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CS包含很多分支領(lǐng)域；其中一些，比如計算機圖形學(xué)強調(diào)特定結(jié)果的計算，而另外一些，比如計算復(fù)雜性理論是學(xué)習(xí)計算問題的性質(zhì)。還有一些領(lǐng)域?qū)Ｗ⒂谔魬?zhàn)怎樣實現(xiàn)計算。比如編程語言理論學(xué)習(xí)描述計算的方法，而程序設(shè)計是應(yīng)用特定的編程語言解決特定的計算問題，人機交互則是專注于挑戰(zhàn)怎樣使計算機和計算變得有用、可用，以及隨時隨地為人所用。

隨著計算機的普及以及在不同領(lǐng)域的廣泛使用，IT高科技尖端人才大受追捧。而美國可以稱為是CS方面的鼻祖，擁有非常先進的計算機技術(shù)。留學(xué)美國就讀CS專業(yè)的人也越來越多，申請壓力越來越大。在準備留學(xué)美國之前，對于計算機科學(xué)這個專業(yè)的內(nèi)涵與外延有一個概念性的了解尤為必要。

一般的大學(xué)只要設(shè)置了 Computer Science 這個專業(yè)或系一般都包括下面涉及到的這些研究方向。

一、 計算機研究方向

1.計算理論 (Theory of computation)

計算理論用來研究計算的過程與功效的數(shù)學(xué)理論。1936年，數(shù)理邏輯專家便提出了計算模型的問題，借以解決每個問題是否都有解。通用圖靈機影響了計算機的設(shè)計思想。主要包括最優(yōu)化(optimization)，計算幾何和拓撲(computational geometry an 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 esign)，數(shù)據(jù)挖掘(ata 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)。作為計算機科學(xué)的理論基礎(chǔ)的計算理論已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科學(xué)的各個領(lǐng)域，程序存儲式計算模型就是以圖靈機為基礎(chǔ)產(chǎn)生的，程序設(shè)計中則使用了遞歸函數(shù)的思想，自動機作為一種基本工具被廣泛的應(yīng)用在程序設(shè)計的編譯過程中。隨著科技的發(fā)展，計算理論會更多的應(yīng)用于其他領(lǐng)域。

計算理論是完全偏向理論的學(xué)科，研究的不只是算法，更加重要的是算法的有效性和可行性。算法可行性，算法復(fù)雜度，密碼學(xué)相關(guān)領(lǐng)域都是這個偏理論的方向的研究對象。本專業(yè)不太建議同學(xué)們申請，從各個渠道得來的消息都是這個專業(yè)不好找工作。這一點在美國和中國都是一樣的，過于偏重理論和科技前沿探索的專業(yè)方向往往工作比較難找。

2.計算幾何學(xué) (Computational geometry)

計算幾何學(xué)是研究幾何問題的算法。在現(xiàn)代工程學(xué)與數(shù)學(xué)，諸如計算機圖形學(xué)，計算機輔助設(shè)計，機器人學(xué)都要應(yīng)用計算幾何學(xué)。主要內(nèi)容如：貝塞爾曲線和曲面，B樣條曲線和曲面，孔斯曲面。

3.并行計算 (Parallel computation)

并行計算（ Parallel Computing）是指同時使用多種計算資源解決計算問題的過程。延伸學(xué)科有：并行編譯程序(parallel zing compilers)，并行程序設(shè)計語言(parallel programming language )，并行處理系統(tǒng)(parallel processing system)，并行數(shù)據(jù)庫(parallel atabase)，并行算法(parallel algorithm)。

4.形式化方法(formal methos)

于開發(fā)計算機系統(tǒng)的形式化方法是描述系統(tǒng)性質(zhì)的基于數(shù)學(xué)的技術(shù)，這樣的形式化方法提供了一個框架，可以在框架中以系統(tǒng)的而不是特別的方式刻劃、開發(fā)和驗 證系統(tǒng)。

形式化方法的一個重要研究內(nèi)容是形式規(guī)約 (Formal Specification,也稱形式規(guī)范或形式化描述),它是對程序“做什么”(what to o)的數(shù)學(xué)描述,是用具有精確語義的形式語言書寫的程序功能描述,它是設(shè)計和編制程序的出發(fā)點,也是驗證程序是否正確的依據(jù)。

根據(jù)說明目標軟件系統(tǒng)的方式，形式化方法可以分為兩類 : 面向模型的形式化方法和面向?qū)傩缘男问交椒?。根?jù)表達能力，形式化方法可以分為五類：基于模型的方法，基于邏輯的方法，代數(shù)方法和基于網(wǎng)絡(luò)的方法。

5.程序設(shè)計語言理論 (Theory of programming language)

研究書寫計算機程序語言的學(xué)科。主要內(nèi)容：研究語法，語義，語用以及程序設(shè)計語言的優(yōu)劣。有用于特殊用途的程序設(shè)計語言，只在特殊情況下使用。例如，PHP專門用來顯示網(wǎng)頁；Perl更適合文本處理；C語言被廣泛用于操作系統(tǒng)和編譯器（所謂的系統(tǒng)編程）的開發(fā)。

6.人工智能（Artificial Intelligence,AI）

在美國人工智能官方教育網(wǎng)站上對人工智能作了如下定義： Artificial Intelligence,or AI for short,is a combination of computer science,physiology,an philosophy. AI is a broa topic,consisting of ifferent fiels,from machine vision to expert systems. The element that the fiels of AI have in common is the creation of machines that can &lquo;think&rquo;.

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 (knowlege 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。

人工智能其實是很綜合的學(xué)科，他的目的就是把人類的智能擴展到信息處理的機器的上。人工智能里面涵蓋了計算機專業(yè)的很多小方向。比如機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，計算機語言，圖像處理，語音識別，機器人，人機交互等等。對于申請者的計算機科學(xué)背景要求較高，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法之類純計算機專業(yè)的課程，都有一定要求。人工智能的產(chǎn)品包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。

這個方向最近很熱，招收的名額也比較多，也有從主要招收 PhD向Master轉(zhuǎn)移的趨勢。完全對口的工作是純研發(fā)的性質(zhì)，找起來有一些難度，不過退一步海闊天空，在各類電子設(shè)備商處都有大批學(xué)習(xí)此類專業(yè)可以涉足的工作。唯一需要注意的是AI的某些部分在美國也一定程度上應(yīng)用于國防，所以如果自己要進入的program涉及此類就不推薦了。

計算理論是學(xué)計算機的人的基礎(chǔ)。多年以前，計算機系很多都是包括在數(shù)學(xué)系的。要選擇這個方向的學(xué)生，需要具備比較高的數(shù)學(xué)功底和電腦基礎(chǔ)性語言的知識儲備。由于所涉及的研究領(lǐng)域比較枯燥和難懂，申請這些方向的人比較少，畢業(yè)生主要的就業(yè)方向也更多地是在學(xué)術(shù)界或者科研機構(gòu)。

二、 系統(tǒng)方向：

1.計算機體系結(jié)構(gòu)（Computer Architecture）

計算機體系結(jié)構(gòu)主要學(xué)習(xí)和研究計算機的結(jié)構(gòu)與功能，以及它們在電子技術(shù)方面的應(yīng)用。研究課題包括：計算機構(gòu)架，并行計算機構(gòu)架，新型計算技術(shù)（自省式計算），量子計算構(gòu)架，新一代 DSP構(gòu)架，自動遺傳代碼平行化，安全硬件，嵌入式系統(tǒng)，安全的分布式系統(tǒng)，低能計算，網(wǎng)絡(luò)與安全處理器，為系統(tǒng)安全與可靠性提供的構(gòu)架支持等。

計算機體系結(jié)構(gòu)是 CS專業(yè)領(lǐng)域的一個非?；A(chǔ)、非常重要的專業(yè)方向，它的發(fā)展貫穿了計算機設(shè)計與發(fā)展的全過程。從早期的計算機、新一代計算機、第二代計算機到目前廣為應(yīng)用的個人點按哦，以及未來的新型計算機，計算機體系結(jié)構(gòu)的研究都起到了非常重要的作用。目前，專業(yè)排名前76的CS學(xué)校中有32所學(xué)校開設(shè)此方向，開設(shè)率為42.1%。雖然研究的熱度并沒有其它的CS專業(yè)方向來的熱，但是它依然會為計算機的不斷發(fā)展打下基礎(chǔ)。

就業(yè)方面，該方向的畢業(yè)生能夠有不錯的就業(yè)前景，可以加入一些大型的計算機、電子產(chǎn)品以及其它高科技產(chǎn)品企業(yè)參加生產(chǎn)與研發(fā)的相關(guān)工作，就業(yè)市場對這一部分的專業(yè)人才有非常大的需求。

該方向并非中國學(xué)生申請 CS的熱門方向，但是對于申請者來說，如果要申請此方向，需要再積累足夠的軟件知識的同時，也要注意計算機硬件知識水平的提高。

2.網(wǎng)絡(luò)與通訊（Network an Communications）

計算機網(wǎng)絡(luò)與通信是計算機網(wǎng)絡(luò)和計算機通信相結(jié)合的學(xué)科。研究內(nèi)容主要包括：移動通信系統(tǒng)，無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (wireless protocols)，A-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)。

這個學(xué)科申請的競爭者非常多，來自 EE，ECE背景的同學(xué)也都可以申請。Telecommunication就業(yè)不錯，從設(shè)備商到運營商到第三方軟件開發(fā)商，都有職位可以選擇。此專業(yè)是CS下的一個老牌方向?？蒲袣v史久，應(yīng)用也十分廣泛。此方向的開設(shè)率高達96%。是申請的熱門方向。就業(yè)對口職位主要有：系統(tǒng)管理員，系統(tǒng)工程師，網(wǎng)絡(luò)工程師等。

3.軟件工程（Software Engineering）

軟件工程是一門研究用工程化方法構(gòu)建和維護有效的、實用的和高質(zhì)量的軟件的學(xué)科。它涉及到程序設(shè)計語言，數(shù)據(jù)庫，軟件開發(fā)工具，系統(tǒng)平臺，標準，設(shè)計模式等方面。

研究課題主要包括：需求工程，軟件設(shè)計與演變，軟件測試與分析，軟件維護，嵌入式系統(tǒng)，軟件評審與測試等。

在現(xiàn)代社會中，軟件應(yīng)用于多個方面。典型的軟件比如有電子郵件，嵌入式系統(tǒng)，人機界面，辦公套件，操作系統(tǒng)，編譯器，數(shù)據(jù)庫，游戲等。同時，各個行業(yè)幾乎都有計算機軟件的應(yīng)用，比如工業(yè)，農(nóng)業(yè)，銀行，航空，政府部門等。因為此專業(yè)就業(yè)前景非常廣闊。而這個方向的培養(yǎng)目標主要是培養(yǎng)出專業(yè)的軟件工程師，包括系統(tǒng)分析員、軟件設(shè)計師、系統(tǒng)構(gòu)架師、程序員、軟件質(zhì)量測試員等等。

此方向幾乎屬于 CS內(nèi)部第一大的方向了，錄取名額很多，獎學(xué)金也有一些。

4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)( Database System)

學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)管理相關(guān)的所有方面，包括數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)檢索，數(shù)據(jù)分析和視覺化，例如為超大型數(shù)據(jù)組開發(fā)高效算法，為各種新型的應(yīng)用領(lǐng)域建立大型的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，也有與其他領(lǐng)域進行跨學(xué)科的研究，可應(yīng)用的領(lǐng)域有電腦游戲設(shè)計，數(shù)據(jù)隱私與安全等。

數(shù)據(jù)庫是商業(yè)的靈魂和大腦，無論公司是自己開發(fā)應(yīng)用軟件還是購買第三方應(yīng)用軟件，幾乎都會設(shè)計到數(shù)據(jù)庫，最常見的職位如ＤＢＡ（數(shù)據(jù)庫管理員），主要工作內(nèi)容涉及到數(shù)據(jù)庫安裝升級，存儲方案，創(chuàng)建存儲結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫對象，根據(jù)反饋修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，維護數(shù)據(jù)庫安全，保證數(shù)據(jù)庫使用符合相關(guān)法規(guī)，監(jiān)控用戶對數(shù)據(jù)庫的存取訪問，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能等。

5.計算機圖形學(xué)（Computer Graphics）

計算機圖形學(xué)是一種使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計算機顯示器的柵格形式的科學(xué)。研究課題主要集中在，圖形硬件，圖形標準，圖形交互技術(shù)，光柵圖形生成算法，曲線曲面造型，實體造型，真實感圖形計算與現(xiàn)實算法，科學(xué)計算可視化，計算機動畫，自然警務(wù)仿真，虛擬現(xiàn)實，圖形恢復(fù)，對稱性探測。表層重塑，網(wǎng)眼編輯，面部造型，全球光照，3D展示等。

目前，計算機圖形學(xué)與計算機視覺化技術(shù)合作開發(fā)出令人矚目的新型視像信息，開發(fā)出一系列的技術(shù)如基于圖像的場景模擬，基于圖像的表現(xiàn)手法，計算視像，視像用戶界面等。

計算機圖形學(xué)主要應(yīng)用方面如藝術(shù)設(shè)計，游戲設(shè)計，動畫與漫畫。這些領(lǐng)域都是計算機圖形學(xué)畢業(yè)生就業(yè)的最佳方向。

計算機系統(tǒng)中的這些方向是中國的計算機科學(xué)系培養(yǎng)的大學(xué)生的中心方向。所以每年有很多的申請者申請這個方向里的內(nèi)容。主要集中在網(wǎng)絡(luò)與通訊，軟件工程，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等幾個方向。這幾個方向的競爭性比較大。因此條件一般的申請者注意避開上面幾個專業(yè)方向申請會把握比較大。

三、 計算機應(yīng)用

1.科學(xué)與工程計算（Scientific an Engineering Computing）

在情況下，或者是理論模型復(fù)雜甚至理論尚未建立，或者是實驗費用昂貴甚至不能進行實驗，計算就成為解決問題的唯一活主要的手段。計算極大地增強了人們從事科學(xué)研究的能力，加速了把科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的過程，深刻地改變著人類認識世界和改造世界的方法和途徑?？茖W(xué)和工程計算的方法和理論座位新的研究手段及新的設(shè)計和制造技術(shù)的理論基礎(chǔ)，正推動著當代科學(xué)和高新技術(shù)向縱深發(fā)展。

科學(xué)和工程計算的主要任務(wù)是構(gòu)造求解科學(xué)和工程各領(lǐng)域中所提出的數(shù)學(xué)問題的計算方法，研究算法的數(shù)學(xué)機理和復(fù)雜性，在計算機上設(shè)計和記性計算試驗，分析這些數(shù)值試驗的誤差，并與相應(yīng)的理論和可能的實驗相對比和印證。習(xí)慣上，人們往往重視計算機硬件的作用，不在注意計算方法的重要性。其實這兩者對于提高計算能力是同等重要的。

計算機科學(xué)與工程計算具體包括生物信息學(xué) (這個目前影響力最大)，氣象數(shù)據(jù)處理，數(shù)字處理算法，計算物理，計算化學(xué)等等。這個專業(yè)的特點就是交叉，往往要求申請者除了計算機科學(xué)相關(guān)的背景還要有一點生物、物理、化學(xué)等等方面的背景。目前此類學(xué)科屬于前沿新生的專業(yè)，就業(yè)形勢不明朗。很多學(xué)習(xí)此類專業(yè)的同學(xué)就業(yè)的時候還是轉(zhuǎn)向了傳統(tǒng)的寫代碼相關(guān)的崗位。

2.電子商務(wù)(electronic commerce)

電子商務(wù)通常是指是在全球各地廣泛的商業(yè)貿(mào)易活動中，在因特網(wǎng)開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，基于瀏覽器 /服務(wù)器應(yīng)用方式，買賣雙方不謀面地進行各種商貿(mào)活動，實現(xiàn)消費者的網(wǎng)上購物、商戶之間的網(wǎng)上交易和在線電子支付以及各種商務(wù)活動、交易活動、金融活動和相關(guān)的綜合服務(wù)活動的一種新型的商業(yè)運營模式。

電子商務(wù)主要研究如何利用市場營銷觀念，商業(yè)策略，經(jīng)濟學(xué)理論和計算機技術(shù)來開發(fā)新的商業(yè)，以及如何通過運用互聯(lián)網(wǎng)和相關(guān)信息技術(shù)轉(zhuǎn)化目前存在的商業(yè)模式。美國電子商務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域和規(guī)模都遠遠領(lǐng)先于其他國家，目前在全球電子商務(wù)交易額中，大約有 50%發(fā)生在美國。在全球商務(wù)網(wǎng)站中，美國占有90%以上。這與美國良好的網(wǎng)絡(luò)狀況、大量的高學(xué)歷網(wǎng)民、完善的法律體系、健全的電子支付手段、成熟的社會信用體制等一系列情況是分不開的。在中國電子商務(wù)迅猛發(fā)展的今天，促使很大一部分學(xué)生留學(xué)美國就讀電子商務(wù)專業(yè)。

在知識經(jīng)濟快速發(fā)展的二十一世紀，“電子商務(wù)”無疑是當前最大的熱門話題。對電子商務(wù)人才的需求也越來越迫切。電子購物平臺相關(guān)的公司（如eBay）都是畢業(yè)生不錯的就業(yè)選擇。

3.人機交互(Human Computer Interaction)

人機交互是一門研究人、計算機以及它們之間的相互影響的學(xué)科。人機交互技術(shù)是指通過計算機輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實現(xiàn)人與計算機對話的技術(shù)。它包括計算器通過輸出或顯示設(shè)備給人提供大量有關(guān)信息及提示請示等，人通過輸入設(shè)備給機器輸入有關(guān)信息，回答問題等。人機交互技術(shù)是計算機用戶界面設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。它與認知學(xué)、人機工程學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域有密切的聯(lián)系。

人機交互的研究課題主要有：新型信息視覺化，上下文感知系統(tǒng)，感知界面，合作與學(xué)習(xí)，眼光與人類視覺仿真，3D圖像交互技術(shù)，多媒體創(chuàng)作與設(shè)計工具等。

雖然開設(shè)這個專業(yè)的學(xué)校并不多，大概只有 38%左右，但是這不能代表它在當今CS領(lǐng)域的地位。人機交互技術(shù)是當前信息產(chǎn)業(yè)競爭的一個焦點，世界各國都將人機交互技術(shù)作為重點研究的一項關(guān)鍵技術(shù)。這個專業(yè)的就業(yè)前景也十分可觀。美國總統(tǒng)信息技術(shù)顧問委員會發(fā)布的“21世紀的信息技術(shù)報告”中列出了新世紀四項重點發(fā)展的信息技術(shù)，其中人機交互就榜上有名。

人機交互和人工智能專業(yè)互相交叉。并且此專業(yè)是計算機科學(xué)、行為科學(xué)、人體工程學(xué)、設(shè)計類的一個交叉領(lǐng)域。這樣的專業(yè)的特點就是對工作經(jīng)驗比較看重。與人工智能一樣，這樣的領(lǐng)域如果找完全對口的工作有時候較難，但是憑借著扎實的計算機科學(xué)相關(guān)專業(yè)功底，可以在大量工作機會中尋找突破口。

4.信息安全

本專業(yè)是計算機、通信、數(shù)學(xué)、物理、法律、管理等學(xué)科的交叉學(xué)科，主要研究確保信息安全的科學(xué)和技術(shù)。培養(yǎng)能夠從事計算機、通信、電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子金融等領(lǐng)域的信息安全高級專門人才。

研究課題主要有：理論與應(yīng)用密碼學(xué)，軟件安全，入侵檢測，網(wǎng)絡(luò)安全，防火墻技術(shù)，病毒機制與防護技術(shù)等。

在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，信息安全已變得至關(guān)重要，信息安全已成為信息科學(xué)的熱點課題。最需要信息安全人才的典型行業(yè)保羅政府，銀行和證券，各種商業(yè)機構(gòu)也有迫切的人才需求。因此畢業(yè)生的就業(yè)前景非常樂觀。然而，由于信息安全的敏感度，此研究方向在美國的招生更加偏向于有綠卡的本土學(xué)生。而且外國人在美國研究網(wǎng)絡(luò)安全也會受一些限制，比如有的科研基金或者工作只提供給美國公民，但是這也不是大問題，不受限制的基金和工作還是很多的。而且網(wǎng)絡(luò)安全的博士辦綠卡也相對容易。綠卡中有一類叫做國家利益豁免，簡單點說，就給具有美國國家利益急需技能的人的綠卡。網(wǎng)絡(luò)安全是容易往這類綠卡上靠的。

5.管理信息系統(tǒng)（Management information system,MIS）

管理信息系統(tǒng)是一個以人為主導(dǎo)，利用計算機硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備以及其它辦公設(shè)備，進行信息的收集、傳輸、加工、存儲、更新和維護，以企業(yè)戰(zhàn)略競優(yōu)、提高效益和效率為目的，支持企業(yè)的高層決策、中層控制、基層運作的集成化的人機系統(tǒng)。

完整的 MIS應(yīng)包括：決策支持系統(tǒng)（DSS）、工業(yè)控制系統(tǒng)（CCS）、辦公自動化系統(tǒng)（OA）以及數(shù)據(jù)庫、模型庫、方法庫、知識庫和與上級機關(guān)及外界交換信息的接口。辦公自動化系統(tǒng)（OA）、與上級機關(guān)及外界交換信息等都離不開Intranet（企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)）的應(yīng)用。因此此專業(yè)的就業(yè)也十分不錯，就業(yè)面很廣，做政府管理信息系統(tǒng)的開發(fā)，以及銀行等企業(yè)內(nèi)部管理信息系統(tǒng)開發(fā)都是不錯的選擇。