宿主服務器上作永久等級，這樣一來，當它移動到其他區域的時候，也會向宿主服務器通報當前的具置。

2.4 查詢處理及優化技術。查詢處理及優化技術指的就是依靠過去分布式數據庫查詢處理及優化的技術，通過有效方法消除寬帶多樣性等因素造成的各種不利影響，進而逐步實現利用目前網絡條件優化查詢引擎的目的，并針對移動計算機電源有限的特征，合理協調了數據庫管理和訪問等操作，以此來起到有效節能的作用，重要數據的可用時間也得到了一定程度的延長。

2.5 移動事務處理技術。移動事務處理技術通常情況下被應用于維護數據一致性的工作方面，并且還能夠為多個客戶的并發訪問提供科學合理的支持，以此來保證客戶數據庫更新和查詢的安全性、可靠性。其主要特點為：移動性、異構性、易錯性、長事務。

3 計算機移動數據庫的主要應用

目前計算機移動數據庫的主要應用大概可以分為兩類，一類是水平應用，二類是垂直應用，前者指的是只需要進行一定程度上的定制性修改，就可以將一個應用方案適用于不同行業領域內，而垂直應用指的是針對特定行業的應用，數據處理擁有自己獨特的特點。水平應用和垂直應用相比，后者應用行業更具特色，在應用上存在著顯而易見的差別，而且結果表現和服務數據庫管理也不一樣，其所涉及的行業主要有保險業、銀行業、航班等。

3.1 物流領域。近些年來，物流領域正向信息化方向迅速發展，物流信息化能夠及時地獲取正確的物理信息，尤其是有利于其在生產、儲存、銷售等方面的工作，能夠有效地降低庫存量和資金積壓。在運輸工作方面，物流行業可以將移動數據庫系統和車輛信息系統連接起來，然后通過數據庫系統的科學合理調整來管理車輛的運行情況。在儲存工作方面，移動數據庫也能夠發揮相當大的作用，它能夠利用無線通信將信息傳送到中央數據庫，從而及時正確的獲取相關信息，進一步地提升員工的工作效率，實現優化和管理物流的目的。在配送工作方面，移動數據庫能夠依靠無線網絡將有關信息傳送到中央數據庫系統，這樣用戶才能隨時查看物品的具體投遞狀況。

3.2 移動銀行領域。當前，最具有消費潛力的群體是移動用戶，在這番背景之下，移動銀行應運而生，各大銀行以移動用戶作為對象研發有關產品，其市場潛力是相當巨大的，而且它在一定程度上還能夠推動電子商務的發展。用戶利用借助了移動數據庫的移動銀行，即使在異地也能夠快速方便地查詢到自己的所需信息，這樣一來不僅省時省力，而且成本比較低，安全性、可靠性也得以保障。對于用戶而言，便無需麻煩地來回跑銀行，可以利用移動銀行隨時隨地進行交易，節約時間，提高效率，即便在外旅游也能夠享有全面的銀行服務。

3.3 實地工作領域。計算機移動數據庫應用于實地工作領域中比較有代表性的例子是煤氣、水電等公共事業檢查員的數據檢查檢驗工作。就當前此類工作的現狀而言，大多數工作人員選用的都是手動記錄檢查數據形式。若是將計算機移動數據庫應用于有關工作當中，工作人員便能夠利用數據庫進行相關數據的記錄和傳送，一旦發生糾紛矛盾，就可以便捷快速地進行歷史數據查詢，這必將會很大程度地提高我國公共事業收費工作的整體效率。

4 結語

本文首先給出計算機移動數據庫的定義，簡要地描述了移動數據庫的體系結構，然后較為詳細地分析了計算機移動數據庫的關鍵技術，即復制和緩存技術、數據廣播技術、位置管理技術、查詢處理及優化技術以及移動事務處理技術，最后探討了當前計算機移動數據庫的主要應用，其在物流領域、移動銀行、實地工作領域中已經獲得了廣泛應用。我們也應該始終堅信伴隨著計算機移動數據庫的發展，其必然會在未來社會各個領域占據更為重要的地位。

參考文獻：

[1]張明光.關于計算機移動數據庫的應用分析[J].煤炭技術，2012，31（6）：204-206.

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[3]吳麗紅.談關于計算機移動數據庫的應用分析[J].南北橋，2008，（7）：58.

計算機科學技術研究方向范文第3篇

【關鍵詞】虛擬現實；三維建模；OpenGL；三維漫游

1.引言

近年來，隨著計算機技術的迅速發展，拓寬和深化了計算機在數據采集和信息處理方面的應用，尤其是人與信息科學相結合的高新技術——可視化（Visualization）與虛擬現實（virtual Reality，簡稱VR）給計算機的應用帶來了新的活力。在計算機技術創造的三維虛擬環境中，用戶可直接參與并探索仿真對象在所處環境中的作用與變化，可視化及虛擬現實技術的進一步發展必將成為現代科學技術研究的重要手段并將對信息的處理及提高信息的利用率產生深遠的影響。在礦業領域中由于新技術和新設備的不斷引入，增強了礦業對于安全高效、自動化的要求，虛擬現實技術為滿足這一需求提供了有效手段。因此虛擬現實的研究開發無疑對提高煤礦安全生產、礦工安全保護意識和系統優化設計等具有重要的實用價值。

2.虛擬現實技術

2.1 虛擬現實的概念

虛擬現實是利用計算機生成一種模擬環境，它通過多種傳感設備使用戶“沉浸”到該環境中，是實現用戶與該環境直接進行自然交互的技術。實際上它就是一種先進的人機接口，通過給用戶同時提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自然的實時感知交互手段，最大限度地方便用戶操作，從而減輕用戶的負擔，提高整個系統的工作效率。虛擬現實技術可以完全徹底地轉化人們的想象力，在計算機中產生另一種境界，將境界的有關信息傳給人的感覺器官，使人們獲得一種全新的感受，讓人覺得其的確是在另外一個三維世界中。虛擬現實技術是一項綜合集成技術，涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等領域，它用計算機生成逼真的三維視覺、聽覺、味覺等感觸，使人作為參與者通過適當的虛擬現實設置，自然的對虛擬世界進行體驗和交互作用。

2.2 虛擬現實技術的特征

1）多感知性

除了一般計算機所具有的視覺感知外，虛擬現實系統還具有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、味覺感知和嗅覺感知等。理想的虛擬現實系統應具有人的一切感知功能，目前由于傳感器技術的限制，現有的虛擬現實技術所能提供的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺和觸覺等。

2）用戶投入性

這是VR系統的核心，是指用戶進入到計算機生成的虛擬場景中的能力，用戶在虛擬場景中有身臨其境之感。

3）用戶與虛擬場景的交互性

指用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力。它是人機和諧的關鍵因素。交互性包括對象的可操作程度及用戶從環境中得到反饋的自然程度、虛擬場景中對象依據物理學定律運動的程度等。VR是自主參考系，即以用戶的視點變化進行虛擬交換，這個過程中最重要的因素是實時性，實時性是指計算機能夠響應用戶的輸入并立即改變虛擬場景狀態的能力。虛擬現實不僅僅是一個用戶與終端的接口，而且可使用戶沉浸在虛擬環境中獲取新知識，提高感性和理性認識，從而產生新的構思并輸入到系統中去，系統會將處理后的狀態實時顯示或由傳感裝置反饋給用戶。

3.OPENGL三維模型構建

OpenGL（Open Graphics Library）是美國SGI公司開發的三維圖形設計軟件，獨立于操作系統和硬件系統的圖形開發系統的通用接口，被認為是高性能圖形和交互式視景處理的標準，是計算機圖形技術領域的集大成者。在三維仿真建模、虛擬現實技術等領域，OpenGL發揮著重要的作用。OpenGL突出的特點是與平臺無關，它適用UNIX，Windows95/98，MacOS，WindowsNT等多種操作系統，而且在Visual C++2。0及以上版本中都封裝了OpenGL圖形庫。它包括100多個圖形函數，開發者可以用這些函數構造出接近光線跟蹤的高質量的三維景物模型、進行三維圖形實時交互軟件的開發。OpenGL提供的基本功能有：模型繪制、模型觀察、光照處理、色彩處理、位圖和圖像處理、紋理映射、實時動畫、物體運動模糊處理、交互技術等。因此利用OpenGL與Visual C++結合可以開發出完美的3D圖形產品。

OpenGL實現一個完整功能的圖形處理系統結構是：底層為圖形硬件，依次向上為操作系統、窗口系統、OpenGL和應用軟件。其基本工作流程如圖1所示。

4.三維幾何建模方法研究

OpenGL提供對2D、3D圖形的基本操作，但并不提供描述復雜幾何物體及建立復雜物體模型的手段，即它僅提供繪制復雜幾何物體本身的機制而非描述復雜物體本身的方法，因而，必須尋找自身的三維建模方法才能繪制出適合需要的真實世界。

（1）分割重組法

分割重組法生成一個宏觀物體，需要拆分和重組兩個步驟。拆分過程是將物體人為地細節化，而重組則是將己拆分的圖形片元按一定規律組裝起來，是拆分的逆過程。下面是這兩個步驟的具體過程。

l）拆分

考慮一個宏觀物體，從各個方向將其切分，切分原則應保證每兩切面之間的形狀為方形、圓形或兩者的結合。應根據物體的形狀，選擇恰當的切分點，使切分后的物體比較簡單、規則。采用這一切分原則可以較為細致地刻畫出物體的每個細節，因而方便了圖形的重新組織工作。對物體進行切分之后，可得到由基本幾何形狀組成的切分面（多邊形、圓、方形等），對圓形切面以相近多邊形擬合，獲得合適的多邊形之后，確定重組物體所需的長方體側面數。為方便計算，常取8、16、32、64多邊形來逼近某一曲面。

2）重組

重組的過程也是尋找圖形對象點、線、面關系的過程。還以上述的物體為例，將各部分分別編號并按順序連接兩面對應點，從而形成所需模型。

（2）曲面合成法

在實際的礦井系統仿真中，經常會遇到制作光滑曲面、閉合曲面的情形，如彎道、交叉口以及機械構件等實物造型。為了很好的實現曲面建模，可采用計算機圖形學中較為成熟的Bezier、NURBS等樣條曲一面理論，同時借助OpenGL語言的強大功能來完成曲面設計方法。利用Bezier曲線的形狀（有一組多邊折線的頂點唯一地確定）可以畫出十分光滑的曲線，在多邊形多個頂點中，只有第一個和最后一點在Bezier曲線上，第一條和最后一條折線的方向是Bezier曲線的起點和終點的切線方向，而其余的頂點則用于定義曲線的形狀。改變多邊折線的頂點和改變曲線的形狀有著形象直觀的聯系。

5.煤礦井下三維漫游

5.1 煤礦井下三維漫游總體結構

三維漫游系統是包括一個逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，它是一個真實空間或假想空間的實時仿真虛擬空間，用戶借助一定的裝備以自然的方式在該虛擬空間中漫游，從任意角度對環境中的虛擬對象進行觀察，從而產生親臨其境的真實感覺，同時也可以對其中的物體進行操作獲取反饋。在構建煤礦虛擬現實模型的基礎上，進一步建立相應的模型數據庫，通過該數據庫可以構建不同虛擬現實礦井，以便適應不同的煤礦需求。利用目前比較成熟的Vega虛擬現實軟件開發工具，結合煤礦虛擬現實模型，實現煤礦的漫游功能。在漫游功能的基礎上，能夠對礦工進行礦井地圖識別訓練、礦井搜索訓練等任務，使礦工在虛擬環境下能對礦井有所熟悉，并且對各種安全設施所在的方位了如指掌，增加礦工在災變環境下的逃生能力。三維虛擬漫游系統的總框圖如圖2所示。

系統主要包括數據庫管理子系統、三維可視化子系統和礦井三維虛擬環境子系統。數據庫管理子系統主要實現基礎數據庫的維護與管理，能夠對數據庫的記錄進行添加、刪除、修改、查詢及表格顯示。三維可視化子系統主要對礦井實物采用三維的數據模型和數據結構表示。礦井虛擬環境模塊采用一系列的虛擬現實技術構建虛擬的礦井環境，使用戶產生身臨其境的感覺，并能與虛擬環境進行交互。礦井下漫游主要包括：

1）巷道漫游模塊

用戶在巷道里進行自由漫游，并且把控制權交到用戶手中，使其具有很強的漫游感，了解主要巷道的情況，在不下井的情況下清楚地了解到井下巷道的布置狀況，為以后的工作生產以及安全培訓提供了優越的條件。

2）開采工作面模塊

動態模擬出開采工作面的工作情況，使用戶了解礦山穿孔、爆破等階段的情況，起到教學培訓的作用

3）運輸作業模塊

動態模擬出電機車運輸到提升罐籠，以及提升的過程。在這個過程中，用戶可以從各種角度觀察整個過程，并且通過鍵盤來控制各個設備的運動。

5.2 三維視景驅動引擎

Vega是Multigen—Paradigm公司推出的應用于虛擬現實、實時仿真及其它可視化領域的高性能軟件環境。它能夠為用戶提供處理復雜仿真事件的便捷手段，用戶可以簡單迅速地創建、編輯、運行復雜的仿真應用。Vega主要包括2個部分：其一是被稱為Lynx的圖形用戶界面工具箱；另外一個是基于C語言的函數庫。

本系統在Vega體系結構的基礎上采用2層軟件結構設計模式，底層為Vega/OpenGL Performer虛擬現實功能的實現，上層為程序界面和數據庫查詢。這兩層通過公共結構g_pVrInterface實現信息交換，軟件結構清晰明了，增強了程序的健壯性。

6.井下巷道三維顯示實例

井下巷道繪制的實現步驟是：①首先從數據庫中讀取繪制井下巷道的控制數據（如控制巷道斷面形狀的參數、巷道中心線等）；②根據讀取的巷道控制數據，利用OpenGL語言繪制出井下巷道（其中包括巷道法向量的計算、巷道紋理坐標的計算等）。

根據淮南礦業集團某礦井下巷道拓撲結構，依據上述煤礦井下三維幾何模型構建方法，繪制出了該礦井下巷道的三維視圖，如圖3所示，圖4是模擬井下瓦斯抽放的三維圖。由其三維幾何模型數據庫，采用成熟的Vega虛擬現實軟件利用VC調用函數庫對Lynx生成的ADF文件進行編程構建了煤礦井下虛擬現實情景的漫游畫面和煤礦井下虛擬工作面，分別如圖5和圖6所示。

7.結束語

本文將三維可視化技術和虛擬現實技術應用在復雜的煤礦井下環境中，對煤礦三維建模方法進行了研究，采用OpenGL對煤礦井下情景進行三維建模，并設計了煤礦井下三維漫游系統，對煤礦安全生產、有效管理、高效運行等提供了一種新的思路。

參考文獻

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[2]馮芬君，劉靜宇，王維.虛擬現實技術在環藝測繪課程中的應用[J].科技信息，2012（18）.

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[5]劉永先，侯先敏.礦井三維虛擬現實系統研究及應用[J].煤炭科技，2010，（4）.

[6]武亞峰，林在康，楊曉威，程海星，顧洪江.基于虛擬現實技術的數字化礦井系統[J].煤炭科技，2009（1）.

[7]曾偉，姜本琦，鄭確.基于虛擬現實技術的礦井人員培訓系統[J].煤礦安全，2008（5）.

[8]王德永，仵自連，杜衛新.虛擬現實技術在礦井生產仿真系統中的應用[J].煤礦機械，2006（10）.

[9]韓文驥，王文平，韓可琦，萇道方.基于虛擬現實技術的礦井生產系統可控可視化研究[J].能源技術與管理，2005（6）.

計算機科學技術研究方向范文第4篇

【關鍵詞】交叉學科 ； 高等教育 ； 人才培養 ； 國際化

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2014）27-0344-02

隨著傳統學科的不斷融合和滲透，新興交叉學科為科學技術的發展注入了新的活力，近年來科學新理論、新發明的產生和新型工程技術的出現，往往都是在學科的邊緣或交叉點上，因此交叉學科越來越受到各國政府的重視。2004年美國國家科學院協會經過全面系統調研， 發表了《促進交叉學科研究》的報告，明確了交叉學科研究的定義、特征和推動力，提出了研究人員、學術機構、資助機構、專業學會等促進交叉學科研究的建議。國內外高校和研究機構也積極倡導文、理、工學科間相互滲透結合，紛紛建立面向世界科學前沿和國家重大需求的各類跨學科計劃、項目和研究平臺。隨著學科發展的深入，如何建立有利于一流交叉學科人才培養，尤其是作為科研主干力量的研究生培養管理模式就成為當前迫切需要解決的難題。

一、交叉學科人才培養現狀

1.國外發展現狀

20世紀90年代初，為了培養現代科技和社會發展所急需的創新型交叉學科人才，德意志研究聯合會推出了博士研究生培養模式改革的重要舉措，經歷了20多年的發展和不斷調整、補充和完善，如今取得了巨大成功。德國博士生院是高校用來培養科研后繼人才的臨時性機構，由各州高校向德意志研究聯合會申請，經評議、復審等甄別程序后建立。每所高校可以申請多個博士生院，但每個博士生院都必須由相關交叉學科共同組建。博士生院不僅可以是由德國高校內部、高校之間、高校和研究機構共同申請組建，也可以是由德國某一高校或者科研單位牽頭，由德國境外伙伴單位參與組建。德意志研究聯合會對批準建立的博士生院資助，并定期進行項目評估和考核。博士生院不是一個長期機構，德意志研究聯合會規定最長可資助年限為9年，資助期滿以后，無論效益和成果如何，該研究生院必須撤出，重新尋找新的交叉領域和合作伙伴。[1]

美國的學科專業目錄在2002年最新一次的修訂文稿中，單獨設置了“交叉學科”和“綜合學科”2個學科群，占所有學科群的比例為7%。如美國密歇根大學早在1999年就成立了交叉學科專家委員會， 向學校提交了《對交叉學科發展遠景的建議報告》。南加州大學在2006年公布了《美國南加州大學交叉學科研究發展規劃建議》， 它們在設立交叉學科專家委員會、通過學院內或跨學院的聯合聘任教授、完善交叉學科考核評價體系、建立交叉學科激勵機制、建立經費保障措施、促進交叉學科人才培養等方面均進行了積極、有益的實踐。[2]

2.國內發展現狀

我國《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》、《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》等重要文件中，對交叉學科發展和人才培養模式改革均作出了重要戰略部署。國內眾多高校等近年來紛紛成立了橫貫生物醫學、自然科學、應用科學和社會科學等多學科的交叉學科研究所或研究中心。如北京大學成立的跨學科類組織機構：元培學院、前沿交叉學科研究院、分子醫學研究所等，清華大學成立的交叉信息研究院，西安交通大學成立的前沿科學技術研究院，這些交叉學科研究所或研究中心集中了生物學家、物理學家和化學家等不同學科專家的智慧以促進學科的交叉和滲透，并進行交叉學科人才的培養教育。[3] [4]

二、上海交通大學在交叉學科研究生培養道路上的探索

近年來上海交通大學一直將發展醫工交叉、醫理交叉科學作為主要戰略之一，于2007年11月成立了主要從事轉化型醫工（理）交叉科學研究的Med-X研究院，該研究院依托上海交通大學豐富的臨床醫學資源和強大的理工科優勢，以解決臨床醫學問題為目標導向，進行前沿性醫學科學研究，開發高尖端領先性醫療技術產品，同時在交叉學科人才培養模式上積極探索，取得了一定成。效。

1.完善課程體系

Med-X研究院依托“生物醫學工程”學科，著力培養在生物、醫學、工程技術領域中具有開展交叉研究能力的有創新精神的交叉學科人才。生物醫學工程研究領域范圍非常廣泛，包括醫學影像信息學、生物醫學儀器、生物材料、生物力學、組織和基因工程、康復工程、系統生物醫學、神經科學與工程等，這種鮮明的交叉與復合特性需要學生能綜合應用物理、材料、化學、信息、工程等領域的知識和技術解決生命科學問題，因此原先單一學科的課程體系和研究方式已無法使交叉學科人才滿足“具備合理的知識結構，廣博專一協調統一”的專業要求。

Med-X研究院在結合學科領域建設設置專業課的基礎上，充分利用夏季小學期、學術講座等階段邀請眾多兼職教授參與授課，其中既有附屬醫院的臨床醫生，又有國際知名學者，建立起一支醫、理、工高水平師資隊伍。同時利用附屬醫院的臨床資源，建立與基礎課程相適應的實踐教學體系，強化學生實踐訓練，培養動手操作與創新研發能力。學院也積極鼓勵學生進行跨學科選課，逐步實現本碩博課程貫通模式，以滿足不同專業背景學生的學習需求。為探索研究生課程質量考核和控制體系，在生物醫學工程學科嘗試建立適合于本校的研究生課程質量保障辦法和系統，并聘請國內外專家評教，對授課教師給出指導建議和意見，定期召開研討會。

2.建立制度保障

由于受僵化學科模式的影響，我國長期以來傳統的單學科觀和學科分類體制占據著主導地位，為突破現有交叉學科人才培養體制不完善的缺陷，上海交通大學做了一系列改革。如針對中國現有的研究生招生名額問題，上海交通大學自2012年起在博士生招生計劃中依托“生物醫學工程”和“統計學”兩個一級學科，單獨設立了支持交叉學科博士生招生培養的專項招生指標，為從事交叉學科研究的導師提供生源保證。另外，為了避免交叉學科課程的臨時性和拼盤性，真正實現學科的融合，Med-X研究院成立了多個臨床交叉平臺，如國家教育部數字醫學工程中心、Med-X-瑞金醫院小動物PET/CT研究中心、Med-X-仁濟醫院臨床干細胞研究中心；Med-X-第九人民醫院生物材料轉化醫學中心等，實現以問題為中心從事交叉學科研究的項目模式。在項目開展的過程中讓研究生作為項目參與人或研究助手自然地進入到學習與研究的過程，一個學科跨度大的科研項目，項目實施的過程本身就是學科交叉和培養人、訓練人的過程。[5]

3.加強學術交流

當今科技迅猛發展，新思想、新方法層出不窮，光靠一個教師指導學生是不可能使學生全面了解學科發展并取得高水平研究成果的[3]，因此在交叉學科人才培養模式中除了完善的課程體系外，活躍的學術氛圍和緊密的國際交流也是必不可少的。上海交通大學Med-X研究院70%以上的指導老師具備在國外一流大學從教和指導研究生的經歷，與國外高校和研究院所長期保持著合作關系，因此學院每周邀請本學科國內外知名教授做學術講座，并建立了上海交通大學徐匯-閔行跨校區講座視頻體系，介紹最新科研動態，鼓勵師生交流，使研究生深入了解當前科研動態和研究熱點，拓寬學術視野，激發創新熱情。同時定期舉辦醫-理（工）交叉學科系列學術活動，如研究生學術論壇、研究生學術日等，已形成了一定品牌效應，為研究生創新思維、科研前瞻性、表達能力的培養提供了良好平臺。Med-X研究院已與多所國外院校簽訂了人才聯合培養項目，如與德國海德堡大學、美國西北大學、瑞典皇家工學院、美國Drexel大學等國際著名高校建立了雙碩士、雙博士學位項目。此外，為了解本院研究生學位論文在國際本領域的位置及存在差距，2012起開始試點進行博士生學位論文國際評審和答辯，每份博士生論文邀請2-3名國際相關領域專家進行評審，每位國際評審專家的海外評審報告將反饋給相關導師和學生參考。

4.重視師資建設

交叉學科人才培養的成功與否很多程度上決定于教師的參與程度，導師的學術水平、綜合素質、對學科前沿的洞察力以及與同行和其他學科學者交流溝通的能力對交叉學科人才的培養有重要的影響。[3]由于交叉學科會同時涉及到兩個或多個學科領域，所以單一學科的教師很難同時滿足不同學科的需求，交叉學科人才培養的過程也是教師自我學習的過程。[6]因此，在交叉學科人才培養建設中要重視加強師資隊伍建設，加大對中青年教師的培養力度，營造有利于教師成長和發展的良好環境與氛圍，確保人才培養的教學質量。[7] Med-X研究院結合自身學科特色，引進國外知名教授和附屬醫院臨床醫生參與教學，重視年輕教師的培養，支持有潛力的青年教師到海外具有合作關系的學校進行培訓，學習國際知名高校的教學經驗和方法，推動教學質量的提高，建立起一支醫、理、工高水平師資隊伍。

三、交叉學科人才培養中的壁壘

與發達國家相比，目前我國交叉學科教育和科研尚處于起步階段，以單一學科為基礎的傳統教育模式仍占主導地位，在交叉學科人才培養過程中不可避免的會遇到各種問題。

1.現有高校管理機制的制約

我國高校中院系管理體制堅固，教學與科研人員的管理也在定崗定編制度的約束下嚴格地保持著一個蘿卜一個坑的人事管理體制，師資聘用、職稱評定、成果認定、業績評價和資源分配等都嚴格地執行著所屬單位責任制，人員在校內不同院系間的流動都難以實現，跨學校、跨部門、跨地區的流動更是難以實現，這種管理機制極大地打消了學者們進行交叉學科研究的熱情和勇氣。

2.交叉學科人才培養理念有待加強

大多數導師涉叉學科研究僅僅是為了完成一個特定的交叉學科研究課題，且多來自不同學院的專業教師，因此他們對交叉學科的人才培養投入時間和精力都比較有限，很少能有意識地去思考交叉學科人才的培養目標和教學模式，也沒有站在改善學生思維方式和能力結構的立足點上試圖去改善傳統教學方式。此外，鑒于國家和各高校紛紛推出各項鼓勵措施以推交叉學科的發展，部分導師借以交叉學科的名義去爭取更多的項目基金和學生生源，而并非真正從事交叉學科科學研究和人才培養。

3.國內交叉學科領域劃分尚未明確

美國的學科專業目錄充分考慮學科的發展性， 在名稱和代碼設置上為交叉學科、新興學科留有充分的發展空間，在學科大類中單獨設有“交叉學科”，[2]其中包括生物與自然科學、和平與對抗研究、系統科學與理論、數學與計算機科學、老年醫學、文理綜合等22個學科小類。此外，在其他36個學科群中均設置了末尾帶有“綜合”或“其他”的學科名稱。相比之下，我國交叉學科領域劃分和學科專業設置尚未明確，在2011年新修訂的《學位授予和人才培養學科目錄》中13個學科門類中，以及各高校的學科建設和教育部的學科評估中均未涉及交叉學科，很大程度上制約了交叉學科的發展。

在高度交叉融合已成為當代學科發展的重要趨勢下，在此新的教育發展時代下，迅速提升高等教育人才培養質量和整體競爭力已成為學科發展的重中之重，因此針對我國開展交叉學科人才培養方面存在的問題，我們應合理借鑒國外高校促進交叉學科研究與人才培養的經驗，建立交叉學科的教師聘任和評價體系，引導和鼓勵新興學科研究與建設，完善交叉學科資助體系，積極營造有利于交叉學科人才培養的文化氛圍，從而形成適合我國國情的多元化人才培養模式。

參考文獻

[1]余同普 銀燕 邵福球，從德國博士生院培養模式看創新型交叉學科人才培養，學位與研究生教育，2013（6），64-68

[2]趙文華 程瑩 陳麗 劉念才，美國促進交叉學科研究與人才培養的借鑒，中國高等教育，2007（1），61-63

[3]徐琴 葉明，對交叉學科人才培養的認識與思考，牡丹江教育學院學報，2009（6），72-73

[4]郭圣文 吳效明，理工類院校生物醫學工程專業人才培養模式探索與實踐，中國醫學物理學雜志，2013，第30卷第2期，4084-4088

[5]李雪飛 程永波，交叉學科研究生培養的三種模式及其評析，學位與研究生教育，2011（8），10-15

[6]吳俊 鄧宏鐘 羅強，論高等院校交叉學科人才培養模式中的教師定位，科技創新導報，2011（38），255-256