加州大学伯克利分校是如何培养计算机学生的

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加州大学伯克利分校电子工程和计算机科学系(EECS)是世界知名的院系，计算机领域在2020 USNews排名第一。EECS的使命是教育、创新和服务社会。自创建以来，为社会培养了大批人才，诞生7位图灵奖得主。EECS认为，其成功的背后，是强大的合作传统、与工业界紧密联系和互助的文化。

像这样的顶尖大学，本文无法面面俱到，而是从计算机专业培养入手，结合课程、研究中心实验室等角度总结其培养学生的特点，为CS领域或想转行CS的小伙伴提供可借鉴的方法和参考。

课程

命名约定

课程采用编号+课程名表示，比如很出名的CS 61A: The Structure & Interpretation of Computer Programs，61A是课程的编号，字母A表示系列（下面会介绍），后面跟着名字。关于编号有如下约定：

• 0xy (e.g., 16, 61, 70) - lower-division courses，默认0是省略的，表示核心课程
• 1xy (e.g. 105) - upper-division courses，高阶课程
• 15x - Computer Architecture，计算机体系结构类课程
• 16x - Software，软件类课程
• 17x - CS Theory，计算机理论类课程
• 18x - CS Applications，计算机应用类课程
• 11x - Electromagnetics/Optics，电磁学或光学类课程
• 12x - Information Processing and Communication，信息处理和通信类课程
• 13x - Physical Electronics，物理电子类课程
• 14x - Integrated Circuits and Embedded Systems，集成电路和嵌入式系统类课程
• 19x - Special Topics, Directed Studies，特殊主题课程，指导学习

不同编号序列按照如下约定：

• 1xy，1开头为本科课程
• 2xyA is the mezzanine-level course room-shared with 1xy，和1xy课程共享教室，但内容层次更高
• 2xyB，研究生课程
• 2xyC, 2xyD...，2xy后面跟C、D...表示后续课程

从上面可以总结出，0xy是核心课程，1xy是本科课程，2xy是研究生课程。总体分为EE和CS两大类，层次分明。

0xy核心课程

核心课程：

• CS61A 计算机程序的构造和解释
• CS61B 数据结构
• CS61C 计算机结构
• CS70 离散数学和概率论

0xy系列课程重点培养学生的计算机基础、计算机科学素养和数学能力。

1xy本科生课程

本科生CS课程：

• CS 161 计算机安全
• CS 162 操作系统与系统编程
• CS 164 编程语言与编译器
• CS 169 软件工程
• CS 170 高效算法与难题
• CS 172 可计算性与复杂性
• CS 174 组合数学与离散概率
• CS 182 设计、可视化和理解深度神经网络
• CS 186 数据库系统概论
• CS 188 人工智能导论
• CS 189 机器学习导论
• CS C191 量子信息科学与技术

面向本科生的1xy系列课程和0xy系列核心课程有明显区别，0xy是核心基础课，1xy则针对CS不同方向开课。

2xy研究生课程

研究生CS课程：

• CS 252 研究生计算机体系结构
• CS 261 计算机系统安全
• CS 261A 因特网与网络安全
• CS 262A 计算机系统高级主题
• CS 262B 计算机系统高级主题，对262A的延续，高级话题一门课讲不完...
• CS 263 编程语言设计
• CS 264 编程语言实现
• CS 265 编译器优化与代码生成
• CS 268 计算机网络
• CS 270 组合算法与数据结构
• CS 285 Deep Reinforcement Learning, Decision Making, and Control
• CS 286A 数据库系统导论
• CS 286B 数据库系统实现
• CS 288 自然语言处理
• CS 289A 机器学习导论
• CS 294-162 机器学习系统
• CS 298-015 BAIR First-year Proseminar
• CS 299 个人研究

2xy系列是面向研究生的课程，部分课程名和本科课程相同，为了区别会在前面加上Graduate（研究生）或Advanced Topics（高级主题），比如CS 252. Graduate Computer Architecture。为了培养研究生论文阅读、交流讨论等能力，还开设了研讨会课程（CS 298-015 BAIR First-year Proseminar）。

课程总结

下图是笔者总结的CS课程架构图，可以看到特点鲜明：分类合理、层次分明、层层递进。红色部分是核心课程，也是其它课程的基础，然后将课程分为软件、硬件、理论、应用等方向。有些课程本科和研究生阶段都会开设，但研究生课程偏向高级主题、注重研究。

ucb cs课程体系

EECS信息化程度很高，上文提到的课程都有对应的官网资源，读者可以浏览EECS Course WEB Sites选择自己感兴趣的课程。

培养方案

本科

伯克利是公立大学，招收的学生数量比哈佛、斯坦福要多很多，因此对于本科生来说有三个特点：宽进严出、竞争激烈和丰富多彩。在学位上，CS方向为本科生主要提供两个选择：

• 由文理学院（Letters & Science）提供的CS专业项目，毕业后授予Bachelor of Arts
• 由工学院（College of Engineering）提供的EECS专业项目，毕业后授予Bachelor of Science

两个学位CS课程内容是一样的，不同点在于选修课上，文理学院提供更丰富的课程选择，工学院的选修课侧重EECS领域。想修双学位可以选择前者，希望专注于计算机、STEAM选择后者，详情参考EECS/CS Program Comparison Chart。

研究生

伯克利的研究生有两种，面向工业(Industry-Oriented Degree Programs)和面向研究(Research-Oriented Degree Programs)，类似国内的专业/工程硕士和学术硕士。

专业硕士有两个培养方案：

1. Master of Engineering(M.Eng.)：工程硕士，教授毕业后进入工业界所需的技能，重点培养学生的技术基础和领导力。主要计算机相关课程是Data Science and Systems和Visual Computing and Computer Graphics，学制为1年。
2. 5th Year M.S. Program：和M.Eng.类似，不过该项目只面向UC Berkeley自己的CS本科生，和国内的本硕连读类似。

研究型硕士有三个培养方案：

1. Master of Science：学制为2年，是比较小的研究型项目，读完后可以申请博士或者进入工业界做研发。
2. Doctor of Philosophy：博士项目，培养学术人才，学制本科生要读5-6年，硕士读要3-5年。
3. Both (M.S./Ph.D.)：硕博连读，学制5-6年。

研究型项目着重培养学生的研究能力和教学能力，页面Graduate Research Program Admissions详细列出了研究型CS(Computer Science)专业主要研究方向：

• Artificial Intelligence (AI)
• Operating Systems & Networking (OSNT)
• Database Management Systems (DBMS)
• Graphics (GR)
• Human-Computer Interaction (HCI)
• Programming Systems (PS)
• Scientific Computing (SCI)
• Security (SEC)
• Theory (THY)
• Education (EDUC)

每个研究领域都有详细的介绍，并且列出了主要研究者、开设的课程等，方便学生了解和选择。

硬件条件

地理位置

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UCB地理位置优越，地处湾区（Bay Aarea），附近比较出名的城市还有旧金山，奥克兰，硅谷等。硅谷大量的创业公司和科技公司为学生实习提供的便利。也为伯克利与工业界紧密合作提供了条件。

图书馆

伯克利图书馆系统包括三个主要图书馆、18个学科专业图书馆和11个具有特殊藏书的附属图书馆，藏书超过1000万册，北美地区排名第四。在校园里，平均每步行5分钟，都会遇到一个图书馆。

研究中心和实验室

由于EECS是两个体系，所以研究中心和实验室大方向上包括EE方向和CS方向，这里主要讲CS方向，说两个业界出名的实验室。

伯克利人工智能研究实验室（BAIR），开发Caffe和PyTorch的大神贾扬清就来自这个实验室。该研究中心包含约30名教师和超过200名研究生、博士后。研究领域包括计算机视觉、机器学习、自然语言处理、规划和机器人。该中心开发了很多业界出名的工具，包括大数据处理框架Spark中的GraphX、CycleGAN等，详细页面见BAIR SOFTWARE。

RISELab，该实验室前身是AMPLab，两者都是为期5年的针对特定主题的实验室。AMPLab研究周期为2011-2016，为业界贡献了Mesos集群管理框架、Spark大数据引擎、Alluxio虚拟分布式存储等知名框架，为行业作出卓越贡献。新的5年研究项目由RISELab承担，RISELab实验室研究领域聚焦在Real-time Intelligence with Secure Explainable decisions，即开发实时、智能、安全、可解释的决策系统，围绕这一理念，RISELab已经研究开发了Ray、Clipper、confluo等软件，并开源的。Ray已经在很多公司开始使用，国内知名科技金融公司蚂蚁金服就在使用。

伯克利EECS的研究中心非常多，这里只列举两个，详细信息请浏览EECS-Research Centers and Labs。从这两个实验室可以一窥伯克利CS研究生的培养方式：学生会在导师所在实验室做研究，和工业界保持紧密的联系与合作。好的软件会和业界分享，在GitHub上开放源代码，与各界共同开发。

总结

在本科阶段，伯克利EECS很重视学生的基础知识，课程理论与实践相结合，课程的Project有难度需要编写很多代码，以培养学生的计算机科学思维为主，编程能力为辅。研究生阶段，重点培养学生的研究能力、教学能力，学生通过参加学术会议、开源项目等和学术界、工业界保持紧密的联系。

伯克利对于学生的培养方案是值得我们借鉴和学习的，但因人而异，以笔者个人经验来说，给出以下不成熟的建议：

1. 在CS领域，计算机基础知识至关重要！
2. 对于想转专业到计算机的本科学生：
   1. 可以学习CS的核心课程CS 61A 61B打基础
   2. 然后学习一门语言课（推荐Python，适合初学者）
   3. 再学习OS、Network等课程
   4. 最后要重视实践，多编写代码和参与开源项目
   5. 接着去找实习在公司中锻炼自己，最后应该可以找到一个满意的工作
3. 本身就是CS专业的本科生：CS专业应该具备相关知识了，这时可以根据自己感兴趣的CS课程
4. 工作1-3年的程序员：工作和实际编程中可以发现自己的不足，针对不足选择相关课程重点加强
5. 其它情况超出笔者的能力和经验了，可以结合本文自行决定

References

• 伯克利加州大学计算机专业课程简介
• 转专业在Berkeley上的CS课
• 加州伯克利大学计算机系是如何培养计算机人才的？
• 在加州大学伯克利分校（UC Berkeley）学习计算机是怎样的体验？
• 2020最新世界大学排名
• 《大学之路》 吴军