計算機數學的主要特征與發(fā)展探析

馬立典

摘要：數學作為自然學科的基礎，在很多學科和各行各業(yè)都有著廣泛的應用。當然，計算機也不例外。與傳統(tǒng)數學學科相比，計算機數學有著明顯的不同。計算機數學是將所有需要計算機處理的東西進行數學化，其根本研究就是對算法的研究。計算機數學算法的研究是極具邏輯性和理論性的，有著十分嚴謹的計算結構。隨著對計算機數學理論研究的深入，人們對計算機數學的發(fā)展也提出了更高的要求。

關鍵詞：計算機;數學;發(fā)展

（一）什么是計算機數學

提到計算機，相信很多人都不會陌生，那么提到計算機數學，很多人就會十分疑惑，數學就是數學，為什么會和計算機產生聯系？這是因為計算機就好比人的大腦，他執(zhí)行的每一項指令都是人們提前輸入好的邏輯運算，正因為有了嚴謹的邏輯運算，計算機才能夠按照人們的指令一步一步的進行下去[1]。而這種指令就是計算機數學。它實際上是一種算法，就像最簡單的電子計算器一樣，加減乘除就是人們提前輸入好的算法。想要計算機嚴密的執(zhí)行人們的指令，計算機數學提供的算法必須做到結構縝密、邏輯嚴謹，這樣計算機在執(zhí)行我們的指令時，才不會出現錯誤[2]。在計算機數學算法研究中，作為工具的數學提供的是一種離散數學。顧名思義，這種算法的研究對象是離散的，主要包括抽象代數圖論、集合論以及組合數學等[3]。而離散數學與傳統(tǒng)數學的根本區(qū)別在于，離散數學更側重于對相關算法的研究，這與傳統(tǒng)數學研究對象是結構與分類是有差別的。

計算機數學早已應用在各行各業(yè)，就拿汽車領域來說，現在很多汽車廠家都在研發(fā)自動駕駛技術。這項技術的底層邏輯就是計算機數學[4]。自動駕駛離不開攝像頭或者毫米波雷達對汽車前方障礙物的捕獲，攝像頭或毫米波雷達可以將捕捉到的信號進行數學離散化處理，并將處理后的信息進行快速的計算，根據自動駕駛計算機數學算法的處理可以準確的判別捕捉到的信號究竟何種障礙物。根據對障礙物類別進行分析，進而決定汽車是否應該進行立刻停止。假如根據計算機算法計算出前方突然出現的障礙物是一個人，那么算法就會緊接著發(fā)出停指令指令，在計算機的執(zhí)行下就可以使汽車停住。在畜牧業(yè)領域，同樣能夠應用得到計算機數學。就拿養(yǎng)雞場來說，人們可以利用自動化生產線對母雞生出的雞蛋是否為受精卵進行篩選。人們將母雞生出的雞蛋放在傳送帶上，在傳送帶的一端會有一個探照燈，探照燈會不斷向雞蛋進行照射，然后將照射的結果反饋給計算機。此時計算機數學的算法就會對反饋結果進行分析，輸入變量就是照射雞蛋產生的不同影像，根據不同影像就可以判斷出哪枚雞蛋是受精卵，哪枚雞蛋不是受精卵。如果判定為不是受精卵，那么機械手臂就會自動的將這枚雞蛋拿出，而剩下的雞蛋就都是受精卵，就可以孵出小雞。由此可見，利用計算機數學可以極大地方便人們的生產和生活。

（二）計算機數學的學習與發(fā)展

計算機數學是極其復雜的，想要學好它，就必須要具備極強的數學基礎，同時還有具備極強的耐心和恒心，最重要的是還要有堅持刻苦的決心。計算機數學不僅包含我常規(guī)數學的導數、積分、微分與極限，還包括了向量代數、空間幾何解析、微分法、線性代數、重積分以及曲線積分等。就拿線性代數這部分來說，不但包含了線性方程、行列式矩陣，還包括了線性變換、特征向量、向量空間與二次型等內容。由此可見，想要學好計算機數學，是需要下很大的功夫的。不過隨著計算機科技技術的發(fā)展，越來越多的高校已經開展了計算機數學這門課程，越來越多的高中畢業(yè)生開始關注到這門學科。同時國家和社會越來越重視對計算機技術的發(fā)展，相信不久的將來，計算機數學方面的人才會越來越多，他們會在社會的各行各業(yè)貢獻出自己非凡的力量。在學習計算機數學的時候，我們要轉變觀念，不能以傳統(tǒng)的學習方式來進行學習，我們要把理論知識與實際進行連接，在實際操作與實踐中不斷強化自己的計算機數學基礎。

計算機數學的發(fā)展已經如火如荼的進行了。計算機數學的發(fā)展包括了計算機控制、計算機模擬研究和生產過程設計。其中計算機控制衍生出了兩種方向，分別是工況控制和參數控制。其中工況控制就是利用計算機數學技術設計出一種算法，將生產時的最優(yōu)工況尋找出來。這樣工廠自動化生產線就能時刻以最高的效率進行生產。同理，參數控制就是利用計算機數學找到最優(yōu)的參數使生產效率達到最高。計算機模擬研究就是學生在掌握了理論基礎知識以后，可以通過各種參數之間的關系來進行數學建模，在這種模型下對各種生產工藝進行模擬，并根據模擬結果對工藝參數進行優(yōu)化，從而找到最適合生產的工藝。生產過程設計其實是一個靜態(tài)的過程，它的根本就在于可以將生產流程和生產設備提前進行安排，并將工藝參數提前輸入到計算機當中進行模擬，在模擬過程中以此來判定生產的穩(wěn)定性。計算機數學的發(fā)展離不開不斷的學習，只有不斷的學習，才能充分的掌握這門技術。

結語

本文主要對什么是計算機數學和計算機數學的學習與發(fā)展進行了闡述。計算機數學早已應用在了各行各業(yè)，利用計算機數學技術我們可以實現很多功能，解夠決很多問題。計算機數學與計算機技術相結合，極大的提高了人們的生產勞動力，為社會的進步起到了促進作用。因此國家才大力推進計算機數學的學科建設。 但是計算機數學具有極其復雜的特性以至于特別難以學習，這就要求我們高校學生在學習這門課的時候必須不斷的努力，要比其他人多掌握更多的數學方面的知識。在計算機數學學科建設上，高校應理論聯系實際，在學生完成理論基礎知識的學習后，要進行實踐操作訓練。實踐操作的訓練需要政府和社會提供場所，需要企業(yè)來提供必要的設備和技術支持。因此，計算機數學想要發(fā)展，就必須依靠學生、老師、社會和企業(yè)共同來完成。相信隨著計算機技術的發(fā)展，計算機數學領域的人才必定會越來越多。

參考文獻：

[1]金雨書.數學教學與計算機數學實驗研究[J].信息與電腦（理論版），2020，32（12）：241-243.

[2]武靜.關于高校計算機數學改革與發(fā)展策略的研究思考[J].科技展望，2015，25（23）：286.

[3]高小山.計算機數學的發(fā)展與展望[J].中國科學院院刊，2012，27（02）：189-196.

[4]黎玲.案例教學法在高職計算機數學教學中的應用[J].教育觀察（下半月），2017，6（04）：75-77.

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