美國研究生計算機科學專業(yè)方向有哪些？計算機涉及的領域非常廣泛，其分支學科也是非常多。在美國將主要的專業(yè)方向分為人工智能（ArtificialIntelligence），程序應用（ProgrammingLanguage），計算機系統(tǒng)（Systems）以及計算機理論（theory）這四個部分。接下來小編將為你詳細介紹。
每個部分又有很多的研究方向，諸如人工智能與知識工程，模式識別與圖像處理軟件，多媒體技術與圖形學，智能信息系統(tǒng)工程與軟件自動化，數(shù)據庫與數(shù)據倉庫，數(shù)據挖掘與知識發(fā)現(xiàn)，計算機網絡技術及其應用，計算機系統(tǒng)與控制，信息系統(tǒng)安全，計算機安全等等。這些研究方向隸屬于以上四個研究方向但是分類并不是十分的明顯。四個主要部分都有互有交叉，又各有側重，所以在申請的時候也要有相應的側重點，根據申請人的不同背景進行專業(yè)的選取。下面，我們對CS專業(yè)的16個常見研究方向進行逐個介紹。
1.體系結構、編譯器、并行計算和硬件系統(tǒng)設計
Architecture,CompilersandParallelComputing/Hardware
SystemsandDesign/VLSI
體系結構和編譯器的研究主要集中在硬件設計，編程語言以及下一代編譯器。并行計算研究的包含范圍很廣，包括并行計算的計算模型，并行算法，并行編譯器設計等。計算機硬件芯片，例如CPU的結構設計，內部結構邏輯門的電子開關，了解VLSI的同學應該知道這個方面的研究深度和難度，申請者必須具備很強的邏輯電路基礎知識。
申請難度：由于就業(yè)環(huán)境的影響，申請熱度下降非?？欤驗楦蛴诶碚撔缘难芯?，申請的難度也很大，并且獎學金情況也不樂觀!申請者要有這方面的背景，特別是實際工作經驗，是很重要的。
2.系統(tǒng)與網絡
SystemsandNetworking
可細分為：
(1)網絡與分布式系統(tǒng)
Networkinganddistributedsystems
移動通信系統(tǒng)，無線網絡協(xié)議(wirelessprotocols)，Ad-hoc網絡，服務質量管理(QualityofServicemanagement(QoS)，多媒體網絡，計算機對等聯(lián)網(peer-to-peernetworking,P2P)，路由，網絡模擬，主動隊列管理(activequeuemanagement,AQM)和傳感器網絡(sensornetworks)。
(2)操作系統(tǒng)
Operatingsystem
分布式資源管理，普適計算(ubiquitouscomputing/pervasivecomputing)環(huán)境管理，反射中間件(reflectivemiddleware)，中間件元級操作系統(tǒng)(middleware“meta-operatingsystems”)，面向對象操作系統(tǒng)設計，允許單個用戶與多計算機、對等操作系統(tǒng)服務交互的用戶設計，上下文敏感的分布式文件系統(tǒng)，數(shù)據中心的電源管理，文件/存儲系統(tǒng)，自主計算(autonomiccomputing),軟件健壯性的系統(tǒng)支持以及數(shù)據庫的系統(tǒng)支持。
(3)安全 Security
隱私，普適計算，無線傳感器(wirelesssensors)，移動式和嵌入式計算機，規(guī)范，認證，驗證策略，QoS保證和拒絕服務保護，下一代電話通訊，操作系統(tǒng)虛擬化和認證，關鍵基礎設施系統(tǒng)，例如SCADA控制系統(tǒng)和醫(yī)療，消息系統(tǒng)，安全網關，可用性安全。
(4)實時和嵌入式系統(tǒng)
Real-timeandembeddedsystems
開放式實時系統(tǒng)，Qos驅動的實時調度和通信協(xié)議，控制設計和實時調度整合，實時、容錯和安全協(xié)議整合，網絡化器件和智能空間的魯棒動態(tài)實時構架。
申請難度：
這個研究方向越來越多的出現(xiàn)在EE,ECE專業(yè)下,不過計算機背景的學生在申請這兩個方向的時候仍然具有相當不錯的競爭力!網絡技術這個方面也有很多的設置在EE下邊,以致于很多CS的同學為了這個專業(yè)轉向EE或者ECE下邊的通信與網絡專業(yè)。網絡雖然現(xiàn)在應用比較廣泛，但是將來的就業(yè)不是太好，所以選他的人不是很多，而且這個專業(yè)也確實沒有什么太多的項目可作，所以獎不太好申。
3、理論與算法
TheoryandAlgorithms
計算機理論研究主要集中在算法和數(shù)據結構的設計與分析，以及計算復雜性的研究。具體包括最優(yōu)化(optimization)，計算幾何和拓撲(computationalgeometryandtopology)，近似算法(approximationalgorithms)，密碼(cryptography)和安全計算(securecomputation)，網絡設計(networkdesign)，數(shù)據挖掘(datamining)，機器學習(machinelearning)，有限元網格生成(finite-elementmeshgeneration)和自動化軟件驗證(automaticsoftwareverification)。
4、人工智能 ArtificialIntelligence
它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。這個領域包含廣泛的研究課題，包括知識表示，機器學習，計算機視覺，推理和機器人等。
可細分為：
知識表示(knowledgerepresentation)
把知識按照一種有利于推理(得出結論)的方式表示出來。
機器學習(machinelearning)
自動學習如何識別復雜模式并基于數(shù)據作出智能決策。
計算機視覺(computervision)
使機器自動從圖像和視頻中提取信息并理解其中包含的視覺概念。
推理(reasoning)
學習推理的計算模型。
機器人(robotics)
工程學和機器人技術，以及它們的設計，制造，應用和結構配置。
申請難度：人工智能做為當前計算機科學專業(yè)下最熱門，最有發(fā)展前景研究方向，因此所招收的國際學生多具備很強的學術背景，在該方面有著非常突出表現(xiàn)的人才。MASTER招收的并不多，主要是PHD的學生居多。由于這個方向更多的強調數(shù)據表述及算法方面的知識，所以當申請目標定位在這個方面的時候可以整理一下自己在這些方面的背景，看看對于這個方面的理解是否很深度。
5、編程語言
ProgrammingLanguages
該領域的研究包括計算機語言的設計與實現(xiàn)，其目標是同時提高開發(fā)人員的開放效率和軟件質量。
包含如下課題：
程序語言設計和實現(xiàn)
ProgrammingLanguageDesignandImplementation
編譯器優(yōu)化(Compileroptimization)，語義(Semantics)，即時編譯器(JITcomplier)，域特定語言(DSL：Domain-specificlanguages)。
編程環(huán)境和工具
ProgrammingEnvironmentsandTools
監(jiān)控(Monitoring)，程序員搜索引擎(Programmersearchengines)，基于模型的設計(Model-baseddesign)。
程序分析和驗證 ProgramAnalysisandVerification
模型檢測(Modelchecking)，靜態(tài)和動態(tài)分析(Staticanddynamicanalysis)，定理證明(Theoremproving)，實時系統(tǒng)的任務調度分析(Schedulabilityanalysisforreal-timesystems)。
申請難度：國際學生申請最熱衷的方向。錄取的名額較多，招生量較大，拿到全獎的比例和工科其他專業(yè)比較低（因為就業(yè)），但在CS里也并不屬于難拿全獎的一個方向，競爭激烈程度一般。通常這個方向研一入學時funding不多，但第二年后的錢就會比較充裕。
6、數(shù)據庫與信息系統(tǒng)
DatabaseandInformationSystems
包括以下研究內容：
數(shù)據庫(Database)
數(shù)據模型，數(shù)據查詢、集成，各種數(shù)據庫系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)等。
數(shù)據挖掘(DataMining)
從數(shù)據中提取模式的處理過程。它在很多領域有廣泛的應用，如市場營銷、監(jiān)測、入侵檢測和科學發(fā)現(xiàn)。數(shù)據挖掘和機器學習很相關，但是數(shù)據挖掘更關注實際應用。
信息檢索(InformationRetrieval)
研究如何提取各種媒體(文本、音頻、視頻等，目前的研究以文本居多)中的信息，同時還搜索與之關聯(lián)的數(shù)據庫和萬維網。
自然語言處理(Naturallanguageprocessing)
構建一種可以分析、理解和生成自然語言的計算機系統(tǒng)。研究課題包含自動摘要(automaticsummarization)，語篇分析(discourseanalysis)，機器翻譯(machinetranslation)，命名實體識別(namedentityrecognition)，自然語言生成(naturallanguagegeneration)和語音識別(speechrecognition)等。
7、圖形學與多媒體 GraphicsandMultimedia
計算機圖形學主要研究內容就是研究如何在計算機中表示圖形、及利用計算機進行圖形的計算、處理和顯示的相關原理與算法。研究包含對自然景象的建模和動畫生成(modelingandanimationofnaturalphenomena)，計算拓撲學(computationaltopology)，圖形硬件的使用(graphicshardwareutilization)，渲染(rendering)，網格處理和簡化(meshprocessingandsimplification)，形狀建模(shapemodeling)，曲面參數(shù)化(surfaceparameterization)和可視化處理(visibilityprocessing)等。利用計算機圖形學和圖像處理技術，將數(shù)據轉換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互處理的理論、方法和技術。它涉及到計算機圖形學、圖像處理、計算機視覺、計算機輔助設計等多個領域，成為研究數(shù)據表示、數(shù)據處理、決策分析等一系列問題的綜合技術。
多媒體研究包括圖像處理(imageprocessing)，視頻處理(videoprocessing)，音頻分析(audioanalysis)，文本檢索和理解(textretrievalandunderstanding)，數(shù)據挖掘和分析，以及數(shù)據融合(datafusion)。
申請難度：申請這個方向，需要掌握計算機制圖，計算機成像的一些基本工具及原理，但這通常往往不足以滿足錄取的要求，因為這種應用性極強的方向更多的強調經驗,所以本科學生要謹慎選擇!
8、人機交互
Human-ComputerInteraction(HCI)
HCI主要研究人和計算機之間的交互。它通常被認為是計算機科學、行為科學、設計及其他相關領域研究的交叉學科。研究關于設計、評價和實現(xiàn)供人們使用的交互計算系統(tǒng)及有關這些現(xiàn)象。
研究課題包括：
上下文感知計算(Context-awarecomputing)
行為分析，智能空間(SmartSpaces)，定位感知系統(tǒng)(Location-awaresystems)，隱私技術。
感知人機界面(PerceptualInterfaces)
基于視覺的界面(Vision-basedinterfaces)，語音和話語界面(speechanddiscourseinterfaces)。
協(xié)同和學習(CollaborationandLearning)
基于模式的編輯工具(Pattern-basedauthoringtools)，ESL(Englishasasecondlanguage)學習，群組協(xié)同技術(groupcollaborationtechnologies)，包含按地理分布的遠程沉浸協(xié)同(geographicallydistributedtele-immersivecollaboration)
驗光和人的視覺模擬
(OptometryandHumanVisionSimulation)：計算機輔助的角膜建模和可視化，醫(yī)學成像(medicalimaging)，手術仿真的虛擬環(huán)境(virtualenvironmentsforsurgicalsimulation)，仿真渲染(visionrealisticrendering)。
申請難度：人機交互技術的申請熱度隨著這個在業(yè)界的關注度提升而漸漸升溫，但該方向對于申請者的背景要求同樣很高，多數(shù)錄取者也是具備研究生學位。因此對于本科畢業(yè)的學生來講申請這個方向的難度也是相當大的!
9、科學計算
ScientificComputing
科學計算主要是研究構建數(shù)學模型(mathematicalmodels)和數(shù)值解法(numericalsolution)，并用計算機來分析和解決科學、社會科學以及工程問題。
研究課題包含：
并行計算(Parallelcomputing)
并行計算語言和并行算法。
自動性能調整(AutomaticPerformanceTuning)
Automaticgenerationofoptimizedimplementationsofcomputationalandcommunicationkernels。
網格剖分(Meshgeneration)
自動生成三角網格(triangulatedmeshes)來表示物理和計算區(qū)域。
矩陣計算(Matrixcomputations)
設計高效的矩陣計算算法和軟件。
浮點數(shù)(Floatingpoint)
可擴展的精度算術(Extendedprecisionarithmetic)，可靠的浮點數(shù)標準(Reliablefloatingpointstandards)，浮點數(shù)標準的體系和執(zhí)行時間實現(xiàn)(Architecturalandruntimeimplicationsoffloatingpointstandards)，浮點數(shù)標準的編程語言實現(xiàn)。
計算機代數(shù)(ComputerAlgebra)
符號數(shù)學計算方法。
申請難度：該方向的申請一直是不溫不火的局面，由于這個方向偏基礎所以大多數(shù)申請者考慮到今后就業(yè)的問題而放棄了他，也因為這個方向的資金相對較少，所以不被大多數(shù)人所關注，只是本科從事該方向學習的學生是申請這個方向的主流。歷年AD出一些,OFFER相對較少!算法是屬于計算機理論里的了，基本屬于計算機里的基礎學科，任何的計算機相關的專業(yè)基本上都會用到這個部分，所以相對申獎也比較容易。
10、信息安全
InformationSecurity
課題包含：
密碼學(Cryptology)
密碼學理論(cryptographytheory)，新的密碼學系統(tǒng)開發(fā)(developmentofnewcrypographicsystems)，密碼分析學(cryptanalysis)，協(xié)議開發(fā)，應用密碼學，量子計算(quantumcomputation)。
隱私(Privacy)
無線傳感器網絡的隱私，RFID系統(tǒng)的隱私，數(shù)據庫的隱私問題，基于網絡的應用的隱私。
軟件安全(Softwaresecurity)
開發(fā)編程語言和計算機安全之間的相互影響。
一致性和完整性(Identityandintegrity)
預防“網絡釣魚”和攻擊。
網絡安全(Networksecurity)
網絡安全檢測(networksecuritymonitoring)和入侵防御(intrusionprevention)。
申請難度：美國國內的熱門方向之一，貌似美國對于與信息技術掛鉤的學科都是更多的開放給國內學生，國內學生也是非常熱衷這些方向，除這個專業(yè)外像，信息系統(tǒng)，信息安全技術，信息恢復，數(shù)據庫方面國際學生申請的情況非常慘烈，有限的名額使得國際學生很無奈!其實如果你在這些方面有所專長，還是可以嘗試的，不過如果今后想在美國學校接觸過于深入的課題或者方向的話恐怕機會很少!
11、軟件工程
SoftwareEngineering
主要研究開發(fā)大規(guī)模軟件系統(tǒng)的原理和技術。
12、生物信息學和計算生物學
BioinformaticsandComputationalBiology
研究高效魯棒的生物計算模擬算法，以及應用數(shù)據挖掘，機器學習，自然語言處理和信息檢索等方法來分析和挖掘各類生物數(shù)據。
主研究課題包括：
生物信息學
Bioinformatic
比較基因組學(Comparativegenomics)，遺傳分析(Geneticanalysis)，系統(tǒng)發(fā)育(Phylogenetics)，分子進化建模(Molecularevolutionarymodeling)，基因調控網絡(Generegulatorynetworks)。
蜂窩系統(tǒng)
Cellularsystems
蛋白質結構建模(Proteinstructuremodeling)，基因調控網(Generegulatorynetworks)，合成生物學(Syntheticbiology)，Computationalsystemsbiology，細胞信號傳導通路，傳輸和代謝，自組裝系統(tǒng)(Self-assemblingsystems)。
神經系統(tǒng)
Neuralsystems
生物醫(yī)學系統(tǒng)
Biomedicalsystems
傳感器，健康服務系統(tǒng)，生理模型，醫(yī)學圖像和生物圖像分析。具體而言，生物信息學作為一門新的學科領域，它是把基因組DNA序列信息分析作為源頭，在獲得蛋白質編碼區(qū)的信息后進行蛋白質空間結構模擬和預測，然后依據特定蛋白質的功能進行必要的藥物設計?；蚪M信息學,蛋白質空間結構模擬以及藥物設計構成了生物信息學的3個重要組成部分。
申請難度：對于這個方向的選擇大家一定要謹慎，首先這個專業(yè)對于學生背景的選擇很特殊，有的時候需要計算機背景的學生，有的時候需要生物學背景的學生，所以除非大家在這兩個方面都具備非常強的實力，可以放手一拼，否則不如考慮申請純CS的其他專業(yè)，申請這個方向需主要具備數(shù)學、信息學、統(tǒng)計、計算機科學、化學和生化方面的知識!或者綜合知識，一般來說本科生很難達到這種要求!
13、計算機教育
ComputersandEducation
本領域研究如何教授計算機科學以及如何將計算機應用到教育中。這部分內容比較寬泛。
14、計算機工程 ComputerEngineering
主要研究計算機處理器、多處理器通訊設計、網絡設計和存儲器體系，著重于硬件設計以及與軟件和操作系統(tǒng)的交互的性能。計算機工程以電子計算機技術的應用層面為主，而較少應用自然學科中的數(shù)學、統(tǒng)計以及物理理論。
申請難度：絕大多數(shù)的美國學校的EE和計算機工程是合并在一起的，從專業(yè)學習上看，雖然研究生最后獲得學位有EE和CE之分，但是有許多研究方向的跨學科性是非常強的。對申請者的研究背景或實踐經驗更注重。
15、計算科學 ComputationalScience
申請難度：較偏理論，競爭不象軟件工程那樣激烈，無論是拿錄取，還是申獎學金，在CS里都屬于較容易的方向。如果有較好的數(shù)學背景，和一定的研究經歷，申請起來會占優(yōu)勢。
16、管理信息系統(tǒng) ManagementInformationSystem
MIS，作為一門跨學科新興專業(yè)，其主要任務是最大限度的利用現(xiàn)代計算機及網絡通訊技術加強企業(yè)信息管理，通過對企業(yè)擁有的人力、物力、財力、設備、技術等資源的調查了解，建立正確的數(shù)據，加工處理并編制成各種信息資料及時提供給管理人員，以便進行正確的決策，不斷提高企業(yè)的管理水平和經濟效益。
申請難度：此方向設置MASTER課程相對PHD少。申請時要注意，因涉及到管理，所以很多管院也開設了此方向，更多偏向于管理,CS下的這個方向仍然是主終于技術，如果CS下MIS出身的想改行去管院讀MIS的話也有不錯的優(yōu)勢，曾經有人拿到過MBA下MIS的MASTER半獎錄取。
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