美國的計算機(jī)專業(yè)是留學(xué)熱門項目之一，良好的發(fā)展前景榮獲無數(shù)好評，開設(shè)此專業(yè)的美國大學(xué)也有很多，不同的研究類別讓很多專業(yè)背景的學(xué)生更好的選擇自己的申請方向，文憑含金量也是非常高，接下來為大家介紹：2023年美國CS專業(yè)細(xì)分方向及發(fā)展前景 不同的專業(yè)背景要求和分支介紹

　　一、美國計算機(jī)專業(yè)概況及分類

　　Computer science(CS) 也就是計算機(jī)科學(xué)，它是一門包括各種各樣與計算機(jī)信息處理相關(guān)主題的系統(tǒng)學(xué)科，從抽象的算法分析、形式化語法等等，到更具體的主題如編程語言、程序設(shè)計、軟件和硬件等。作為一門學(xué)科，它與數(shù)學(xué)、計算機(jī)程序設(shè)計、軟件工程和計算機(jī)工程有顯著的不同，卻通常被混淆，盡管這些學(xué)科之間存在不同程度的交叉和覆蓋。

　　世界上第一個計算機(jī)科學(xué)系是由美國的普渡大學(xué)在1962年設(shè)立，第一個計算機(jī)學(xué)院于1980年由美國的東北大學(xué)設(shè)立。

　　計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的最高榮譽(yù)是ACM設(shè)立的圖靈獎，被譽(yù)為是計算機(jī)科學(xué)的諾貝爾獎。

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　　二、CS專業(yè)細(xì)分方向及發(fā)展前景

　　計算機(jī)專業(yè)作為美國理工科申請中的熱門專業(yè)之一，對專業(yè)知識要求高，競爭激烈。美國計算機(jī)專業(yè)(簡稱CS專業(yè))的研究領(lǐng)域極為廣闊，美國的各大高校的CS系的專業(yè)方向也有不同的側(cè)重點。計算機(jī)專業(yè)是個很不錯很有前景的專業(yè)，不管是在國內(nèi)學(xué)習(xí)也好還是去國外留學(xué)也好，計算機(jī)專業(yè)都是學(xué)生們鐘愛的，更加具有含金量。

　　三、計算機(jī)科學(xué)以及計算機(jī)工程的比較

　　計算機(jī)科學(xué) computer science(簡稱CS)是研究機(jī)器自動計算本身的性質(zhì)、規(guī)律和問題的一門科學(xué)。

　　計算機(jī)科學(xué)研究的課題

　　1、計算機(jī)程序能做什么和不能做什么(可計算性);

　　2、如何使程序更高效的執(zhí)行特定任務(wù)(算法和復(fù)雜性理論);

　　3、程序如何存取不同類型的數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫);

　　4、程序如何顯得更具有智能(人工智能);

　　5、人類如何與程序溝通(人機(jī)互動和人機(jī)界面)。

　　與計算機(jī)工程專業(yè)(CE)側(cè)重于應(yīng)用方面的研究不同，計算機(jī)科學(xué)專業(yè)(CS)則更側(cè)重于計算機(jī)的理論研究，包括運(yùn)算能力，算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、人工智能、人機(jī)互動和人機(jī)界面等。在美國計算機(jī)工程(CE)與計算機(jī)科學(xué)(CS)分屬兩個不同的學(xué)科，它們既有相互交叉的課程，又有各自獨立的研究和發(fā)展方向，美國各高校也有各自的強(qiáng)項。所以，如果你要選擇專業(yè)時，必須充分了解各學(xué)科的特點、你的興趣所在以及你對未來就業(yè)與職業(yè)規(guī)劃的志向。

　　計算機(jī)工程 computer engineering(簡稱CPEG)是研究計算機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用技術(shù)的一門科學(xué)。涉及電氣工程和計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，從設(shè)計的計算機(jī)處理器，個人電腦、服務(wù)器和超級計算機(jī)到使用計算機(jī)這個工具來解決一些應(yīng)用上的問題，如程控機(jī)床、車輛監(jiān)控、工業(yè)和家電監(jiān)控系統(tǒng)等。

　　簡單的說：科學(xué)主要注重理論研究，工程主要注重系統(tǒng)應(yīng)用。

　　四、美國計算機(jī)科學(xué)專業(yè)細(xì)分方向

　　計算機(jī)學(xué)科主要分為三個大的研究類別：計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)應(yīng)用、計算機(jī)軟件與理論。

　　美國計算機(jī)科學(xué)專業(yè)主要有十大分支：軟件工程、數(shù)據(jù)庫、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、計算機(jī)圖形學(xué)和多媒體、體系結(jié)構(gòu)/編譯器和并行計算、人機(jī)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 and Network)

　　計算機(jī)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(jī)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(jī)進(jìn)行通信的系統(tǒng)，此分支方向主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，相關(guān)組成硬件，傳輸媒體(光導(dǎo)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(jī)器人(Artificial Intelligence and Robotics)

　　主要包括機(jī)器意識(包括機(jī)器學(xué)習(xí)，知識表達(dá)與推論，機(jī)器人)，動態(tài)系統(tǒng)模擬，動力學(xué)計算，觸覺控制(haptic control)自然語言習(xí)得與處理，計算語言學(xué)，統(tǒng)計語言技術(shù)，自動推理，圖形圖像，人機(jī)交互，成像感知與傳感器，概率推論，神經(jīng)估算，計算機(jī)視覺，視覺場景認(rèn)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(jī)隱私與安全(Privacy and Security)

　　計算機(jī)安全主要是保護(hù)計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)免于濫用和干擾。從過去的歷史看來，計算機(jī)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(dǎo)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(jī)輔助語言學(xué)習(xí)，計算語言學(xué)，從初階的打字理論，自動定理證明，語義學(xué)等發(fā)展到如今的基于語言的途徑以解決計算機(jī)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(jìn)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。

　　6.計算機(jī)圖形學(xué)(Computer Graphics)

　　計算機(jī)圖形學(xué)(Computer Graphics，簡稱CG)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(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。 如何在計算機(jī)中表示圖形,以及如何利用計算機(jī)進(jìn)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(jī)圖形學(xué)的主要學(xué)習(xí)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(Shading)，也就是通常所說的真實感圖形。

　　7.生物信息學(xué)與計算生物學(xué)(Bioinformatics and Computational Biology)

　　人類基因工程的完成對現(xiàn)代生物學(xué)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(xué)與計算生物學(xué)在此歷史背景下應(yīng)運(yùn)而生。此方向?qū)傩屡d的研究，主要是利用應(yīng)用數(shù)學(xué)，信息學(xué)，統(tǒng)計學(xué)與計算機(jī)科學(xué)的方法來研究生物學(xué)的問題，因此也需要從事此方向?qū)W習(xí)和研究的學(xué)生有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)和統(tǒng)計背景。目前來說研究方法包括對生物學(xué)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(jī)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。現(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(jī)理論(Computer Theory)

　　核心課題，歸納起來涵蓋了可計算性、文法與自動機(jī)、邏輯學(xué)、復(fù)雜性及語義學(xué)等5個部分，涉及到可計算性理論、形式語言、邏輯學(xué)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(xué)習(xí)和研究這些內(nèi)容之間的聯(lián)系。

　　10.科學(xué)計算(Scientific Computing)

　　科學(xué)計算，又稱為計算科學(xué)，它的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容和研究領(lǐng)域是利用數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造以及數(shù)量分析的技術(shù)，通過計算機(jī)來分析和解決科學(xué)問題。在實際的應(yīng)用中，科學(xué)計算經(jīng)常用于計算機(jī)仿真以及其它各種問題的數(shù)學(xué)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(xué)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(hù)有效的、實用的和高質(zhì)量的軟件的學(xué)科。它的目標(biāo)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(xué)習(xí)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(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計模式等方面。

　　12.計算機(jī)視覺(Computer Vision)

　　計算機(jī)視覺是一門研究如何使機(jī)器―看‖的科學(xué)，更進(jìn)一步的說，就是指用攝影機(jī)和計算機(jī)代替人眼對目標(biāo)進(jìn)行識別、跟蹤和測量等機(jī)器視覺，并進(jìn)一步做圖像處理，用計算機(jī)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(xué)學(xué)科，計算機(jī)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(jī)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(yùn)動(圖像跟蹤：跟蹤運(yùn)動的物體)、場景重建以及圖像恢復(fù)等等。

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

　　計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)主要學(xué)習(xí)與研究計算機(jī)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(jī)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(jī)硬件和軟件之間的銜接。具體地說計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)指的是計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的觀念與架構(gòu)，描述計算機(jī)在實做的設(shè)計原則。它確定了一臺計算機(jī)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(jī)制、機(jī)器工作狀態(tài)的定義和切換、輸入輸出結(jié)構(gòu)等。

　　14.人機(jī)交互(Human Computer Interaction)

　　人機(jī)交互，簡稱HCI，是一門研究人、計算機(jī)以及它們之間的相互影響的學(xué)科。人機(jī)交互技術(shù)是指通過計算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實現(xiàn)人與計算機(jī)對話的技術(shù)。它包括機(jī)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(jī)器輸入有關(guān)信息，回答問題等。人機(jī)交互技術(shù)是計算機(jī)用戶界面設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。它與認(rèn)知學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域有密切的聯(lián)系。

　　五、就業(yè)及申請情況

　　就業(yè)方向

　　計算機(jī)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(jī)構(gòu)都需要招收計算機(jī)背景的學(xué)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(xué)等項目。

　　申請注意事項

　　1、絕大多數(shù)的美國學(xué)校的計算機(jī)工程和電子電氣工程 Electrical Engineering 是合并在一起的，一般稱為 ECE ( electronic and computer engineering ) department 或者 CEE ( computerand electronic engineering )，如 MIT 的 CS 就開設(shè)在 EECS 系下面。有的學(xué)校有單獨的計算機(jī) ( CS ) 系，如 CMU 開設(shè)有獨立的 School of Computer Science

　　2、HCI (人機(jī)交互)是 BME ， Art ， CS， EE / ME 的高度混合的一個交叉學(xué)科，CS背景的人申請需要補(bǔ)足藝術(shù)類背景。

　　芝加哥大學(xué)(其計算機(jī)系是美國最強(qiáng)的計算機(jī)系之一，最大特點是注重計算機(jī)科學(xué)與現(xiàn)今商業(yè)需要的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生掌握如何應(yīng)用理論和計算機(jī)工具，并延伸到商業(yè)和市場應(yīng)用及各種決策分析中。)

　　卡內(nèi)基梅隆(全美計算機(jī)專業(yè)排名佼佼者，同時也是劃分計算機(jī)方向最細(xì)致的學(xué)校。新校區(qū)位于硅谷，地理位置便利)

　　康奈爾大學(xué)(理論研究很好，不僅研究算法，更注重研究算法的有效性和可行性。)

　　哥倫比亞大學(xué)(常青藤名校，學(xué)校地理位置優(yōu)越。)

　　布朗大學(xué)(常青藤名校，獨特的地理位置帶來很大的就業(yè)優(yōu)勢。申請者數(shù)目增長很快，申請難度水漲船高)

　　萊斯大學(xué)(CS方向畢業(yè)生多受各大公司青睞。)

　　紐約大學(xué)(學(xué)校地理位置優(yōu)越，位于曼哈頓下部，靠近最核心的金融區(qū)，畢業(yè)生很多進(jìn)入金融行業(yè)，比如高盛、摩根斯坦利等。)

　　南加利福尼亞大學(xué)(地點在加州洛杉磯，地理位置好，綜合名氣大，為硅谷輸出很多優(yōu)質(zhì)畢業(yè)生)

　　馬里蘭大學(xué)(計算機(jī)牛校。地理位置優(yōu)良，學(xué)費相對便宜，專排靠前)

　　加州大學(xué)圣地亞哥分校( CS 方向有 AI， Bioinformatics , CE , System , Database , CV , HCI , SE , theory 。位于加州最南端的圣地亞哥，風(fēng)景秀麗四季如夏。)

　　約翰霍普金斯大學(xué)(該校 CS 的主攻的方向主要在 ML , Robotics 和 Security 這些方向。)

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