การวิจัยเกี่ยวกับวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีเกี่ยวข้องกับอะไร?


11

ฉันพยายามเข้าใจสิ่งที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีทำอะไร

ฉันรู้ว่าใช้เวลาอย่างมีนัยสำคัญในการสอนดูแลนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาการขอทุนและหน้าที่ของแผนก วางไว้ข้าง ๆ คุณจะใช้เวลาค้นคว้าอย่างไร กิจกรรมหลักที่คุณมักทำคืออะไร ฉันเดาว่าคุณอ่านเอกสารคิดว่ามีการประชุมและเขียนเอกสาร มีคนอื่นบ้างไหม?


4
"คุณใช้เวลาค้นคว้าอย่างไร" ... เผชิญกับปัญหาที่ฉันอาจจะไม่สามารถแก้ไข :-) :-)
Marzio De Biasi

7
มันเหมือนกับการอธิบายภาพวาดว่า "การผสมสีการติดตั้งผ้าใบการทาสีและการทำความสะอาดเครื่องมือของคุณ" ในคำอื่น ๆ จะอธิบายสิ่งที่มันอาจจะมีลักษณะที่จะดูใครบางคน แต่มีความสัมพันธ์กับสิ่งที่ข้อมูลเป็นเรื่องเกี่ยวกับ :) ไม่มี
Suresh Venkat

1
กิจกรรมอื่น ๆ : กีฬาเดินป่ากิจกรรมทางวัฒนธรรมและอื่น ๆ โดยทั่วไปมีชีวิต การทำสิ่งอื่น ๆ ช่วยให้ความคิดของคุณ (และสุขภาพของคุณ)
babou

7
ฉันคิดว่าคำถามไม่ได้เกี่ยวกับปรัชญาของการวิจัย TCS หรือสิ่งที่ทำให้คุณเป็นนักวิจัยที่ดีขึ้น แต่จริงๆแล้วเป็นกิจกรรมที่เป็นรูปธรรมที่นักวิจัย TCS ทำในระหว่างชั่วโมงทำงาน นอกจากสิ่งที่ปรากฏในคำถามแล้วฉันจะเพิ่มการพูดคุยเตรียมพูดคุยเข้าร่วมการประชุมพิสูจน์เอกสารของตนเองทบทวนเอกสารของผู้อื่น
Daniel Marx

2
ขอบคุณ. ฉันมีความคิดเกี่ยวกับประเภทของคำถามวิจัยที่คุณศึกษา ฉันต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกิจกรรมประจำวันของคุณ การวิจัยในสาขาวิศวกรรมซอฟต์แวร์เกี่ยวข้องกับการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ทำการทดลองรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูล ... ฉันต้องการทราบว่าเกี่ยวข้องกับการวิจัยทางทฤษฎีอย่างไร วันทำงานทั่วไปของคุณเป็นอย่างไร
นักศึกษาระดับปริญญาตรี c

คำตอบ:


12

เกี่ยวกับหัวข้อ

มีประเภทของปัญหาที่แตกต่างกันซึ่งอาจถือได้ว่าเป็น วิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี คำสำคัญที่นี่คือ " ทฤษฎี " (เนื่องจากเราทุกคนมีความคิดเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับ) การเข้าใจคำศัพท์เชิงทฤษฎีไม่ชัดเจนนัก เป็นเวลานานที่ฉันเอาไปหมายถึงคณิตศาสตร์ซึ่งตรงข้ามกับตัวอย่างเช่น "แฮ็ค" ฉันเรียนรู้ดีขึ้นจากผู้คนในภาษาศาสตร์: ตาม ทฤษฎีสำหรับพวกเขาอย่างชัดเจนไม่ได้หมายถึงคณิตศาสตร์ แต่ขึ้นอยู่กับทฤษฎีซึ่งอาจจะค่อนข้างไม่เป็นทางการ (แม้ว่ามันอาจจะเป็นทางคณิตศาสตร์) และเป็นหน่วยงานของความรู้และแนวคิดที่จัดโครงสร้างความเข้าใจโครงสร้างของปรากฏการณ์ที่สังเกตได้และหวังว่า ของความรู้ที่ได้รับ นอกจากนี้ยังลดจำนวนการเรียนรู้และสอนโดยลดจำนวนแนวคิดดั้งเดิมที่เหลือสามารถอนุมานได้

ในทางทฤษฎีสามารถนำไปใช้กับภาคปฏิบัติได้ซึ่งเป็นวิธีการที่ความรู้นี้ใช้ในการรันโปรแกรมคำนวณเพื่อสร้างระบบ ฯลฯ ฉันสามารถต่อต้านการประยุกต์ใช้ซึ่งเป็นการใช้ความรู้นี้เพื่อแก้ไขปัญหาในสาขาวิทยาศาสตร์และมนุษย์อื่น ๆ กิจกรรม.

แต่ฉันสงสัยว่ามีขอบเขตที่ชัดเจน

วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีกล่าวถึงโดเมนที่หลากหลายและฉันจะพยายามให้บางอย่างในขณะที่ฉันแน่ใจว่าฉันลืมคนอื่นและคนอื่นอาจไม่เห็นด้วยกับองค์กรนี้

  • โดเมนหนึ่งคือการคำนวณซึ่งศึกษาสิ่งที่สามารถคำนวณได้และวิธีการในเชิงนามธรรม: ส่วนใหญ่สิ่งที่อธิบายไว้ในคำตอบของ Suresh Venkat

  • อีกวิธีคืออัลกอริทึมที่ค้นหาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการคำนวณคำตอบสำหรับปัญหาเฉพาะด้วยข้อ จำกัด เฉพาะ การคำนวณเป็นบริบทเชิงทฤษฎีสำหรับอัลกอริทึม

  • ซีแมนทิกส์ (เพื่อต้องการชื่อที่ดีกว่า) วิเคราะห์โครงสร้างแนวคิดของปัญหาการคำนวณและอัลกอริธึมสู่แนวคิดระดับที่สูงขึ้นเพื่อแยกเทคนิคที่พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์และมักนำมาใช้ซ้ำเช่นแนวคิดของโปรแกรมย่อยข้อมูล - โครงสร้างโมดูลการซ่อนสารสนเทศ มันรวมถึงการพัฒนาเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่เป็นทางการให้แนวคิดเหล่านี้อย่างเป็นทางการเพียงพอในระดับสูง (ตัวอย่างความหมายของสกอตต์) นอกจากนี้ยังสัมผัสกับวิธีการนี้จะแสดงดังนั้นในการแยกและความสัมพันธ์ระหว่างไวยากรณ์และความหมาย แนวคิดการเขียนโปรแกรมภาษาเป็นส่วนหนึ่งของมัน (แม้ว่าการออกแบบภาษาน่าจะเป็นการใช้งานจริงของความรู้นั้น) นอกจากนี้ยังสามารถรวมความสัมพันธ์ระหว่างทฤษฎีการพิสูจน์และทฤษฎีการคำนวณและบทบาทที่ทันสมัยของระบบประเภท

  • อีกหัวข้อหนึ่งซึ่งสามารถพัฒนาได้มากกว่าตอนนี้คือความสัมพันธ์ระหว่างการคำนวณและฟิสิกส์พื้นฐาน ตัวอย่างเช่น. มีความสัมพันธ์ระหว่างข้อ จำกัด ในการคำนวณและคุณสมบัติของโลกทางกายภาพเช่นความหนาแน่นของข้อมูลทางกายภาพหรือกฎของอุณหพลศาสตร์ การคำนวณควอนตัมอาจปรับปรุงความสามารถในการคำนวณของเราเล็กน้อย เราจะหวังมากกว่านี้ได้ไหม? บางคนอาจโต้แย้งว่านี่ยังคงเป็น TCS แม้ว่าจะมีการศึกษา TCS เกี่ยวกับการไฮเปอร์คอมพิวเตอร์

เกี่ยวกับกิจกรรมเฉพาะ

ฉันกำลังข้ามกิจกรรมที่ชัดเจนที่จำเป็นในชีวิตการศึกษา หรือชีวิตทางวิทยาศาสตร์ในอุตสาหกรรม: การสอน, การเผยแพร่, การตรวจสอบเอกสาร, การเขียนใบสมัคร, รับความรับผิดชอบทางวิชาการ, การจัดการคน, การให้คำปรึกษานักเรียนหรือผู้กำหนดนโยบาย แต่ถึงอย่างนั้นก็ไม่มีคำตอบที่ง่ายสำหรับคำถามของคุณ ที่นี่ฉันเพิ่งวาดบางแง่มุมที่นึกถึง แต่ฉันแน่ใจว่ามีอีกมากที่จะพูด และฉันไม่แน่ใจว่าฉันกำลังตอบคุณ นักวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดบางคนได้เขียนหนังสือเกี่ยวกับงานของพวกเขาและนั่นอาจทำให้คุณมีคำแนะนำเกี่ยวกับกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์

การค้นคว้าทางทฤษฎีอาจเกี่ยวข้องกับสิ่งต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับทักษะและความสนใจของคุณที่แตกต่างกันมากจากนักวิทยาศาสตร์นักวิทยาศาสตร์ มันค่อนข้างยากที่จะพูดถึงมันเพราะแต่ละคนมองเห็นกิจกรรมและความสนใจของตัวเองมากกว่าคนอื่น การค้นหาซ้ำส่วนใหญ่ต้องการความรู้ที่กว้างขวางเนื่องจากผลลัพธ์ที่น่าสนใจและเป็นต้นฉบับมักมาจากการใส่สิ่งต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องหรือถ่ายโอนเทคนิคจากฟิลด์หนึ่ง (ย่อย) ไปยังอีกฟิลด์หนึ่งหรือรับมุมมองทางเทคนิคที่แตกต่างกันของปัญหาเดียวกัน ดังนั้นการเรียนรู้ให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้จึงเป็นเรื่องสำคัญ โปรดจำไว้ว่าในขณะที่คุณมีเวลาและความสามารถในการเป็นนักเรียนหรือเป็นคณะ / นักวิทยาศาสตร์รุ่นน้องทั้งสองจะลดลงในภายหลังเนื่องจากความรับผิดชอบและชีวิตโดยทั่วไป การสอนสิ่งที่คุณไม่ชำนาญอาจเป็นวิธีการเรียนรู้ต่อไป

ประเภทของงานที่คนทำอาจแตกต่างกันมากเพราะคนโชคดีแตกต่างกันมากด้วยความสนใจและความสามารถทางเทคนิคที่หลากหลาย บางคนเป็นนักแก้ปัญหา พวกเขาดูคำถามเชิงทฤษฎีหรือเชิงปฏิบัติที่เกิดขึ้นโดยคนอื่น ๆ หรือด้วยตัวเองและพยายามที่จะแก้ปัญหาหรือเข้าใกล้โซลูชันที่สมบูรณ์หรือบางส่วน คนอื่นจะดีขึ้นในการจัดโครงสร้างความรู้ที่มีอยู่และวางสิ่งที่สัมพันธ์กัน ทั้งคู่มีความสำคัญ

การค้นหาหลักฐานที่ง่ายกว่าของผลลัพธ์ทางเทคนิคหรือการนำเสนอทฤษฎีที่ง่ายขึ้นหรือแนวคิดการรวมเป็นสิ่งสำคัญ มันสรุปผลลดจำนวนของสิ่งที่ต้องเรียนรู้เน้นความคิดที่จำเป็นและอาจนำความเข้าใจใหม่ ๆ เนื่องจากเวลาเรียนรู้ของเรามี จำกัด ความคืบหน้าจึงเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อเรารวมความรู้

ตัวอย่างง่ายๆคือการศึกษาตระกูลนามธรรมของภาษาทางการ เมื่อทฤษฎีภาษาพัฒนาขึ้นครั้งแรกคุณสมบัติการปิดภายใต้การดำเนินการต่าง ๆ ได้รับการพิสูจน์ซ้ำแล้วซ้ำอีกสำหรับแต่ละตระกูลของภาษา (ปกติไม่มีบริบท RE, ... ) พร้อมด้วยเทคนิคเฉพาะกิจขึ้นอยู่กับครอบครัว จากนั้นก็เกิดขึ้นว่าคุณสมบัติการปิดเหล่านี้มีความสัมพันธ์ภายในที่เป็นอิสระจากครอบครัวที่เกี่ยวข้องและพวกเขาได้รับการศึกษาเช่นนี้ วันนี้เราต้องตรวจสอบคุณสมบัติการปิดที่ง่ายกว่าสำหรับครอบครัวที่กำหนดและเราได้รับ "ฟรี" ทั้งชุดคุณสมบัติอื่น ๆ

อีกจุดสำคัญคือไม่มีความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างงานทางทฤษฎีการปฏิบัติหรือการทดลอง. ทฤษฎีที่ดีอาจนำไปสู่การนำระบบมาใช้ซึ่งสามารถแก้ไขปัญหาได้ และจะต้องใช้นักทฤษฎีที่ดีในการใช้ระบบดังกล่าวด้วยการผสมผสานระหว่างการทำงานเชิงทฤษฎีและภาคปฏิบัติรวมถึงการนำระบบไปใช้หรือการออกแบบภาษา ตัวอย่างมากมายมาถึงใจเช่นการพิสูจน์และ / หรือระบบการสังเคราะห์โปรแกรมภาษาพิเศษสำหรับระบบคู่ขนานแบบซิงโครนัสซึ่งเป็นภาษาอัลกอริทึมที่ถูก จำกัด ซึ่งความซับซ้อนของการคำนวณจะได้รับอย่างเป็นระบบ ไม่เพียงเป็นสิ่งสำคัญที่จะสามารถผลิตระบบ pratical ดังกล่าวซึ่งทำให้ผลลัพธ์ทางทฤษฎีมีอยู่อย่างกว้างขวางและสามารถใช้งานได้ แต่ก็มักจะสำคัญมากสำหรับนักทฤษฎีที่จะใช้ระบบเหล่านี้อย่างเชี่ยวชาญ ทำงานหรือมีส่วนร่วมในการพัฒนาและขยายระบบเหล่านี้

อีกด้านหนึ่งคือสามารถเปรียบเทียบวิธีการทางทฤษฎีโดยการทดลองเชิงปฏิบัติ ที่นี่ปัญหาคือการเปรียบเทียบเทคนิคต่าง ๆ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายเดียวกัน การเปรียบเทียบการใช้งานมักไม่มีความหมายเนื่องจากประสิทธิภาพมักขึ้นอยู่กับภาษาการเขียนโปรแกรมหรือทักษะการเขียนโปรแกรมของผู้พัฒนา แต่ถ้าพวกเขาสามารถแสดงทั้งหมดในกรอบทฤษฎีทั่วไปบางครั้งก็เป็นไปได้ที่จะเปรียบเทียบพวกเขาในการทดลองภายในกรอบที่ ที่นี่ทฤษฎีและการปฏิบัติสนับสนุนซึ่งกันและกันในทางวิทยาศาสตร์ การวิเคราะห์ทางทฤษฎีล้วนๆไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะบรรลุ นอกจากนี้การวิเคราะห์การทดลองเมื่อดำเนินการอย่างดีสามารถแสดงพฤติกรรมที่ไม่คาดคิดที่อาจกระตุ้นการวิเคราะห์เชิงทฤษฎีที่ดีขึ้น

โลกไม่ได้เรียบง่ายหรือชัดเจน นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงสนุกได้โดยมีที่ว่างสำหรับทักษะทุกประเภท การตั้งคำถามความรู้ของคุณเองและตอบคำถามของผู้อื่นไม่ว่าจะด้วยวิธีใดก็ตาม

สิ่งที่มักถูกลืมสองประการคือจริยธรรมของวิทยาศาสตร์และอธิบายต่อผู้คน ทั้งสองมีความสำคัญและยาก


เหมือนการอ้างอิงถึงทฤษฎีกับการทดลองแต่จริงๆแล้วดูเหมือนว่าจะมีการแยกกันอย่างเข้มงวดระหว่างงานทางทฤษฎี / ทดลองใน TCS นิยม / เน้นอดีตอย่างน้อยในเว็บไซต์นี้ .... งานเชิงประจักษ์ไม่ได้มีขนาดใหญ่ในการเปรียบเทียบ ....
vzn

8

ในแง่หนึ่งการเรียกดูไซต์นี้จะบอกคุณถึงคำถามประเภทที่นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ในทางทฤษฎีคิด (ในระดับต่ำ) ในระดับที่สูงมากนักทฤษฎีคอมพิวเตอร์ถามคำถามเกี่ยวกับรากฐานทางคณิตศาสตร์ของการคำนวณ:

  • เราสามารถคำนวณอะไรได้บ้าง
  • เราจะคำนวณได้อย่างไร
  • เร็วแค่ไหน?
  • จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเรามีทรัพยากรที่ จำกัด ในการคำนวณ
  • ขีด จำกัด ของสิ่งที่เราสามารถคำนวณได้คืออะไร

เริ่มจากคำถามเหล่านี้โฮสต์ทั้งหมดของหัวข้ออื่น ๆ ผุดขึ้นมาแตะที่ส่วนการใช้งานคณิตศาสตร์ส่วนอื่น ๆ ของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และอื่น ๆ


นี่เป็นคำถามสำคัญสำหรับฉันใน "ทฤษฎี A" (การคำนวณ, ความซับซ้อน, อัลกอริธึม) ไม่ใช่ "ทฤษฎี B" (logics, semantics, ทฤษฎีภาษาโปรแกรม) (ดูcstheory.stackexchange.com/q/1521/989เกี่ยวกับคำศัพท์)
Blaisorblade

4

มันเกิดขึ้นกับฉันว่าบัญชีมือแรกอาจมีประโยชน์ แต่สิ่งเหล่านี้ดูเหมือนจะค่อนข้างหายากใน CS ที่นี่มีผู้อ้างอิงออนไลน์สองคนที่ตอบคำถาม & อาจมีประโยชน์ พวกเขามุ่งเน้นไปที่ชีวิตนักศึกษาปริญญาเอก & CS ที่มุ่งเน้น แต่ส่วนใหญ่จะนำไปสู่การวิจัยระดับอาจารย์ (นอกเหนือจากการสอน แต่ยังปริญญาเอกหลายคน) [และในบางวิธีอาจารย์สามารถมองเห็นได้อย่างต่อเนื่อง / เขียนซ้ำ ๆ วิทยานิพนธ์ "มินิ -" ปริญญาเอกจำนวนมาก (งานวิจัย) หรือในบางกรณี "super-" วิทยานิพนธ์ปริญญาเอก (หนังสือ) มากกว่าอาชีพของพวกเขา] นอกจากนี้ยังมีหนังสือที่ดีหลายเล่ม หัวเรื่องจะเพิ่มบางอย่างถ้าคุณระบุว่าพวกเขาจะเป็นคำตอบที่ยอมรับได้สำหรับคำถามของคุณ

  • วิธีการทำวิจัยที่ MIT AI Lab "โดยนักศึกษาปริญญาโท MIT AI Lab ทั้งในปัจจุบันอดีตและปริญญากิตติมศักดิ์" / David Chapman บรรณาธิการ

    เอกสารนี้มีเจตนาล่วงหน้าเพื่ออธิบายวิธีการทำวิจัย เราให้ฮิวริสติกที่อาจเป็นประโยชน์ในการรวบรวมทักษะเฉพาะที่จำเป็นสำหรับการวิจัย (การอ่านการเขียนการเขียนโปรแกรม) และเพื่อความเข้าใจและเพลิดเพลินกับกระบวนการเอง (วิธีการหัวข้อการเลือกที่ปรึกษาและปัจจัยทางอารมณ์)

  • ทำอย่างไรจึงจะสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอก (ในสาขาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์) Mark Dredze (มหาวิทยาลัย Johns Hopkins), Hanna M. Wallach (มหาวิทยาลัย Massachusetts Amherst)


นอกจากนี้นักวิจัยในชีวิตประจำวันสามารถรวบรวมได้จากบล็อกของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่เขียนด้วย "
Inside Look
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.