計算機學科主要分為三個大的研究類別：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機應(yīng)用、計算機軟件與理論。

美國計算機科學專業(yè)主要有十大分支：軟件工程、數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡(luò)、人工智能、計算機圖形學和多媒體、體系結(jié)構(gòu) / 編譯器和并行計算、人機交互、管理信息系統(tǒng)、信息安全、理論和算法。

不同的專業(yè)方向，有不同的專業(yè)背景要求和申請要求，具體方向有：

1. 系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)（ System an Network ）

計算機網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)連接起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的硬件、軟件及資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。簡單的說即連接兩臺或多臺計算機進行通信的系統(tǒng)，此分支方向主要的學習內(nèi)容從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論，拓撲結(jié)構(gòu)，相關(guān)組成硬件，傳輸媒體（光導纖維，同軸電纜，雙絞線的有線傳輸，衛(wèi)星傳輸，紅外線傳輸，激光傳輸，無線電波等無線傳輸），到各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。

2. 人工智能與機器人（ Artificial Intelligence an Robotics ）

主要包括機器意識（包括機器學習，知識表達與推論，機器人），動態(tài)系統(tǒng)模擬，動力學計算，觸覺控制（ haptic control ）自然語言習得與處理，計算語言學，統(tǒng)計語言技術(shù)，自動推理，圖形圖像，人機交互，成像感知與傳感器，概率推論，神經(jīng)估算，計算機視覺，視覺場景認知，模式識別，人工免疫，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法，小波分析，信息系統(tǒng)以及計劃，信息提取，制造和控制理論等。

3. 計算機隱私與安全（ Privacy an Security ）

計算機安全主要是保護計算機與網(wǎng)絡(luò)免于濫用和干擾。從過去的歷史看來，計算機攻擊一般來說包含了攻擊系統(tǒng)的完整性，保密性與可用性。而如今的信息安全技術(shù)一直在發(fā)展中，不單包含了對上述攻擊的防御，同時也增加了更多的應(yīng)用，如垃圾郵件，以及防止身份盜用而導致的信息泄露等。

4. 編程語言（ Programming Language ）

包括開發(fā)新型編程語言以助程序員實用高效地開發(fā)可靠的軟件，計算機輔助語言學習，計算語言學，從初階的打字理論，自動定理證明，語義學等發(fā)展到如今的基于語言的途徑以解決計算機安全與分布式編程中的重大問題，語言應(yīng)用，編程分析與優(yōu)化等，可以從根本上提高軟件可靠性與安全性。

5. 數(shù)據(jù)庫（ Database ）

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，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。

6. 計算機圖形學（ Computer Graphics ）

計算機圖形學（ Computer Graphics，簡稱 CG ）是一種使用數(shù)學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。如何在計算機中表示圖形,以及如何利用計算機進行圖形的生成、處理和顯示的相關(guān)原理與算法，構(gòu)成了計算機圖形學的主要學習內(nèi)容。圖形通常由點、線、面、體等幾何元素和灰度、色彩、線型、線寬等非幾何屬性組成。從處理技術(shù)上來看，圖形主要分為兩類，一類是由線條組成的圖形，如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等，另一類是類似于照片的明暗圖（ Shaing ），也就是通常所說的真實感圖形。

7. 生物信息學與計算生物學（ Bioinformatics an Computational Biology ）

人類基因工程的完成對現(xiàn)代生物學中的新型計算和理論工具提出了新的要求。這些計算和理論工具對于分析，理解和控制生命的具體信息都是至關(guān)重要的。生物信息學與計算生物學在此歷史背景下應(yīng)運而生。此方向?qū)傩屡d的研究，主要是利用應(yīng)用數(shù)學，信息學，統(tǒng)計學與計算機科學的方法來研究生物學的問題，因此也需要從事此方向?qū)W習和研究的學生有較強的數(shù)學和統(tǒng)計背景。目前來說研究方法包括對生物學數(shù)據(jù)的搜索（收集和篩選），處理（編輯，整理，管理和顯示）及利用（計算和模擬）。

8. 算法（ Algorithm ）

廣義上面的算法是指為解決一個問題而采取的方法和步驟，而 CS 下的算法則是指計算機為了解決某一個問題或者完成某一個任務(wù)的一系列清晰的指令。一個算法的優(yōu)劣可以用空間復(fù)雜度與時間復(fù)雜度來衡量?，F(xiàn)代的算法理論主要的研究目的在于如何開發(fā)出更加效率的算法，研究相關(guān)的算法的設(shè)計方法與實現(xiàn)技術(shù)。

9. 計算機理論（ Computer Theory ）

計算機理論，顧名思義，是為計算機科學的發(fā)展與研究提供理論基礎(chǔ)的一門學科。這個課程的學習涉及到 CS 的核心課題，歸納起來涵蓋了可計算性、文法與自動機、邏輯學、復(fù)雜性及語義學等 5 個部分，涉及到可計算性理論、形式語言、邏輯學與自動演繹、可計算復(fù)雜性和編程語言的語義等內(nèi)容，并學習和研究這些內(nèi)容之間的聯(lián)系。

10. 科學計算（ Scientific Computing ）

科學計算，又稱為計算科學，它的主要學習內(nèi)容和研究領(lǐng)域是利用數(shù)學模型的構(gòu)造以及數(shù)量分析的技術(shù)，通過計算機來分析和解決科學問題。在實際的應(yīng)用中，科學計算經(jīng)常用于計算機仿真以及其它各種問題的數(shù)學計算，包括數(shù)值模擬、模型擬合與數(shù)據(jù)分析以及最優(yōu)化計算等等。數(shù)值分析（ Numerical analysis ），是科學計算專業(yè)方向中所會應(yīng)用到的核心方法。

11. 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)量的軟件的學科。它的目標是在時間、資源、人員這 3 個主要限制條件下構(gòu)建滿足用戶需求的軟件系統(tǒng)，包括提高軟件質(zhì)量設(shè)計新的形式與結(jié)構(gòu)、開發(fā)新的科技以降低軟件系統(tǒng)的成本、提高軟件的正確性與實用性。軟件工程的關(guān)注點是如何為用戶創(chuàng)造價值。在學習內(nèi)容方面它涉及到程序設(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。

12. 計算機視覺（ Computer Vision ）

計算機視覺是一門研究如何使機器―看‖的科學，更進一步的說，就是指用攝影機和計算機代替人眼對目標進行識別、跟蹤和測量等機器視覺，并進一步做圖像處理，用計算機處理成為更適合人眼觀察或傳送給儀器檢測的圖像。作為一個科學學科，計算機視覺研究相關(guān)的理論和技術(shù)，試圖建立能夠從圖像或者多維數(shù)據(jù)中獲取―信息‖的人工智能系統(tǒng)。比較經(jīng)典的計算機視覺應(yīng)用包括識別（如在巨大的圖像集合或視頻中尋找包含指定內(nèi)容的所有圖片或視頻片段）、運動（圖像跟蹤：跟蹤運動的物體）、場景重建以及圖像恢復(fù)等等。

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

計算機體系結(jié)構(gòu)主要學習與研究計算機的結(jié)構(gòu)和功能，以及它們在電子技術(shù)方面的應(yīng)用。抽象來說，計算機體系結(jié)構(gòu)是一個系統(tǒng)在其所處環(huán)境中最高層次的概念；它確定了一臺計算機硬件和軟件之間的銜接。具體地說計算機體系結(jié)構(gòu)指的是計算機系統(tǒng)設(shè)計的觀念與架構(gòu)，描述計算機在實做的設(shè)計原則。它確定了一臺計算機設(shè)計的部件、部件功能以及部件間接口。以常見的馮·諾伊曼設(shè)計為例，體系結(jié)構(gòu)設(shè)計包括了：指令集、微體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)表示、尋址方式、寄存器定義、指令系統(tǒng)、異常機制、機器工作狀態(tài)的定義和切換、輸入輸出結(jié)構(gòu)等。

14. 人機交互（ Human Computer Interaction ）

人機交互，簡稱 HCI，是一門研究人、計算機以及它們之間的相互影響的學科。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)。它包括機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、人機工程學、心理學等學科領(lǐng)域有密切的聯(lián)系。

就業(yè)方向

計算機專業(yè)自身就業(yè)方向較為廣泛，例如：

金融：算法工程師、分析師

IT ：軟件開發(fā)工程師、數(shù)據(jù)庫開發(fā)工程師

……

除此以外還有其他很多公司或機構(gòu)都需要招收計算機背景的學生來提供各種技術(shù)支持，如在美新興的商業(yè)分析，管理信息系統(tǒng)，人工交互和數(shù)據(jù)科學等項目。

【微語】你在遠方追逐夢想的腳步,是我心中最美的風景,愿你學有所成,不負韶華！