Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Computer Science Engineering )
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Компьютерные науки» перенаправляются сюда. Об американской корпорации см. Computer Sciences Corporation .

Выражение для чисел Чёрча в лямбда-исчисленииГрафик алгоритма быстрой сортировки
Пример компьютерной анимации, созданной с использованием захвата движенияСхема полусумматора
Информатика занимается теоретическими основами информации, алгоритмами и архитектурами ее вычислений, а также практическими методами их применения.
Информатика

Информатика - это изучение алгоритмических процессов , вычислительных машин и самих вычислений. [1] Как дисциплина, информатика охватывает широкий круг тем, от теоретических исследований алгоритмов , вычислений и информации до практических вопросов реализации вычислительных систем в аппаратном и программном обеспечении . [2] [3]

Его области можно разделить на теоретические и практические дисциплины . Например, теория вычислений касается абстрактных моделей вычислений и общих классов задач, которые могут быть решены с их помощью, в то время как компьютерная графика или вычислительная геометрия делают упор на более конкретные приложения. Алгоритмы и структуры данных называют сердцем информатики. [4] Теория языков программирования рассматривает подходы к описанию вычислительных процессов, а компьютерное программирование предполагает их использование для создания сложных систем.. Компьютерная архитектура описывает построение компьютерных компонентов и оборудования с компьютерным управлением. Искусственный интеллект направлен на синтез целенаправленных процессов, таких как решение проблем, принятие решений, адаптация к окружающей среде, планирование и обучение, присущие людям и животным. Цифровой компьютер способен моделировать различные информационные процессы . [5] Фундаментальная задача информатики - определить, что можно автоматизировать, а что нельзя. [6] Специалисты по информатике обычно сосредоточены на академических исследованиях. Премия Тьюринга считается высшей наградой в области компьютерных наук.

История [ править ]

Основная статья: История информатики
История вычислительной техники
Аппаратное обеспечение
  • Оборудование до 1960 г.
  • Оборудование с 1960-х годов по настоящее время
Программного обеспечения
  • Программного обеспечения
  • Unix
  • Бесплатное программное обеспечение и программное обеспечение с открытым исходным кодом
Информатика
  • Искусственный интеллект
  • Конструкция компилятора
  • Ранняя информатика
  • Операционные системы
  • Языки программирования
  • Выдающиеся пионеры
  • Программная инженерия
Современные концепции
  • ЦП общего назначения
  • Графический пользовательский интерфейс
  • Интернет
  • Ноутбуки
  • Персональные компьютеры
  • Видеоигры
  • Всемирная паутина
По стране
  • Болгария
  • Польша
  • Румыния
  • Советский блок
  • Советский союз
  • Югославия
Хронология вычислений
  • до 1950 г.
  • 1950–1979
  • 1980–1989
  • 1990–1999
  • 2000–2009
  • 2010–2019 гг.
  • 2020–2029 гг.
  • больше сроков ...
Глоссарий информатики
  • Категория Категория
  • v
  • т
  • е
Чарльз Бэббидж , которого иногда называют «отцом компьютеров». [7]
Ада Лавлейс опубликовала первый алгоритм, предназначенный для обработки на компьютере. [8]

Самые ранние основы того, что впоследствии станет информатикой, возникли еще до изобретения современного цифрового компьютера . Машины для вычисления фиксированных числовых задач, такие как счеты , существуют с древних времен, помогая в вычислениях, таких как умножение и деление. Алгоритмы для выполнения вычислений существовали с древних времен, еще до развития сложного вычислительного оборудования.

Вильгельм Шикард спроектировал и построил первый рабочий механический калькулятор в 1623 году. [9] В 1673 году Готфрид Лейбниц продемонстрировал цифровой механический калькулятор, названный ступенчатым счетчиком . [10] Лейбница можно считать первым компьютерным ученым и теоретиком информации, среди прочего, по документированию двоичной системы счисления. В 1820 году Томас де Кольмар основал индустрию механических калькуляторов [примечание 1], когда он изобрел свой упрощенный арифмометр , первую вычислительную машину, достаточно прочную и надежную для повседневного использования в офисе.Чарльз Бэббидж начал разработку первого автоматического механического калькулятора , своей разностной машины , в 1822 году, что в конечном итоге дало ему идею первого программируемого механического калькулятора , его аналитической машины . [11] Он начал разработку этой машины в 1834 году, и «менее чем за два года он набросал многие характерные черты современного компьютера». [12] «Решающим шагом стало внедрение системы перфокарт, созданной на основе жаккардового ткацкого станка » [12], что сделало ее бесконечно программируемой. [заметка 2]В 1843 году во время перевода французской статьи об аналитической машине Ада Лавлейс написала в одной из многих заметок, которые она включила, алгоритм вычисления чисел Бернулли , который считается первым опубликованным алгоритмом, когда-либо специально разработанным для реализации. на компьютере. [13] Примерно в 1885 году Герман Холлерит изобрел табулятор , который использовал перфокарты для обработки статистической информации; со временем его компания стала частью IBM . Вслед за Бэббиджем, хотя и не подозревая о его более ранних работах, Перси Ладгейт в 1909 году опубликовал [14]2-я из двух единственных в истории конструкций механических аналитических двигателей. В 1937 году, через сто лет после несбыточной мечты Бэббиджа, Говард Эйкен убедил IBM, которая производила все виды оборудования для перфокарт, а также занималась производством калькуляторов [15], разработать свой гигантский программируемый калькулятор ASCC / Harvard Mark I , основанный на на аналитической машине Бэббиджа, которая сама использовала карты и центральный вычислительный блок. Когда машина была закончена, некоторые провозгласили ее «сбывшейся мечтой Бэббиджа». [16]

В 1940-х годах, с развитием новых и более мощных вычислительных машин, таких как компьютер Атанасова – Берри и ENIAC , термин компьютер стал относиться к машинам, а не к их человеческим предшественникам. [17] Когда стало ясно, что компьютеры можно использовать не только для математических вычислений, область информатики расширилась и стала изучать вычисления в целом. В 1945 году IBM основала Лабораторию научных вычислений Уотсона в Колумбийском университете в Нью-Йорке.. Отреставрированный дом братства на Вест-Сайде Манхэттена был первой лабораторией IBM, посвященной чистой науке. Лаборатория является предшественником исследовательского подразделения IBM, которое сегодня управляет исследовательскими центрами по всему миру. [18] В конечном счете, тесные отношения между IBM и университетом сыграли важную роль в появлении новой научной дисциплины: Колумбия предложила один из первых академических зачетных курсов по информатике в 1946 году. [19] Компьютерные науки начали развиваться. как отдельная академическая дисциплина в 1950-х и начале 1960-х годов. [20] [21] Первая в мире программа по информатике, Кембриджский диплом по информатике , началась в Кембриджском университете. Компьютерная лаборатория в 1953 году. Первый факультет информатики в Соединенных Штатах был сформирован в Университете Пердью в 1962 году. [22] С тех пор, как стали доступны практические компьютеры, многие приложения вычислений стали самостоятельными областями изучения.

Смотрите также: История вычислительной техники и История информатики.

Этимология [ править ]

Смотрите также: информатика § этимология

Хотя впервые предложено в 1956 год [23] термин «информатика» появится в 1959 году статьи в связи с АКМ , [24] , в котором Луи Фейн выступает за создание школы Graduate в компьютерных науках По аналогии с созданием Гарварда Business School в 1921 году [25], оправдывая свое название тем, что, как и наука об управлении , предмет носит прикладной и междисциплинарный характер, имея при этом характеристики, типичные для академической дисциплины. [24] Его усилия, а также усилия других, таких как численный аналитик Джордж Форсайт, были вознаграждены: университеты начали создавать такие кафедры, начиная с Purdue в 1962 году. [26] Несмотря на свое название, значительная часть компьютерных наук не связана с изучением самих компьютеров. По этой причине было предложено несколько альтернативных названий. [27] Некоторые факультеты крупных университетов предпочитают термин « информатика» , чтобы подчеркнуть именно эту разницу. Датский ученый Питер Naur предложил термин datalogy , [28]чтобы отразить тот факт, что научная дисциплина вращается вокруг данных и обработки данных, не обязательно с использованием компьютеров. Первым научным учреждением, использовавшим этот термин, был факультет даталогии Копенгагенского университета, основанный в 1969 году, и Питер Наур был первым профессором в области даталогии. Термин используется в основном в скандинавских странах. Альтернативный термин, также предложенный Науром, - наука о данных ; теперь это используется для мультидисциплинарной области анализа данных, включая статистику и базы данных.

На заре информатики ряд терминов для практиков в области вычислений был предложен в Коммуникациях ACM - тюрингинер , туролог , человек по блок- схемам , прикладной метаматематик и прикладной эпистемолог . [29] Три месяца спустя в том же журнале был предложен комптолог , а в следующем году - гиполог . [30] Также был предложен термин « вычислительная техника ». [31] В Европе часто используются термины, полученные из сокращенных переводов выражения «автоматическая информация» (например, «informazione automatica» на итальянском языке) или «информация и математика», например, informatique (французский), Informatik (немецкий), informatica (итальянский, голландский ), INFORMÁTICA (испанский, португальский), информатика ( славянские языки и венгерский ) или pliroforiki ( πληροφορική , что означает , информатика) в греческом . Подобные слова были приняты и в Великобритании (например, в Школе информатики Эдинбургского университета ). [32] «В США, однако, информатика связана с прикладными вычислениями или вычислениями в контексте другой области». [33]

Фольклорная цитата, которую часто приписывают - но почти наверняка не впервые сформулировал - Эдсгер Дейкстра , утверждает, что «информатика - это не больше компьютеры, чем астрономия - телескопы». [примечание 3] Проектирование и развертывание компьютеров и компьютерных систем обычно считается областью дисциплин, отличных от информатики. Например, изучение компьютерного оборудования обычно считается частью компьютерной инженерии , а изучение коммерческих компьютерных систем и их развертывания часто называют информационными технологиями или информационными системами.. Тем не менее, между различными компьютерными дисциплинами произошло много взаимного обогащения идеями. Исследования в области компьютерных наук также часто пересекаются с другими дисциплинами, такими как философия, когнитивная наука , лингвистика , математика , физика , биология , науки о Земле , статистика и логика .

Некоторые считают, что информатика имеет гораздо более тесную связь с математикой, чем многие научные дисциплины, при этом некоторые наблюдатели говорят, что вычисления - это математическая наука. [20] Ранняя информатика находилась под сильным влиянием работы математиков, таких как Курт Гёдель , Алан Тьюринг , Джон фон Нейман , Роза Петер и Алонзо Черч, и между этими двумя областями по-прежнему происходит полезный обмен идеями в таких областях, как математика. логика , теория категорий , теория доменов , и алгебра . [23]

Отношения между компьютерными науками и программной инженерией - спорный вопрос, который еще больше усугубляется спорами о том, что означает термин «программная инженерия» и как определяется информатика. [34] Дэвид Парнас , опираясь на взаимосвязь между другими инженерными и научными дисциплинами, заявил, что основное внимание информатики уделяется изучению свойств вычислений в целом, в то время как основное внимание программной инженерии уделяется проектированию конкретных вычислений. для достижения практических целей, сделав две отдельные, но взаимодополняющие дисциплины. [35]

Академические, политические и финансовые аспекты информатики, как правило, зависят от того, сформирован ли факультет с упором на математику или с упором на инженерное дело. Факультеты информатики, специализирующиеся на математике и числовой ориентации, рассматривают возможность согласования с вычислительной наукой . Оба типа отделов, как правило, прилагают усилия, чтобы объединить область обучения, если не во всех исследованиях.

Философия [ править ]

Основная статья: Философия информатики

Ряд ученых-информатиков выступили за различие трех отдельных парадигм в компьютерных науках. Питер Вегнер утверждал, что эти парадигмы - это наука, технология и математика. [36] Рабочая группа Питера Деннинга утверждала, что это теория, абстракция (моделирование) и дизайн. [37] Амнон Х. Иден описал их как «рационалистическую парадигму» (которая рассматривает информатику как раздел математики, преобладающий в теоретической информатике и в основном использующий дедуктивные рассуждения.), «технократическая парадигма» (которая может быть найдена в инженерных подходах, наиболее заметно в разработке программного обеспечения) и «научная парадигма» (которая подходит к компьютерным артефактам с эмпирической точки зрения естественных наук , идентифицируемых в некоторых отраслях искусственного интеллект ). [38] Информатика фокусируется на методах, связанных с проектированием, спецификацией, программированием, проверкой, реализацией и тестированием компьютерных систем, созданных человеком. [39]

Поля [ править ]

Информатика - это не больше компьютеров, чем астрономия - телескопы.

-  Эдсгер Дейкстра
Дополнительная информация: Очерк информатики

Как дисциплина, информатика охватывает широкий круг тем, от теоретических исследований алгоритмов и ограничений вычислений до практических вопросов реализации вычислительных систем в аппаратном и программном обеспечении. [40] [41] CSAB , ранее называвшаяся Советом по аккредитации компьютерных наук, в который входят представители Ассоциации вычислительной техники (ACM) и IEEE Computer Society (IEEE CS) [42], определяет четыре области, которые она считает важны для дисциплины информатики: теория вычислений , алгоритмы и структуры данных , методология и языки программирования , а такжекомпьютерные элементы и архитектура . В дополнение к этим четырем областям CSAB также определяет такие области, как разработка программного обеспечения, искусственный интеллект, компьютерные сети и связь, системы баз данных, параллельные вычисления, распределенные вычисления, взаимодействие человека с компьютером, компьютерная графика, операционные системы, а также числовые и символьные вычисления как являются важными областями информатики. [40]

Теоретическая информатика [ править ]

Основная статья: Теоретическая информатика

Теоретическая информатика является математической и абстрактной по духу, но ее мотивация основана на практических и повседневных вычислениях. Его цель - понять природу вычислений и, как следствие этого понимания, предоставить более эффективные методологии.

Теория вычислений [ править ]

Основная статья: Теория вычислений

По словам Питера Деннинга , фундаментальный вопрос, лежащий в основе информатики, заключается в следующем: «Что можно автоматизировать?» [20] Теория вычислений сосредоточена на ответах на фундаментальные вопросы о том, что можно вычислить и какое количество ресурсов требуется для выполнения этих вычислений. Пытаясь ответить на первый вопрос, теория вычислимости исследует, какие вычислительные задачи разрешимы на различных теоретических моделях вычислений . Второй вопрос решается с помощью теории сложности вычислений , которая изучает временные и пространственные затраты, связанные с различными подходами к решению множества вычислительных задач.

Знаменитый P = NP? Проблема, одна из задач Премии тысячелетия , [43] является открытой проблемой в теории вычислений.

Теория автоматовФормальные языкиТеория вычислимостиТеория вычислительной сложности
Модели вычисленийТеория квантовых вычисленийТеория логических схемКлеточные автоматы

Теория информации и кодирования [ править ]

Основные статьи: теория информации и теория кодирования

Теория информации, тесно связанная с вероятностью и статистикой , связана с количественной оценкой информации. Он был разработан Клодом Шенноном, чтобы найти фундаментальные ограничения на операции обработки сигналов, такие как сжатие данных, а также на надежное хранение и передачу данных. [44] Теория кодирования - это изучение свойств кодов (систем для преобразования информации из одной формы в другую) и их пригодности для конкретного приложения. Коды используются для сжатия данных , криптографии , обнаружения и исправления ошибок , а в последнее время также для сетевого кодирования.. Коды изучаются с целью разработки эффективных и надежных методов передачи данных.[45]

Теория кодированияЕмкость каналаАлгоритмическая теория информацииТеория обнаружения сигналовКолмогоровская сложность

Структуры данных и алгоритмы [ править ]

Основные статьи: Структура данных и алгоритм

Структуры данных и алгоритмы - это исследования широко используемых вычислительных методов и их вычислительной эффективности.

О ( п 2 )
Анализ алгоритмовРазработка алгоритмаСтруктуры данныхКомбинаторная оптимизацияВычислительная геометрияРандомизированные алгоритмы

Теория языков программирования и формальные методы [ править ]

Основные статьи: Теория языков программирования и формальные методы

Теория языков программирования - это раздел информатики, который занимается проектированием, реализацией, анализом, характеристикой и классификацией языков программирования и их индивидуальных особенностей . Это относится к дисциплине информатики, как зависящей от математики , программной инженерии и лингвистики , так и затрагивающих их . Это активная область исследований, в которой публикуются многочисленные специализированные академические журналы.

Формальные методы - это особый вид математически обоснованной техники для спецификации , разработки и проверки программных и аппаратных систем. [46]Использование формальных методов для проектирования программного и аппаратного обеспечения мотивировано ожиданием того, что, как и в других инженерных дисциплинах, выполнение соответствующего математического анализа может способствовать надежности и устойчивости проекта. Они образуют важную теоретическую основу для разработки программного обеспечения, особенно когда речь идет о безопасности. Формальные методы являются полезным дополнением к тестированию программного обеспечения, поскольку они помогают избежать ошибок, а также могут служить основой для тестирования. Для промышленного использования требуется поддержка инструмента. Однако высокая стоимость использования формальных методов означает, что они обычно используются только при разработке высоконадежных и жизненно важных систем , в которых безопасностьимеет первостепенное значение. Формальные методы лучше всего описать как применение довольно широкого разнообразия основ теоретической информатики , в частности логических исчислений, формальных языков , теории автоматов и семантики программ , а также систем типов и алгебраических типов данных к проблемам в спецификации программного и аппаратного обеспечения и проверка.

Формальная семантикаТеория типовДизайн компилятораЯзыки программированияФормальная проверкаАвтоматическое доказательство теорем

Компьютерные системы и вычислительные процессы [ править ]

Искусственный интеллект [ править ]

Основные статьи: Искусственный интеллект и био-вычисления

Искусственный интеллект (ИИ) направлен или требуется для синтеза целенаправленных процессов, таких как решение проблем, принятие решений, адаптация к окружающей среде, обучение и общение, присущие людям и животным. С момента своего возникновения в кибернетике и на Дартмутской конференции (1956 г.) исследования искусственного интеллекта обязательно были междисциплинарными, опираясь на такие области знаний, как прикладная математика , символическая логика , семиотика , электротехника , философия разума , нейрофизиология и социальная наука. интеллект . В народе искусственный интеллект ассоциируется с разработкой роботов, но основной областью практического применения был встраиваемый компонент в областях разработки программного обеспечения , требующих понимания вычислений. Отправной точкой в ​​конце 1940-х годов стал вопрос Алана Тьюринга «Могут ли компьютеры думать?», И этот вопрос остается фактически без ответа, хотя тест Тьюринга все еще используется для оценки результатов работы компьютеров по шкале человеческого интеллекта. Но автоматизация оценочных и прогнозных задач становится все более успешной в качестве замены человеческого мониторинга и вмешательства в области компьютерных приложений, связанных со сложными данными реального мира.

Теория вычислительного обученияКомпьютерное зрениеНейронные сетиПланирование и составление графиков
Обработка естественного языкаВычислительная теория игрЭволюционные вычисленияАвтономные вычисления
Представление и рассуждениеРаспознавание образовРобототехникаРой интеллект

Компьютерная архитектура и организация [ править ]

Основные статьи: Компьютерная архитектура , Компьютерная организация и Компьютерная инженерия

Компьютерная архитектура или цифровая компьютерная организация - это концептуальный проект и фундаментальная операционная структура компьютерной системы. Он в основном фокусируется на способе, которым центральный процессор выполняет внутреннюю работу и получает доступ к адресам в памяти. [47] Компьютерные инженеры изучают вычислительную логику и проектирование компьютерного оборудования , от отдельных компонентов процессора , микроконтроллеров , персональных компьютеров до суперкомпьютеров и встроенных систем . Термин «архитектура» в компьютерной литературе восходит к работам Лайла Р. Джонсона и Фредерика П. Брукса-младшего., сотрудники отдела организации машин в главном исследовательском центре IBM в 1959 году.

Блок обработкиМикроархитектураМногопроцессорностьДизайн процессора
Повсеместные вычисленияСистемная архитектураОперационные системыВвод, вывод
Встроенная системаВычисления в реальном времениНадежностьУстный переводчик

Параллельные, параллельные и распределенные вычисления [ править ]

Основные статьи: Параллелизм (информатика) и распределенные вычисления

Параллелизм - это свойство систем, в которых несколько вычислений выполняются одновременно и потенциально взаимодействуют друг с другом. [48] Ряд математических моделей был разработан для общих параллельных вычислений, включая сети Петри , вычисления процессов и модель параллельной машины с произвольным доступом . [49] Когда несколько компьютеров подключены к сети при использовании параллелизма, это называется распределенной системой. Компьютеры в этой распределенной системе имеют свою собственную частную память, и можно обмениваться информацией для достижения общих целей. [50]

Компьютерные сети [ править ]

Основная статья: Компьютерная сеть

Эта отрасль информатики направлена ​​на управление сетями между компьютерами по всему миру.

Компьютерная безопасность и криптография [ править ]

Основные статьи: Компьютерная безопасность и криптография

Компьютерная безопасность - это отрасль компьютерных технологий, цель которой - защитить информацию от несанкционированного доступа, нарушения или модификации, сохраняя при этом доступность и удобство использования системы для предполагаемых пользователей. Криптография - это практика и изучение сокрытия (шифрования) и, следовательно, расшифровки (дешифрования) информации. Современная криптография во многом связана с информатикой, поскольку многие алгоритмы шифрования и дешифрования основаны на их вычислительной сложности.

Базы данных и интеллектуальный анализ данных [ править ]

Основные статьи: База данных и интеллектуальный анализ данных

База данных предназначена для простой организации, хранения и извлечения больших объемов данных. Цифровые базы данных управляются с помощью систем управления базами данных для хранения, создания, обслуживания и поиска данных с помощью моделей баз данных и языков запросов . Интеллектуальный анализ данных - это процесс обнаружения закономерностей в больших наборах данных.

Компьютерная графика и визуализация [ править ]

Основная статья: Компьютерная графика (информатика)

Компьютерная графика - это исследование цифрового визуального содержания, которое включает синтез и обработку данных изображения. Исследование связано со многими другими областями информатики, включая компьютерное зрение , обработку изображений и вычислительную геометрию , и широко применяется в области специальных эффектов и видеоигр .

2D компьютерная графикаКомпьютерная анимацияРендерингСмешанная реальностьВиртуальная реальностьТвердотельное моделирование

Обработка изображения и звука [ править ]

Основная статья: Обработка информации

Информация может принимать форму изображений, звука, видео или другого мультимедиа. Биты информации могут передаваться через сигналы . Его обработка является центральным понятием информатики , европейского взгляда на вычисления , который изучает алгоритмы обработки информации независимо от типа носителя информации - электрического, механического или биологического. Эта область играет важную роль в теории информации , телекоммуникациях , информационной инженерии и, в частности, находит применение в медицинских вычислениях изображений и синтезе речи .Какова нижняя граница сложности алгоритмов быстрого преобразования Фурье ? - одна из нерешенных проблем теоретической информатики .

Алгоритмы БПФОбработка изображенийРаспознавание речиСжатие данныхВычисление медицинских изображенийСинтез речи

Прикладная информатика [ править ]

Вычислительная техника, финансы и инженерия [ править ]

Основные статьи: Вычислительные науки , Вычислительные финансы и Вычислительная инженерия

Научные вычисления (или вычислительная наука ) - это область исследования, связанная с построением математических моделей и методов количественного анализа , а также с использованием компьютеров для анализа и решения научных проблем. Основное применение научных вычислений - моделирование различных процессов, включая вычислительную гидродинамику , физические, электрические и электронные системы и схемы, а также общества и социальные ситуации (особенно военные игры) вместе с их средой обитания, среди многих других. Современные компьютеры позволяют оптимизировать такие конструкции, как целые самолеты. В конструкции электрических и электронных схем примечательны SPICE, [51]а также программное обеспечение для физической реализации новых (или модифицированных) разработок. Последний включает в себя необходимое программное обеспечение для проектирования интегральных схем . [ необходима цитата ]

Числовой анализВычислительная физикаВычислительная химияБиоинформатикаНейроинформатикаПсихоинформатикаМедицинская информатикаВычислительная инженерияВычислительное музыковедение

Социальные вычисления и взаимодействие человека с компьютером [ править ]

Основные статьи: Социальные вычисления и взаимодействие человека и компьютера

Социальные вычисления - это область, которая связана с пересечением социального поведения и вычислительных систем. Исследования взаимодействия человека с компьютером развивают теории, принципы и рекомендации для дизайнеров пользовательских интерфейсов.

Программная инженерия [ править ]

Основная статья: Программная инженерия
Смотрите также: Компьютерное программирование

Программная инженерия - это исследование проектирования, внедрения и модификации программного обеспечения, чтобы гарантировать его высокое качество, доступность, ремонтопригодность и быструю сборку. Это системный подход к разработке программного обеспечения, предполагающий применение инженерных практик к программному обеспечению. Программная инженерия занимается организацией и анализом программного обеспечения - это касается не только создания или производства нового программного обеспечения, но и его внутренней компоновки и обслуживания. Например, тестирование программного обеспечения , системная инженерия , технический долг и процессы разработки программного обеспечения .

Открытия [ править ]

Философ вычислительной техники Билл Рапапорт отметил три великих открытия компьютерных наук : [52]

  • Понимание Готфрида Вильгельма Лейбница , Джорджа Буля , Алана Тьюринга , Клода Шеннона и Сэмюэля Морса : есть только два объекта, с которыми компьютер должен иметь дело, чтобы представить «что угодно». [примечание 4]
Вся информация о любой вычислимой проблеме может быть представлена ​​с использованием только 0 и 1 (или любой другой бистабильной пары, которая может переключаться между двумя легко различимыми состояниями, такими как «включено / выключено», «намагничен / размагничен», «высокий -напряжение / низковольтное »и др.).
См. Также: Цифровая физика
  • Понимание Алана Тьюринга : существует всего пять действий, которые компьютер должен выполнить, чтобы сделать «что-нибудь».
Каждый алгоритм может быть выражен на языке для компьютера, состоящем всего из пяти основных инструкций: [53]
  • переместиться на одно место влево;
  • переместитесь вправо на одно место;
  • прочитать символ в текущем местоположении;
  • напечатать 0 в текущем месте;
  • напечатайте 1 в текущем месте.
Смотрите также: машина Тьюринга
  • Понимание Коррадо Бема и Джузеппе Якопини : есть только три способа объединения этих действий (в более сложные), которые необходимы для того, чтобы компьютер мог делать «что угодно». [54]
Чтобы объединить любой набор базовых инструкций в более сложные, нужны всего три правила:
  • последовательность : сначала сделай это, потом сделай то;
  • выбор : ЕСЛИ такой-то и такой-то случай, ТО сделай это, ИНАЧЕ сделай это;
  • повторение : ПОКА что так и происходит, СДЕЛАЙТЕ это.
Обратите внимание, что три правила идеи Бема и Якопини можно еще больше упростить с помощью goto (что означает, что это более элементарно, чем структурированное программирование ).
См. Также: Теорема о структурированной программе.

Парадигмы программирования [ править ]

Основная статья: Парадигма программирования

Языки программирования можно использовать для решения разных задач по-разному. Общие парадигмы программирования включают:

  • Функциональное программирование , стиль построения структуры и элементов компьютерных программ, который рассматривает вычисления как оценку математических функций и избегает состояния и изменяемых данных. Это декларативная парадигма программирования, которая означает, что программирование выполняется с помощью выражений или объявлений, а не операторов. [55]
  • Императивное программирование - парадигма программирования , в которой используются операторы, изменяющие состояние программы. [56] Во многом так же, как повелительное наклонение в естественных языках выражает команды, императивная программа состоит из команд, которые должен выполнить компьютер. Императивное программирование фокусируется на описании того, как работает программа.
  • Объектно-ориентированное программирование , парадигма программирования, основанная на концепции «объектов», которые могут содержать данные в форме полей, часто называемых атрибутами; и код в форме процедур, часто называемых методами. Особенностью объектов является то, что процедуры объекта могут обращаться к полям данных объекта, с которым они связаны, и часто изменять их. Таким образом, объектно-ориентированные компьютерные программы состоят из объектов, которые взаимодействуют друг с другом. [57]
  • Сервисно-ориентированное программирование , парадигма программирования , в которой «услуги» используются в качестве единицы работы компьютера, для разработки и реализации интегрированных бизнес-приложений и критически важных программных программ.

Многие языки предлагают поддержку нескольких парадигм, делая различие скорее вопросом стиля, чем технических возможностей. [58]

Академия [ править ]

Дополнительная информация: Список конференций по информатике и Категория: Журналы по информатике

Конференции - важное событие для исследований в области информатики. Во время этих конференций исследователи из государственного и частного секторов представляют свои последние работы и встречаются. В отличие от большинства других академических областей, в информатике престиж статей на конференциях выше, чем у журнальных публикаций. [59] [60] Одно из предлагаемых объяснений этого состоит в том, что быстрое развитие этой относительно новой области требует быстрого обзора и распространения результатов, и с этой задачей лучше справляются конференции, чем журналы. [61]

Образование [ править ]

Основная статья: Компьютерное образование

Информатика , известная под ее синонимами, вычислительная техника , компьютерные исследования , преподается в школах Великобритании со времен пакетной обработки , маркировки чувствительных карточек и бумажной ленты, но обычно для нескольких избранных учеников. [62] В 1981 году BBC создала микрокомпьютер и классную сеть, и компьютерные исследования стали обычным явлением для студентов уровня GCE O (11–16 лет), а компьютерные науки - для студентов уровня A. Его важность была признана, и он стал обязательной частью национальной учебной программы., для Key Stage 3 и 4. В сентябре 2014 г. это право получили все ученики старше 4 лет [63]

В США , где 14 000 школьных округов определяли учебную программу, положение было нарушено. [64] Согласно отчету Ассоциации вычислительной техники (ACM) и Ассоциации преподавателей информатики (CSTA) за 2010 год , только 14 из 50 штатов приняли важные образовательные стандарты для информатики в старших классах. [65]

Израиль, Новая Зеландия и Южная Корея включили информатику в свои национальные учебные программы среднего образования [66] [67], а некоторые другие следующие. [68]

См. Также [ править ]

Основные статьи: Глоссарий информатики и Краткое описание информатики
  • Компьютерные науки и инженерия
  • Компьютерная инженерия
  • Информационные технологии
  • Список компьютерных ученых
  • Список наград в области информатики
  • Список важных публикаций по информатике
  • Список пионеров информатики
  • Список нерешенных проблем информатики
  • Список терминов, относящихся к алгоритмам и структурам данных
  • Цифровая революция
  • Программная инженерия
  • Язык программирования
  • Алгоритмическая торговля
  • информационные и коммуникационные технологии

Заметки [ править ]

  1. ^ В 1851 г.
  2. ^ «Внедрение перфокарт в новый движок было важно не только как более удобная форма управления, чем барабаны, или потому, что программы теперь могли иметь неограниченный объем, и их можно было сохранять и повторять без опасности внесения ошибок в настройки. машина вручную; это было важно еще и потому, что это помогло кристаллизовать ощущение Бэббиджа, что он изобрел что-то действительно новое, нечто гораздо большее, чем сложная вычислительная машина ». Брюс Коллиер , 1970
  3. ^ Историю этой цитатысм. В разделе « Информатика » в Викицитаторе.
  4. ^ Слово «что угодно» написано в кавычках, потому что есть вещи, которые компьютеры делать не могут. Один из примеров: ответить на вопрос, завершится ли произвольная компьютерная программа в конечном итоге или будет работать вечно ( проблема остановки ).

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Что такое компьютерные науки? - Компьютерные науки. Йоркский университет» . www.cs.york.ac.uk . Проверено 11 июня 2020 года .
  2. ^ «Поиск WordNet - 3.1» . Wordnetweb.princeton.edu . Проверено 14 мая 2012 года .
  3. ^ «Определение информатики | Dictionary.com» . www.dictionary.com . Проверено 11 июня 2020 года .
  4. ^ Харел, Дэвид. (2014). Алгоритмика Дух вычислений . Springer Berlin. ISBN 978-3-642-44135-6. OCLC  876384882 .
  5. ^ "КОМПЬЮТЕРНЫЕ НАУКИ: ДИСЦИПЛИНА" (PDF) . 25 мая 2006 года архивации (PDF) с оригинала на 25 мая 2006 года . Проверено 4 января 2021 года .
  6. ^ Пресса Массачусетского технологического института. «Что можно автоматизировать? Исследования в области компьютерных наук и инженерии | MIT Press» . mitpress.mit.edu .
  7. ^ "Институт Чарльза Бэббиджа: Кем был Чарльз Бэббидж?" . cbi.umn.edu . Проверено 28 декабря, 2016 .
  8. ^ "Ада Лавлейс | Машина Бэббиджа | Музей истории компьютеров" . www.computerhistory.org . Проверено 28 декабря, 2016 .
  9. ^ "Вильгельм Шикард - Ein Computerpionier" (PDF) (на немецком языке).
  10. ^ Keates, Фиона (25 июня 2012). «Краткая история вычислительной техники» . Репозиторий . Королевское общество.
  11. ^ "Музей науки, аналитическая машина Бэббиджа, 1834-1871 (пробная модель)" . Проверено 11 мая 2020 года .
  12. ^ a b Энтони Хайман (1982). Чарльз Бэббидж, пионер компьютера .
  13. ^ «Выбор и адаптация из заметок Ады, найденных в Аде, Чародейке чисел», Бетти Александра Тул, изд. Клубничный Press, Mill Valley, CA» . Архивировано из оригинала 10 февраля 2006 . Retrieved May +4, 2006 .
  14. ^ "Коллекция компьютерных наук Джона Гэбриэля Бирна" (PDF) . Архивировано из оригинального 16 апреля 2019 года . Проверено 8 августа 2019 года .
  15. ^ «В этом смысле Айкену была нужна IBM, чья технология включала использование перфокарт, накопление числовых данных и перенос числовых данных из одного регистра в другой», Бернард Коэн , стр.44 (2000)
  16. ^ Брайан Рэнделл , стр. 187 г., 1975 г.
  17. ^ Ассоциация вычислительной техники (ACM) была основана в 1947 году.
  18. ^ «Архивы IBM: 1945» . Ibm.com . Проверено 19 марта 2019 года .
  19. ^ «IBM100 - Истоки информатики» . Ibm.com. 15 сентября 1995 . Проверено 19 марта 2019 года .
  20. ^ a b c Деннинг, Питер Дж. (2000). «Информатика: дисциплина» (PDF) . Энциклопедия компьютерных наук . Архивировано из оригинального (PDF) 25 мая 2006 года.
  21. ^ "Некоторая статистика EDSAC" . Кембриджский университет . Проверено 19 ноября 2011 года .
  22. ^ "Пионер информатики Сэмюэл Д. Конте умирает в 85 лет" . Purdue Computer Science. 1 июля 2002 . Проверено 12 декабря 2014 года .
  23. ^ a b Тедре, Матти (2014). Наука о вычислениях: формирование дисциплины . Тейлор и Фрэнсис / CRC Press.
  24. ^ a b Луи Файн (1959). «Роль университета в компьютерах, обработке данных и смежных областях». Коммуникации ACM . 2 (9): 7–14. DOI : 10.1145 / 368424.368427 . S2CID 6740821 . 
  25. ^ "Устная история Стэнфордского университета" . Стэнфордский университет . Проверено 30 мая 2013 года .
  26. ^ Дональд Кнут (1972). «Джордж Форсайт и развитие компьютерных наук» . Комм. ACM . Архивировано 20 октября 2013 года в Wayback Machine.
  27. ^ Матти Тедре (2006). «Развитие компьютерных наук: социокультурная перспектива» (PDF) . п. 260 . Проверено 12 декабря 2014 года .
  28. ^ Питер Наур (1966). «Наука даталогии». Коммуникации ACM . 9 (7): 485. DOI : 10,1145 / 365719,366510 . S2CID 47558402 . 
  29. ^ Вайс, EA; Корли, Генри П. Т. «Письма в редакцию». Коммуникации ACM . 1 (4): 6. DOI : 10,1145 / 368796,368802 . S2CID 5379449 . 
  30. ^ Сообщения ACM 2 (1): стр.4
  31. ^ IEEE Computer 28 (12): стр.136
  32. ↑ P. Mounier-Kuhn, L'Informatique en France, de la secondde guerre mondiale au Plan Calcul. L'émergence d'une science , Париж, PUPS, 2010, гл. 3 и 4.
  33. ↑ Грот, Деннис П. (февраль 2010 г.). "Почему диплом информатики?" . Коммуникации ACM . Cacm.acm.org.
  34. ^ Tedre, М. (2011). «Вычислительная техника как наука: обзор конкурирующих точек зрения». Умы и машины . 21 (3): 361–387. DOI : 10.1007 / s11023-011-9240-4 . S2CID 14263916 . 
  35. Перейти ↑ Parnas, DL (1998). «Программы программной инженерии не являются программами по информатике». Анналы программной инженерии . 6 : 19–37. DOI : 10,1023 / A: 1018949113292 . S2CID 35786237 . , п. 19: «Вместо того, чтобы относиться к разработке программного обеспечения как к подполе информатики, я рассматриваю ее как элемент набора: гражданское строительство, машиностроение, химическая инженерия, электротехника, […]»
  36. Перейти ↑ Wegner, P. (13–15 октября 1976 г.). Исследовательские парадигмы в информатике - материалы 2-й международной конференции по программной инженерии . Сан-Франциско, Калифорния, США: IEEE Computer Society Press, Лос-Аламитос, Калифорния.
  37. ^ Деннинг, П.Дж.; Comer, DE; Gries, D .; Малдер, MC; Tucker, A .; Тернер, AJ; Янг, PR (январь 1989 г.). «Вычислительная техника как дисциплина». Коммуникации ACM . 32 : 9–23. DOI : 10.1145 / 63238.63239 . S2CID 723103 . 
  38. Перейти ↑ Eden, AH (2007). «Три парадигмы информатики» (PDF) . Умы и машины . 17 (2): 135–167. CiteSeerX 10.1.1.304.7763 . DOI : 10.1007 / s11023-007-9060-8 . S2CID 3023076 . Архивировано из оригинального (PDF) 15 февраля 2016 года.   
  39. ^ Тернер, Раймонд; Ангиус, Никола (2019). «Философия информатики» . В Залте, Эдвард Н. (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии .
  40. ^ a b "Информатика как профессия" . Совет по аккредитации компьютерных наук. 28 мая, 1997. Архивировано из оригинала 17 июня 2008 года . Проверено 23 мая 2010 года .
  41. ^ Комитет по основам информатики: проблемы и возможности, Национальный исследовательский совет (2004). Информатика: размышления о поле, размышления о поле . Национальная академия прессы. ISBN 978-0-309-09301-9.
  42. ^ "CSAB Leading Computer Education" . CSAB. 3 августа 2011 . Проверено 19 ноября 2011 года .
  43. ^ Институт математики Клэя P = NP Архивировано 14 октября 2013 г., в Wayback Machine
  44. ↑ П. Коллинз, Грэм (14 октября 2002 г.). «Клод Э. Шеннон: основатель теории информации» . Scientific American . Проверено 12 декабря 2014 года .
  45. ↑ Van-Nam Huynh; Владик Крейнович; Сонгсак Срибоунчитта; 2012. Анализ неопределенности в эконометрике с приложениями. Springer Science & Business Media. п. 63. ISBN 978-3-642-35443-4 . 
  46. ^ Филип А. Лапланте, 2010. Энциклопедия программной инженерии, трехтомный набор (печать). CRC Press. п. 309. ISBN 978-1-351-24926-3 . 
  47. ↑ А. Тистед, Рональд (7 апреля 1997 г.). «Компьютерная архитектура» (PDF) . Чикагский университет.
  48. ^ Jiacun Wang, 2017. Встроенные системы реального времени. Вайли. п. 12. ISBN 978-1-119-42070-5 . 
  49. ^ Гордана Додиг-Црнкович; Рафаэла Джованьоли; 2013. Вычислительная природа: перспектива столетия Тьюринга. Springer Science & Business Media. п. 247. ISBN 978-3-642-37225-4 . 
  50. ^ Симон Элиас Bibri; 2018. Умные устойчивые города будущего: неиспользованный потенциал аналитики больших данных и контекстно-зависимых вычислений для повышения устойчивости. Springer. п. 74. ISBN 978-3-319-73981-6 . 
  51. ^ Мухаммад Х. Рашид, 2016. SPICE для силовой электроники и электроэнергии. CRC Press. п. 6. ISBN 978-1-4398-6047-2 . 
  52. ^ Rapaport, William J. (20 сентября 2013). "Что такое вычисления?" . Государственный университет Нью-Йорка в Буффало.
  53. ^ Б. Джек Коупленд, 2012. Электронный мозг Алана Тьюринга: борьба за создание ACE, самого быстрого компьютера в мире. ОУП Оксфорд. п. 107. ISBN 978-0-19-960915-4 . 
  54. ^ Чарльз В. Герберт, 2010. Введение в программирование с использованием Алисы 2.2. Cengage Learning. п. 122. ISBN 0-538-47866-7 . 
  55. ^ Md Rezaul Карим. Шридхар Алла; 2017. Scala и Spark для аналитики больших данных: изучите концепции функционального программирования, потоковой передачи данных и машинного обучения. Packt Publishing Ltd. стр. 87. ISBN 978-1-78355-050-0 . 
  56. ^ Lex Sheehan, 2017. Изучение функционального программирования на Go: измените подход к своим приложениям с помощью функционального программирования на Go. Packt Publishing Ltd. стр. 16. ISBN 978-1-78728-604-7 . 
  57. ^ Эвелио Падилья, 2015. Системы автоматизации подстанций: проектирование и реализация. Вайли. п. 245. ISBN 978-1-118-98730-8 . 
  58. ^ "Многопарадигмальный язык программирования" . developer.mozilla.org . Mozilla Foundation . Архивировано из оригинального 21 августа 2013 года .
  59. ^ Мейер, Бертран (апрель 2009 г.). «Точка зрения: оценка исследований в области информатики». Коммуникации ACM . 25 (4): 31–34. DOI : 10.1145 / 1498765.1498780 . S2CID 8625066 . 
  60. ↑ Паттерсон, Дэвид (август 1999). «Оценка компьютерных ученых и инженеров для продвижения по службе и пребывания в должности» . Ассоциация компьютерных исследований.
  61. ^ Fortnow, Lance (август 2009). «Точка зрения: время компьютерным наукам расти» . Коммуникации ACM . 52 (8): 33–35. DOI : 10.1145 / 1536616.1536631 .
  62. ↑ Бернс, Джудит (3 апреля 2016 г.). «Компьютерные науки A-level в стиле 1970-х» . Проверено 9 февраля 2019 года .
  63. ^ Джонс, Майкл (октябрь 1915 г.). «Разработка учебной программы по информатике в Англии: изучение подходов в США» (PDF) . Мемориальный фонд Уинстона Черчилля . Проверено 9 февраля 2019 года .
  64. ^ «Информатика: больше не выборный» . Неделя образования . 25 февраля 2014 г.
  65. ^ Уилсон, Кэмерон; Судол, Ли Энн; Стивенсон, Крис; Стехлик, Марк (2010). «Работа на пустом месте: неудача в обучении компьютерным наукам для школьников до 12 лет в цифровую эпоху» (PDF) . ACM.
  66. ^ «A для алгоритма» . Экономист . 26 апреля 2014 г.
  67. ^ "Вычислительная техника в школах Международные сравнения" (PDF) . Проверено 20 июля 2015 года .
  68. ^ «Добавление кодирования в учебную программу» . Нью-Йорк Таймс . 23 марта 2014 г.

Дальнейшее чтение [ править ]

Обзор [ править ]

  • Такер, Аллен Б. (2004). Справочник по информатике (2-е изд.). Чепмен и Холл / CRC. ISBN 978-1-58488-360-9.
    • «В более чем 70 главах, каждая из которых является новой или значительно переработанной, можно найти любую информацию и ссылки по информатике, какие только можно себе представить. […] В общем, в компьютерных науках нет ничего такого, чего нельзя было бы найти в 2,5-килограммовая энциклопедия со 110 обзорными статьями […] ». (Кристоф Майнель, Zentralblatt MATH )
  • ван Леувен, Ян (1994). Справочник по теоретической информатике . MIT Press. ISBN 978-0-262-72020-5.
    • «[…] Этот набор является наиболее уникальным и, возможно, наиболее полезным для сообщества [теоретической информатики] в поддержку как преподавания, так и исследований […]. Книги могут быть использованы любым желающим просто для понимания одного из них. из этих областей, или кем-то, кто желает участвовать в исследованиях по какой-либо теме, или инструкторами, желающими найти своевременную информацию по предмету, который они преподают за пределами их основных областей знаний ". (Рокки Росс, SIGACT News )
  • Ральстон, Энтони ; Рейли, Эдвин Д .; Хеммендингер, Дэвид (2000). Энциклопедия компьютерных наук (4-е изд.). Словари Grove. ISBN 978-1-56159-248-7.
    • «С 1976 года это исчерпывающий справочник по компьютерам, вычислениям и информатике. […] Упорядоченные в алфавитном порядке и классифицированные по широким предметным областям статьи охватывают аппаратное обеспечение, компьютерные системы, информацию и данные, программное обеспечение, математику вычислений. , теория вычислений, методологии, приложения и вычислительная среда. Редакторы проделали похвальную работу по объединению исторической перспективы и практической справочной информации. Энциклопедия остается важной для большинства справочных коллекций публичных и академических библиотек ». (Джо Аккардин, Северо-восточный университет Иллинойса, Чикаго)
  • Эдвин Д. Рейли (2003). Основные этапы развития компьютерных наук и информационных технологий . Издательская группа "Гринвуд". ISBN 978-1-57356-521-9.

Избранная литература [ править ]

  • Кнут, Дональд Э. (1996). Избранные статьи по информатике . CSLI Publications, Cambridge University Press .
  • Кольер, Брюс (1990). Маленький двигатель, который мог бы: вычислительные машины Чарльза Бэббиджа . ISBN Garland Publishing Inc. 978-0-8240-0043-1.
  • Коэн, Бернард (2000). Ховард Эйкен, Портрет пионера компьютеров . Пресса Массачусетского технологического института. ISBN 978-0-262-53179-5.
  • Тедре, Матти (2014). Наука о вычислениях: формирование дисциплины . CRC Press, Тейлор и Фрэнсис .
  • Рэнделл, Брайан (1973). Истоки цифровых компьютеров, Избранные статьи . Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-06169-4.
    • «Охватывая период с 1966 по 1993 годы, его интерес заключается не только в содержании каждого из этих документов - актуальных и сегодня, - но и в том, что они собраны вместе так, чтобы идеи, высказанные в разное время, хорошо дополняли друг друга». (Н. Бернар, Zentralblatt MATH )

Статьи [ править ]

  • Питер Дж. Деннинг. Компьютерные науки - это наука? , Сообщения ACM, апрель 2005 г.
  • Питер Дж. Деннинг, Великие принципы в компьютерных программах , Технический симпозиум по образованию в области компьютерных наук, 2004.
  • Оценка исследований в области информатики, отчет Informatics Europe. Архивировано 18 октября 2017 г. в Wayback Machine . Краткая версия журнала: Бертран Мейер, Кристин Чоппи, Ян ван Леувен и Йорген Стаунструп, Оценка исследований в области информатики , в Коммуникациях ACM , т. 52, нет. 4. С. 31–34, апрель 2009 г.

Учебный план и классификация [ править ]

  • Ассоциация вычислительной техники . 1998 Система классификации вычислений ACM . 1998 г.
  • Объединенная рабочая группа Ассоциации вычислительной техники (ACM), Ассоциации информационных систем (AIS) и компьютерного общества IEEE (IEEE CS). Вычислительная программа 2005: Обзорный отчет . 30 сентября 2005 г.
  • Норман Гиббс , Аллен Такер. «Типовая учебная программа для получения степени гуманитарных наук в области информатики». Сообщения ACM , том 29, выпуск 3, март 1986 г.

Внешние ссылки [ править ]

Библиотечные ресурсы по
информатике
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках
  • Информатика в Curlie
  • Научные общества в области компьютерных наук
  • Что такое компьютерные науки?
  • Best Papers Awards в области компьютерных наук с 1996 г.
  • Фотографии компьютерных ученых по Бертрану Мейер
  • EECS.berkeley.edu

Библиография и академические поисковые системы [ править ]

  • CiteSeer x ( статья ): поисковая система, электронная библиотека и хранилище научных и академических статей с акцентом на информатику и информатику.
  • Библиография по информатике DBLP ( статья ): веб-сайт библиографии по информатике, размещенный в Университете Трира в Германии.
  • The Collection of Computer Science Bibliographies ( Сборник библиографий по информатике )

Профессиональные организации [ править ]

  • Ассоциация вычислительной техники
  • IEEE Computer Society
  • Информатика Европа
  • AAAI
  • AAAS Компьютерные науки

Разное [ править ]

  • Computer Science — Stack Exchange : сайт вопросов и ответов по информатике, управляемый сообществом.
  • Что такое информатика
  • Компьютерные науки - это наука?
  • Компьютерные науки (программное обеспечение) следует рассматривать как независимую дисциплину.