習(xí)近平總書(shū)記指出，我們對(duì)高等教育的需要比以往任何時(shí)候都更加迫切，對(duì)科學(xué)知識(shí)和卓越人才的渴求比以往任何時(shí)候都更加強(qiáng)烈。鐘登華院士認(rèn)為，新工科是基于國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新形勢(shì)、立德樹(shù)人新要求而提出的我國(guó)工程教育改革方向。面對(duì)第四次工業(yè)革命，新工科應(yīng)該積極應(yīng)對(duì)變化，引領(lǐng)創(chuàng)新，探索不斷變化背景下的工程教育新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系。新工科教育的最終目的是培養(yǎng)能適應(yīng)和引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展的創(chuàng)新型工程人才。
多學(xué)科交叉融合將成為未來(lái)工程發(fā)展的顯著趨勢(shì)，復(fù)雜性是現(xiàn)代工程問(wèn)題的本質(zhì)特征，綠色化、信息化和智能化將對(duì)未來(lái)工程產(chǎn)生十分重要的影響，倫理問(wèn)題將成為未來(lái)工程發(fā)展必須高度重視的內(nèi)容。在大數(shù)據(jù)時(shí)代催生的巨量人才缺口背景下，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能、智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，它們屬于典型的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科交叉融合的新興工科專業(yè)。
圖靈獎(jiǎng)得主吉姆·格雷(Jim Gray)將科學(xué)研究分為實(shí)驗(yàn)、理論、計(jì)算和數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)四類范式。作為新工科專業(yè)的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)集多范式于一身。信息技術(shù)新工科產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟發(fā)布的《數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)建設(shè)方案（建議稿）》的培養(yǎng)目標(biāo)中要求學(xué)生掌握面向數(shù)據(jù)應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及應(yīng)用領(lǐng)域?qū)W科的基礎(chǔ)理論和方法，并能利用統(tǒng)計(jì)建模和機(jī)器學(xué)習(xí)的基本理論、方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和產(chǎn)品化開(kāi)發(fā)。
在大數(shù)據(jù)時(shí)代，計(jì)算統(tǒng)計(jì)(Computational Statistics)正是由以計(jì)算密集為特征的統(tǒng)計(jì)方法及其支持理論所構(gòu)成的一門(mén)學(xué)科，它融合了多學(xué)科交叉融合的領(lǐng)域，通常包含科學(xué)計(jì)算中的數(shù)值計(jì)算和統(tǒng)計(jì)計(jì)算的理論與算法等，將數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算科學(xué)等完美融合，已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)科學(xué)的重要支柱。
在數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能、智能科學(xué)與技術(shù)等新工科專業(yè)開(kāi)設(shè)計(jì)算統(tǒng)計(jì)課程，對(duì)于支撐復(fù)合型專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)十分重要。但是，面臨的最大問(wèn)題是無(wú)法找到適合培養(yǎng)目標(biāo)的計(jì)算統(tǒng)計(jì)課程教材。國(guó)外的《計(jì)算統(tǒng)計(jì)》和《統(tǒng)計(jì)計(jì)算：使用R》教材主要面向統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的學(xué)生，大多使用MATLAB程序或R程序，翻譯教材也比較難懂。
國(guó)內(nèi)的《數(shù)值分析》和《計(jì)算方法》等教材，對(duì)于數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)非常重要。從國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀和以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)看，學(xué)生普遍認(rèn)為這些教材理論性太強(qiáng)，對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高，學(xué)起來(lái)比較吃力。較多例題和習(xí)題偏推導(dǎo)，還有些數(shù)字特別復(fù)雜的計(jì)算題，不利于學(xué)生鞏固知識(shí)。《數(shù)值分析》教材側(cè)重代數(shù)數(shù)值算法，缺少統(tǒng)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，這對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)及其數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析課程的作用有限。《數(shù)值分析》類教材中的案例以及單一的教學(xué)模式也無(wú)法適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)的需求。
本書(shū)借鑒了國(guó)內(nèi)外經(jīng)典教材中的相關(guān)內(nèi)容，吸收了較新的高級(jí)統(tǒng)計(jì)和優(yōu)化方法，采用通俗易懂的語(yǔ)言由淺入深地介紹統(tǒng)計(jì)計(jì)算和計(jì)算統(tǒng)計(jì)中的理論方法，有利于學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維、計(jì)算思維與科學(xué)計(jì)算能力的養(yǎng)成。本書(shū)具有鮮明的理論與應(yīng)用相結(jié)合的特色，融合經(jīng)典計(jì)算方法和較新的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法，創(chuàng)設(shè)了計(jì)算統(tǒng)計(jì)在計(jì)算機(jī)中綜合應(yīng)用案例，具有很好的專業(yè)針對(duì)性。在矩陣計(jì)算中，介紹了用于網(wǎng)頁(yè)排序的PageRank計(jì)算方法。在馬爾可夫鏈蒙特卡洛方法中，介紹了自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域中的文本主題模型等。
本書(shū)由汪文義統(tǒng)稿、定稿，宋麗紅編寫(xiě)了第1～4章，汪文義編寫(xiě)了第5～8章，李佳負(fù)責(zé)校對(duì)。本書(shū)入選江西師范大學(xué)2020年度本科規(guī)劃教材立項(xiàng)，得到國(guó)家自然科學(xué)基金（62267004，62067005）和江西省普通本科高校教育教學(xué)改革研究課題理工融合、科魂匠心視域下計(jì)算統(tǒng)計(jì)課程混合式教學(xué)模式改革與實(shí)踐（JXJG��23��2��6）、混合式課程精準(zhǔn)教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)踐(JXJG��22��2��44）的資助。
本書(shū)系統(tǒng)介紹核心理論、算法與應(yīng)用，適用于計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)等專業(yè)本科生及研究生。

作者2025年1月