Page 36 - 高中 信息技术 必修1 数据与计算
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第二章 知识与数字化学习
数据、信息、知识和智慧是逐渐递进的概念，前者是后者的基础和前提，后者是前者
的抽象与升华。从数据到信息的转化，主要理解数据间的相互联系；从信息到知识的转
化，主要理解信息间的相互联系，发现和抽象其规律；从知识到智慧的转化，主要理解和
应用知识原理与法则解决现实世界的问题。
讨 论
举例说明数据、信息、知识和智慧的相互关系。
广东教育出版社
拓 展
科学研究的第三种方法——计算方法
科学研究主要依靠理论方法和实验方法。理论方法是指以数学学科为代表，以推
理和演绎为特征的方法。研究人员通过构建分析模型和理论推导进行规律预测与发
现。实验方法是指以物理学科为代表，以实验、观察和总结为特征的方法。研究人员
通过直接观察获取数据，对数据进行分析，进而发现规律，获得知识。
随着移动互联网和物联网的飞速发展，现实世界的各种事物都变得可感知、可度量，
从而生成数量庞大的数据或数据群，基于庞大数据形成的仿真系统成为可能。因此，依靠
计算发现和预测规律成为与理论方法和实验方法并存的科学研究的第三种方法。研究人员
通过建立仿真的分析模型和有效的算法，利用计算工具来进行规律发现和预测。
依靠计算方法发现和预测规律已成为不同学科的科学家进行研究的重要方法。例如，
生物学家利用计算方法研究生命体的特性，化学家利用计算方法研究化学反应的机理，建
筑学家利用计算方法来研究建筑结构的抗震性，社会学家利用计算方法研究社会群体网络
的各种特性等。
由此，计算方法与各学科结合形成了所谓的计算科学，如计算物理学、计算化学、计
算生物学、计算经济学等。
著名的计算机科学家、1972年图灵奖得主Edsger Dijkstra说：“我们所使用的工具影响
着我们的思维方式和思维习惯，从而也深刻影响着我们的思维能力。”
研究人员在利用计算方法进行创新研究的同时，也在不断地研究新型的计算方法。
这种结合不同专业的新型计算方法的研究需要专业知识与计算思维的结合。1998年，John
Pople便因成功地研究出量子化学综合软件包Gaussian而获得诺贝尔奖，Gaussian已成为研究
化学领域许多课题的重要的计算方法。另一个典型的计算方法是求解应力或疲劳等结构力
学、多物理场耦合的有限元分析方法。利用先进的计算方法的虚拟现实、增强现实等技术
也在各个领域创造出令人惊喜的视觉效果。
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