Очерк информатики

Информатика (также называемая информатикой ) - это изучение теоретических основ информации и вычислений, а также их реализация и применение в компьютерных системах. Одной из хорошо известных систем предметной классификации информатики является система классификации вычислений ACM, разработанная Ассоциацией вычислительной техники .

Что такое информатика? [ редактировать ]

Информатику можно описать следующим образом:

• Академическая дисциплина
• Наука
  • Прикладная наука

Подполя [ править ]

Математические основы [ править ]

• Теория кодирования - полезна в сетях, программировании и других областях, где компьютеры взаимодействуют друг с другом.
• Теория игр - полезна в искусственном интеллекте и кибернетике .
• Дискретная математика
• Теория графов - основы структур данных и алгоритмов поиска.
• Математическая логика - логическая логика и другие способы моделирования логических запросов; использование и ограничения формальных методов доказательства
• Теория чисел - Теория целых чисел . Используется в криптографии, а также в качестве тестовой области искусственного интеллекта .

Алгоритмы и структуры данных [ править ]

• Алгоритмы - Последовательные и параллельные вычислительные процедуры для решения широкого круга задач.
• Структуры данных - организация и обработка данных.

Искусственный интеллект [ править ]

Схема искусственного интеллекта

• Искусственный интеллект - внедрение и изучение систем, которые демонстрируют автономный интеллект или собственное поведение.
• Автоматическое рассуждение - механизмы решения, такие как используемые в Prolog , которые производят шаги к результату по запросу к базе данных фактов и правил, и автоматические средства доказательства теорем, которые стремятся доказать математические теоремы с некоторой помощью программиста.
• Компьютерное зрение - Алгоритмы распознавания трехмерных объектов на двумерном изображении.
• Мягкие вычисления , использование неточных решений для чрезвычайно сложных проблем:
  • Машинное обучение - автоматическое создание набора правил и аксиом на основе вводимых данных.
  • Эволюционные вычисления - алгоритмы, вдохновленные биологией.
• Обработка естественного языка - создание систем и алгоритмов, которые анализируют, понимают и генерируют естественные (человеческие) языки.
• Робототехника - алгоритмы управления поведением роботов.

Связь и безопасность [ править ]

• Сеть - алгоритмы и протоколы для надежной передачи данных через различные общие или выделенные носители, часто включая исправление ошибок .
• Компьютерная безопасность - Практические аспекты защиты компьютерных систем и компьютерных сетей.
• Криптография - применяет результаты теории сложности, вероятности, алгебры и чисел для изобретения и взлома кодов , а также анализа безопасности криптографических протоколов .

Компьютерная архитектура [ править ]

• Архитектура компьютера - проектирование, организация, оптимизация и проверка компьютерной системы, в основном о процессорах и подсистеме памяти (и соединяющей их шине).
• Операционные системы - системы для управления компьютерными программами и обеспечения основы пригодной для использования системы.

Компьютерная графика [ править ]

• Компьютерная графика - алгоритмы как для синтетического создания визуальных изображений, так и для интеграции или изменения визуальной и пространственной информации, взятой из реального мира.
• Обработка изображений - определение информации из изображения посредством вычислений.
• Визуализация информации - методы представления и отображения абстрактных данных для облегчения взаимодействия человека с целью исследования и понимания.

Параллельные, параллельные и распределенные системы [ править ]

• Параллельные вычисления - теория и практика одновременных вычислений; безопасность данных в любой многозадачной или многопоточной среде.
• Параллелизм (информатика) - вычисления с использованием нескольких параллельных потоков выполнения, разработка алгоритмов для решения проблем на нескольких процессорах для достижения максимального ускорения по сравнению с последовательным выполнением.
• Распределенные вычисления - вычисления с использованием нескольких вычислительных устройств в сети для выполнения общей цели или задачи и, таким образом, уменьшения задержки, связанной с вкладом одного процессора для любой задачи.

Базы данных [ править ]

Схема баз данных

• Реляционные базы данных - теоретико-множественная и алгоритмическая основа баз данных.
• Структурированное хранилище - нереляционные базы данных, такие как базы данных NoSQL .
• Data Mining - Исследование алгоритмов поиска и обработки информации в документах и ​​базах данных; тесно связан с поиском информации .

Языки программирования и компиляторы [ править ]

• Теория компиляторов - теория проектирования компиляторов , основанная на теории автоматов .
• Прагматика языков программирования - Таксономия языков программирования, их сильные и слабые стороны. Различные парадигмы программирования , например, объектно-ориентированное программирование .
• Теория языка программирования
• Формальная семантика - строгое математическое изучение смысла программ.
• Теория типов - формальный анализ типов данных и использование этих типов для понимания свойств программ, особенно безопасности программ.

Научные вычисления [ править ]

• Вычислительная наука - построение математических моделей и методов количественного анализа , а также использование компьютеров для анализа и решения научных проблем.
• Численный анализ - приближенное численное решение математических задач, таких как нахождение корней , интегрирование , решение обыкновенных дифференциальных уравнений ; приближение специальных функций .
• Символьные вычисления - манипулирование и решение выражений в символьной форме, также известное как компьютерная алгебра .
• Вычислительная физика - Численное моделирование больших неаналитических систем
• Вычислительная химия - Вычислительное моделирование теоретической химии с целью определения химических структур и свойств.
• Биоинформатика и вычислительная биология - использование информатики для поддержки, анализа, хранения биологических данных и помощи в решении биологических проблем, таких как сворачивание белков , прогнозирование функций и филогения .
• Вычислительная нейробиология - компьютерное моделирование нейрофизиологии .

Программная инженерия [ править ]

Краткое описание программной инженерии

• Формальные методы - математические подходы к описанию и рассуждению о разработке программного обеспечения.
• Программная инженерия - принципы и практика проектирования, разработки и тестирования программ, а также надлежащие инженерные практики.
• Разработка алгоритмов - использование идей теории алгоритмов для творческого проектирования решений реальных задач.
• Компьютерное программирование - практика использования языка программирования для реализации алгоритмов.
• Взаимодействие человека с компьютером - изучение и проектирование компьютерных интерфейсов, которыми пользуются люди.
• Обратный инжиниринг - применение научного метода к пониманию произвольного существующего программного обеспечения.

Теория вычислений [ править ]

• Теория автоматов - различные логические структуры для решения проблем.
• Теория вычислимости - что можно вычислить с помощью текущих моделей компьютеров. Доказательства, разработанные Аланом Тьюрингом и другими, дают представление о возможностях того, что можно вычислить, а что нет.
  • Список нерешенных проблем информатики
• Теория сложности вычислений - фундаментальные ограничения (особенно время и объем памяти) классов вычислений.
• Теория квантовых вычислений - исследует вычислительные модели, включающие квантовую суперпозицию битов.

История [ править ]

• История информатики
• Список пионеров информатики

Профессии [ править ]

• Программист (разработчик программного обеспечения)
• Учитель / профессор
• Программист
• Программный архитектор
• Тестер программного обеспечения
• Инженер по аппаратному обеспечению
• Аналитик данных
• Дизайнер взаимодействия
• Сетевой администратор
• Специалист по данным

Данные и структуры данных [ править ]

• Структура данных
• Тип данных
• Ассоциативный массив и хеш-таблица
• Множество
• Список
• Дерево
• Нить
• Матрица (информатика)
• База данных

Парадигмы программирования [ править ]

• Императивное программирование / процедурное программирование
• Функциональное программирование
• Логическое программирование
• Объектно-ориентированное программирование
  • Класс
  • Наследование
  • Объект

См. Также [ править ]

• Абстракция
• Обозначение Big O
• Закрытие
• Компилятор
• Когнитивная наука

Внешние ссылки [ править ]

• Основы информатики в Curlie
• Отчет ACM о рекомендуемой учебной программе по информатике (2008 г.)
• Справочник бесплатных университетских лекций по информатике
• Коллекция библиографий по информатике
• Фотографии компьютерных ученых ( галерея Бертрана Мейера )