计算机的应用领域

计算机的应用领域已渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。计算机的主要应用领域如下：
1.科学计算(或数值计算)

科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。在现代科学技术工作中，科学计算问题是大量的和复杂的。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。

例如，建筑设计中为了确定构件尺寸，通过弹性力学导出一系列复杂方程，长期以来由于计算方法跟不上而一直无法求解。而计算机不但能求解这类方程，并且引起弹性理论上的一次突破，出现了有限单元法。

2.数据处理(或信息处理)

数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。据统计，80％以上的计算机主要用于数据处理，这类工作量大面宽，决定了计算机应用的主导方向。

数据处理从简单到复杂已经历了三个发展阶段，它们是：

①电子数据处理(Electronic Data Processing,简称EDP),它是以文件系统为手段，实现一个部门内的单项管理。

②管理信息系统(Management Information System,简称MIS),它是以数据库技术为工具，实现一个部门的全面管理，以提高工作效率。

③决策支持系统(Decision Support System,简称DSS),它是以数据库、模型库和方法库为基础，帮助管理决策者提高决策水平，改善运营策略的正确性与有效性。

目前，数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等等各行各业。信息正在形成独立的产业，多媒体技术使信息展现在人们面前的不仅是数字和文字，也有声情并茂的声音和图像信息。

3.辅助技术(或计算机辅助设计与制造)

计算机辅助技术包括CAD、CAM和CAI等。

⑴计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)

计算机辅助设计是利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术。它已广泛地应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。例如，在电子计算机的设计过程中，利用CAD技术进行体系结构模拟、逻辑模拟、插件划分、自动布线等，从而大大提高了设计工作的自动化程度。又如，在建筑设计过程中，可以利用CAD技术进行力学计算、结构计算、绘制建筑图纸等，这样不但提高了设计速度，而且可以大大提高设计质量。

⑵计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,简称CAM)

计算机辅助制造是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。例如，在产品的制造过程中，用计算机控制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控制和处理材料的流动以及对产品进行检测等。使用CAM技术可以提高产品质量，降低成本，缩短生产周期，提高生产率和改善劳动条件。

将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统(CIMS)。它的实现将真正做到无人化工厂(或车间)。

⑶计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,简称CAI)

计算机辅助教学是利用计算机系统使用课件来进行教学。课件可以用著作工具或高级语言来开发制作，它能引导学生循环渐进地学习，使学生轻松自如地从课件中学到所需要的知识。CAI的主要特色是交互教育、个别指导和因人施教。

4.过程控制(或实时控制)

过程控制是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。采用计算机进行过程控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，从而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。因此，计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天等部门得到广泛的应用。

例如，在汽车工业方面，利用计算机控制机床、控制整个装配流水线，不仅可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化，而且可以使整个车间或工厂实现自动化。

5.人工智能(或智能模拟)

人工智能(Artificial Intelligence)是计算机模拟人类的智能活动，诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。现在人工智能的研究已取得不少成果，有些已开始走向实用阶段。例如，能模拟高水平医学专家进行疾病诊疗的专家系统，具有一定思维能力的智能机器人等等。

6.网络应用

计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。计算机网络的建立，不仅解决了一个单位、一个地区、一个国家中计算机与计算机之间的通讯，各种软、硬件资源的共享，也大大促进了国际间的文字、图像、视频和声音等各类数据的传输与处理。

1、按照性能指标分类
① 巨型机： 高速度、大容量
② 大型机： 速度快、应用于军事技术科研领域
③ 小型机： 结构简单、造价低、性能价格比突出
④ 微型机： 体积小、重量轻、价格低
2、按照用途分类
① 专用机： 针对性强、特定服务、专门设计
② 通用机： 科学计算、数据处理、过程控制解决各类问题
(3)按照原理分类
① 数字机： 速度快、精度高、自动化、通用性强
② 模拟机： 用模拟量作为运算量，速度快、精度差
③ 混合机： 集中前两者优点、避免其缺点，处于发展阶段
电子计算机从总体上来说分为两大类：电子模拟计算机和电子数字计算机。
计算机（Computer）是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。由硬件和软件所组成，两者是不可分割的。人们把没有安装任何软件的计算机称为裸机。随着科技的发展，现在新出现一些新型计算机有：生物计算机、光子计算机、量子计算机等。

1、科学计算；

2、数据处理；

3、辅助技术；

4、过程控制；

5、人工智能；

6、网络应用 。

简介：

计算机（computer）俗称电脑，是20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响并以强大的生命力飞速发展它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业带动了全球范围的技术进步由此引发了深刻的社会变革计算机已遍及一般学校企事业单位。

主要特点：

1、运算速度快；

2、计算精确度高；

3、逻辑运算能力强；

4、存储容量大；

5、自动化程度高；

6、性价比高。

1. 科学计算(或数值计算)

2. 数据处理(或信息处理)

3. 辅助技术(或计算机辅助设计与制造)

4. 过程控制(或实时控制)

5. 人工智能(或智能模拟)

6. 网络应用

1. 简介：

   计算机俗称电脑，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类，较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。

   

2. 计算精确度高：

   科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展，需要高度精确的计算。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标，是与计算机的精确计算分不开的。一般计算机可以有十几位甚至几十位（二进制）有效数字，计算精度可由千分之几到百万分之几，是任何计算工具所望尘莫及的。

3. 有自动控制能力：

   计算机内部操作是根据人们事先编好的程序自动控制进行的。用户根据解题需要，事先设计好运行步骤与程序，计算机十分严格地按程序规定的步骤操作，整个过程不需人工干预，自动执行，已达到用户的预期结果。
   

计算机应用领域包括以下：

1. 科学计算（或称为数值计算）  早期的计算机主要用于科学计算。目前，科学计算仍然是计算机应用的一个重要领域，如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。

2. 数据处理（信息管理）　用计算机来加工、管理与操作任何形式的数据资料，如企业管理、物资管理、报表统计、帐目计算、信息情报检索，主要包括数据的采集、转换、分组、组织、计算、排序、存储、检索等。

3. 辅助工程　计算机辅助设计、制造、测试（CAD/CAM/CAT）。

①用计算机辅助进行工程设计、产品制造、性能测试；

②办公自动化；

③经济管理；

④情报检索；

⑤自动控制；

⑥模式识别等。

4. 生产自动化　　利用计算机对工业生产过程中的某些信号自动进行检测，并把检测到的数据存入计算机，再根据需要对这些数据进行处理。

5. 人工智能　开发一些具有人类某些智能的应用系统，如计算机推理、智能学习系统、专家系统、机器人等。

信息处理。

计算机应用领域：

1.科学计算（数值计算）。

早期的计算机主要用于科学计算。科学计算仍然是计算机应用的一个重要领域。如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。由于计算机具有高运算速度和精度以及逻辑判断能力，因此出现了计算力学、计算物理、计算化学、生物控制论等新的学科。

2.过程检测与控制。

利用计算机对工业生产过程中的某些信号自动进行检测，并把检测到的数据存入计算机，再根据需要对这些数据进行处理，这样的系统称为计算机检测系统。特别是仪器仪表引进计算机技术后所构成的智能化仪器仪表，将工业自动化推向了一个更高的水平。

3.信息管理（数据处理）。

信息管理是计算机应用最广泛的一个领域。利用计算机来加工、管理与操作任何形式的数据资料，如企业管理、物资管理、报表统计、帐目计算、信息情报检索等。国内许多机构纷纷建设自己的管理信息系统（MIS）；生产企业也开始采用制造资源规划软件（MRP），商业流通领域则逐步使用电子信息交换系统（EDI），即所谓无纸贸易。

4.计算机辅助系统计算机辅助设计、制造、测试（CAD/CAM/CAT）。

①用计算机辅助进行工程设计、产品制造、性能测试。

②办公自动化：用计算机处理各种业务、商务；处理数据报表文件；进行各类办公业务的统计、分析和辅助决策。

③经济管理：国民经济管理，公司企业经济信息管理，计划与规划，分析统计，预测，决策；物资、财务、劳资、人事等管理。

④情报检索：图书资料、历史档案、科技资源、环境等信息检索自动化；建立各种信息系统。

⑤自动控制：工业生产过程综合自动化，工艺过程最优控制，武器控制，通信控制，交通信号控制。

⑥模式识别：应用计算机对一组事件或过程进行鉴别和分类，它们可以是文字、声音、图像等具体对象，也可以是状态、程度等抽象对象。

5.人工智能。 

开发一些具有人类某些智能的应用系统，如计算机推理、智能学习系统、专家系统、机器人等，帮助人们学习和完成某些推理工作。

计算机最早的应用领域是数值计算。

数值计算【numericalcomputation】有效使用数字计算机求数学问题近似解的方法与过程，以及由相关理论构成的学科。数值计算主要研究如何利用计算机更好的解决各种数学问题，包括连续系统离散化和离散形方程的求解，并考虑误差、收敛性和稳定性等问题。从数学类型分，数值运算的研究领域包括数值逼近、数值微分和数值积分、数值代数、最优化方法、常微分方程数值解法、积分方程数值解法、偏微分方程数值解法、计算几何、计算概率统计等。随着计算机的广泛应用和发展，许多计算领域的问题，如计算物理、计算力学、计算化学、计算经济学等都可归结为数值计算问题。

一、定义

数值计算 【numerical computation】

二、重要特征

1. 数值计算的结果是离散的，并且一定有 误差，这是数值计算方法区别与 解析法的主要特征。

2. 注重计算的稳定性。控制 误差的增长势头，保证计算过程稳定是数值计算方法的核心任务之一。

3. 注重快捷的计算速度和高计算精度是数值计算的重要特征。

4. 注重构造性证明。

5.数值计算主要是运用MATLAB这个数学软件来解决实际的问题

6.数值计算主要是运用有限逼近的的思想来进行误差运算

三、数值积分

求定积分的近似值的数值方法。即用被积 函数的有限个抽样值的离散或 加权平均近似值代替 定积分的值。求某 函数的 定积分时，在多数情况下，被积函数的 原函数很难用 初等函数表达出来， 因此能够借助 微积分学的 牛顿-莱布尼兹公式计算 定积分的机会是不多的。另外，许多实际问题中的被积函数往往是列表函数或其他形式的非 连续函数，对这 类函数的定积分，也不能用 不定积分方法求解。由于以上原因， 数值积分的理论与方法一直是 计算数学研究的基本课题。对 微积分学作出杰出贡献的数学大师，如I.牛顿、L.欧拉、C.F.高斯等人也在 数值积分这个领域作出了各自的贡献，并奠定了它的理论基础。

构造数值积分

构造数值积分公式最通常的方法是用积分 区间上的n 次 插值多项式代替被积函数，由此导出的求积公式称为插值型求积公式。特别在节点分布等距的情形称为牛顿-柯茨 公式，例如梯形公式与抛物线公式就是最基本的近似公式。但它们的精度较差。龙贝格算法是在 区间逐次分半过程中，对梯形 公式的近似值进行加权平均获得准确程度较高的积分近似值的一种方法，它具有公式简练、计算结果准确、使用方便、稳定性好等优点，因此在等距情形宜采用 龙贝格求积公式。当用不等距节点进行计算时，常用高斯型求积公式计算，它在节点数目相同情况下，准确程度较高，稳定性好，而且还可以计算无穷积分。数值积分还是微分方程数值解法的重要依据。许多重要公式都可以用数值积分方程。

1、工业生产场景中，可嵌入到机器、机柜中或置于操作台上，做人机显示操作界面；
2、数字化医院用作床头服务终端及门诊终端，很好地提高医院的服务和管理水平；
3、应用于电信、电力、多媒体、国防、自动化设备、制造业等各领域，作为人机界面，客户端，控制终端等；
4、 银行、商场、酒店、火车站、公共汽车、地铁站、公园等公共场所做媒体（广告）播放机或查询终端，在生活小区电梯、公共场所、商用办公楼等作国广告机播放商业广告；
5、工业一体机电脑还可以高档的小区做家庭服务终端，实现对讲、留言、费用查询、商品订购、家用电器管理、温湿度控制等。
现在生产这种工业产品的公司还是有很多的，像富士康、触想就是专做这些的。

计算机最早的应用领域是应该是数值计算。

【扩展】

阿塔纳索夫-贝瑞计算机(Atanasoff-Berry Computer，简称ABC)是法定的世界上第一台电子计算机，是爱荷华州立大学的约翰·文特森·阿塔纳索夫(John Vincent Atanasoff)和他的研究生克利福特·贝瑞(Clifford Berry)在1937年设计，不可编程，仅仅设计用于求解线性方程组，并在1942年成功进行了测试。

【制造背景】

上个世纪30年代，保加利亚裔的阿塔纳索夫在爱荷华州立大学物理系任副教授，为学生讲授如何求解线性偏微分方程组时，不得不面对繁杂的计算，那是要消耗大量时间的枯燥工作…… 阿塔纳索夫于是开拓新的思路，从1935年开始探索运用数字电子技术进行计算工作的可能性。

经过两年反复研究试验，思路越来越清晰，设计也大体上想清楚了。但他还需要一位聪明并且懂得机械、又有动手能力的人共同完成这项发明，于是他找到当时正在物理系读硕士学位的研究生克利福德·贝里。

两个人终于在1939年造出来了一台完整的样机，证明了他们的概念是正确的并且是可以实现的。人们把这台样机称为ABC，代表的是包含他们两人名字的计算机 (Atanasoff-Berry Computer)。

这台计算机是电子与电器的结合，电路系统中装有300个电子真空管执行数字计算与逻辑运算，机器使用电容器来进行数值存储，数据输入采用打孔读卡方法，还采用了二进位制。因此，ABC的设计中已经包含了现代计算机中四个最重要的基本概念，从这个角度来说它是一台真正现代意义上的电子计算机。

1.科学计算(或数值计算)2.数据处理(或信息处理)3.辅助技术(或计算机辅助设计与制造)4.过程控制(或实时控制)5.人工智能(或智能模拟)6.网络应用