计算机科学（高性能图形和游戏工程） MEng (Hons)

University of Leeds - 利兹大学

在计算机时代，社会各部门都严重依赖计算机系统，负责规划、设计、开发和管理计算机系统的人必须遵守最高的专业标准，并了解相关的法律、社会、道德和专业问题。本模块侧重于培养具有专业责任感的计算机科学从业人员，并为整个计算机科学课程中关于法律、社会、伦理和专业问题的讨论奠定基础。本模块为学生提供了参与小组工作的机会，培养对团队动态的理解，并与行业和应用伦理中心合作提供。

计算机科学，在其基础上，是一门数学和工程学科。本模块的重点是研究计算机科学的基本数学概念。为了充分理解算法设计、逻辑推理和编程的概念，有必要了解如何应用数学论证以及如何应用数学知识来模拟现实世界的问题。本模块构成了计算机科学课程的重要核心，鼓励学生将现实世界的问题视为数学问题，并将为学生在计算机科学领域进一步的数学研究做好准备。该模块将考虑基本数学概念在验证和程序正确性、系统安全和复杂性分析方面的应用。

数据库是许多计算机系统的一个共同组成部分，它存储和检索有关系统状态的数据。本模块涵盖了数据库系统的设计、架构、实现的原则以及数据库管理系统的作用。为了理解数据库系统的设计，需要了解关系理论以及分解系统和以适当方式建模的工具和技术。本模块介绍了在数据库中操作数据的工具以及确保数据安全和完整性的设计原则。

离散数学研究有限数学结构，是许多计算机科学学科的数学基础，包括算法设计、数据结构、数据库理论、形式语言和自动机、编译器和重要的安全性。本模块集中在离散数学的基础上，介绍了一些概念和技能，这些概念和技能将在整个计算机科学课程的其余部分得到应用。本模块建立在以前教授的数学模块上，并向学生介绍了各种强大的工具，这些工具可以模拟许多领域出现的问题，包括运输、电信和分子生物学。

编程是计算机科学中开发问题解决方案的一个基本工具。本模块的重点是编程的一种模式，即程序化编程。这种类型的编程是其他编程范式的基础，如面向对象的编程，这是一种工业上需要的编程技术。该模块涵盖了编程的关键技能，包括设计、实现、调试和测试。该模块是计算机科学课程中所有编程模块的基础，并采用了一种实用的方法。

编程项目是整个计算机科学课程的重要评估技术，也是工业环境中的一个基本工作单元。本模块为学生提供了一个机会来发展专业编程的经验，包括工具和技术。工具和技术，如版本控制、测试以及安全和防御性编程，是专业程序员必须具备的技能之一，在本模块中，通过完成一组小型项目，学生有望为现实世界的问题提供专业质量的解决方案。本模块以项目为基础，与行业专家共同提供。

有效的编程不仅取决于了解如何将指令传达给机器，还取决于机器如何执行这些指令。本模块介绍了计算机在逻辑门水平上的内部实现，建立在早期数学模块中教授的形式逻辑之上。本模块弥补了高级编程结构，如 "if "语句和 "for "循环，以及它们如何被机器实际执行之间的差距，并提供了一个机会，说明抽象是解决问题的一个强大的可转移工具，可以在其他学科中应用。在这个模块中，学生将用逻辑门建立一个模拟架构，并学习如何用机器代码、汇编和高级语言进行编程。

计算机系统通常被看作是一个单一的实体，提供一系列的服务。然而，这种观点是一种有意的抽象，以帮助计算机在工业中的实施和采用。本模块仔细研究了计算机系统，并揭示了计算机系统组件的架构，以及内部架构如何促进计算机系统的功能。本模块侧重于计算机系统的各个组件是如何连接在一起的，以及抽象化如何使计算机系统在关注点分离的基础上分层构建。本模块是后面研究云平台架构的模块的基础，.

本模块建立在早期编程模块的基础上，侧重于面向对象的范式，这是工业领域最重要的编程范式之一。为了用面向对象的编程语言开发软件，必须了解面向对象和程序化编程之间的根本区别，以及这两种范式的设计过程有何不同。本模块介绍了设计、实现、测试和调试面向对象程序的技术和工具.

大多数软件是由具有各种技能的人组成的团队建立的。这些团队将使用专门的工具，帮助他们更有效地进行协作。本模块让学生在一个扩展的小组项目中接触到这些想法和工具，并让他们有机会看到在COMP2912中所学到的原则是如何在实践中应用的。

人工智能是计算机科学中的一个发达领域，正在迅速发展。这个领域的基础起源于阿兰-图灵调查人类智能和计算机之间的界限的工作。在人工智能领域开发的技术已经进入了日常生活，形成了我们每天都依赖的服务和基础设施。这些服务和基础设施包括互联网搜索、预测文本、语音识别和自动化。本模块涵盖了人工智能主题的基础，并考虑其在广泛的应用中的用途，以及出现的伦理和法律问题。

随着用户界面随着新设备的出现而不断发展，了解用户交互设计的基本原理以实现其有效使用是很重要的。开发新的界面和想法是有趣和有创意的，但它需要以系统的评估技术和对人类因素的理解为基础。在这个模块中，学生将被介绍到用户体验设计的思维和需求分析、设计、原型制作和评估的过程，以将想法转化为艺术品。视觉设计、感知和认知的原则将被涵盖，以告知有效的交互设计。将通过项目工作探索在现代工具箱中构建图形用户界面的工程现实。

编程和编程语言是计算机科学工作者的基本工具。在过去和现在，支撑编程语言发展的理论和技术是形式语言和有限自动机。本模块的存在是为了提供形式语言和有限自动机的坚实基础，这将在后续模块中得到加强。本模块的重点是语言的形式规范、抽象机器的相应层次，并有助于发展对编程语言的设计考虑的理解。

计算机系统的资源是有限的，需要谨慎管理，以提供预期的服务。操作系统是用于管理计算机资源的机制的一部分，如内存和中央处理时间。除了管理资源之外，操作系统还管理一些安全方面的考虑，包括分离运行中的进程和文件系统的权限。本模块的重点是操作系统的目的和它们的架构.

浮点计算的准确性。线性方程组、非线性方程、常微分方程和数据插值的标准数值算法。在代码中设计稳健和高效的实现方式.

算法是计算机程序所体现的基本概念。为了欣赏一个好的问题解决方案，"好 "必须能够以某种严格的方式进行量化。本模块的主要重点是开发一个用于设计和分析算法和数据结构的知识和技能的工具包。本模块建立在以前的数学模块上，并依靠在那里开发的技能来证明算法的正确性及其时间和空间要求。

本模块的重点是关键算法和数据结构，它们构成了现代计算机专家的工具箱。解决同一问题可能存在几种算法，重要的是产生一种在计算时间和空间要求上高效的算法。我们的主要目标是在这些可用的解决方案中找出最有效的解决方案，并为这种选择提供正式的理由。通过对高级算法和数据结构的练习，学生们将学会如何将它们结合起来，以产生一个高效的解决方法。算法设计方法（贪婪算法，动态编程，分而治之）将通过各种例子来说明。将考虑高级数据结构（优先级队列、字典）及其实现。

互联网和其他计算机网络是现代生活中不可避免的一部分。网络设备构成了物理基础设施，网络协议定义了通信手段。由于计算机科学的趋势是趋向于大规模的并行计算机系统，因此计算机科学从业者在网络架构、网络编程和网络安全方面有一个坚实的基础变得更加重要。本模块介绍了计算机网络中使用的协议、硬件和架构，并将为学生提供开发网络应用的机会。

商业软件的开发不仅仅涉及到编程。软件开发人员还需要能够有效地捕捉需求，设计适当的软件架构，并将其转化为高效的、经过测试的和可维护的实现。整个过程需要以一种能够为项目利益相关者提供最大价值的方式来管理。在这个模块中，学生将学习在行业中广泛使用的软件项目管理方法，并获得与商业相关的软件设计、实施和测试的技术。

个人项目是三年的计算机科学研究的高潮，为学生提供了展示对该学科的掌握的机会。该模块将看到学生完成一个与他们的学位课程相关的重要研究和/或开发项目。该模块还将看到学生将他们的分析和评估技能应用于他们所选择的项目，此外还考虑到项目的法律、社会、道德和职业成分。该模块要求学生与学者一起工作，在被监督者/监督者的关系下，选择和塑造项目。有些项目是与行业合作提供的，这有助于提高商业意识。

三维计算机图形是计算机游戏和电影特效的核心，但也被广泛用于科学、医学和工程。本模块涵盖了三维计算机图形背后的核心概念，包括光栅化、硬件加速的投影渲染、曲线和表面的几何建模、表面纹理和分层动画。课程作业的高潮是学生从头开始建立一个小型的实时3D应用程序，以展示他们的能力。

该模块介绍了深度学习领域，采取了强有力的整合性和最先进的方法。根据人工智能在关键领域（如金融、卫生、法律）的使用，强调多种输入模式的结合，特别是结合图像、文本和结构化数据。学生在开发系统以解决现实世界的问题方面获得实践经验，提供必要的知识和技能来开发一个人工智能系统，作为硕士项目的一部分.

该模块介绍了深度学习领域，采取了强有力的整合性和最先进的方法。根据人工智能在关键领域（如金融、卫生、法律）的使用，强调多种输入模式的结合，特别是结合图像、文本和结构化数据。学生在开发系统以解决现实世界的问题方面获得实践经验，提供必要的知识和技能来开发一个人工智能系统，作为硕士项目的一部分.

计算机图形的高级几何建模取决于对微分几何的理解及其在图形管道中建模和优化资产的用途。也有必要了解数学概念如何映射到整个任务的实际实现，如建立几何建模工具、模型修复和参数化、纹理合成、几何平滑和简化。

我们将假设有良好的C++编程标准，包括使用类、基本模板和重载。对计算机结构的了解，特别是对内存层次的了解.

小组项目为你提供了一个机会，让你作为团队的一部分从事一个主要的计算机项目。该项目将进一步发展你的团队工作/项目管理技能以及你的技术知识和技能。

我们将假设有良好的C++编程标准，包括使用类、基本模板和重载。了解计算机结构，特别是内存层次。数据结构和算法的知识。数学知识，包括线性代数、微积分、统计、数值分析等。物理学入门知识。具备基本的计算机图形学知识，并对面向光栅化的3D图形库（如OpenGL....）有实际操作经验。

了解可被表述为非线性方程组的问题范围。考虑这些问题的标准算法及其实现的效率。展示最先进的算法如何提高效率，并允许解决大型稀疏的非线性方程组。

我们将假设有良好的C++编程标准，包括使用类、基本模板和重载。具有计算机结构的知识，特别是内存层次结构。数据结构和算法的知识，包括但不限于复杂性分析。数学知识，包括线性代数、微积分、离散数学、统计学、数字分析等。物理学知识。具有计算机图形学和OpenGL的知识，对至少一个图形用户界面库有实践经验.