Ciencias de la Computaci??n

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Inform??tica (o ciencia de la computaci??n) es el estudio y la ciencia de los fundamentos te??ricos de la informaci??n y computaci??n y su ejecuci??n y aplicaci??n de los sistemas inform??ticos . La inform??tica tiene muchos sub-campos; algunos hacen hincapi?? en el c??lculo de los resultados espec??ficos (como gr??ficos por ordenador), mientras que otros se refieren a propiedades de problemas de c??lculo (como teor??a de la complejidad computacional). Todav??a otros se centran en los retos en la implementaci??n c??lculos. Por ejemplo, estudios de la teor??a del lenguaje de programaci??n se acerca a los c??lculos que describen, mientras que la programaci??n de computadoras aplica espec??ficas lenguajes de programaci??n para resolver problemas computacionales espec??ficos. Un subcampo m??s, la interacci??n persona-ordenador, se centra en los desaf??os en la fabricaci??n de computadoras y c??lculos ??til, usable y accesible a la gente .

Historia

Los primeros cimientos de lo que se convertir??a en ciencias de la computaci??n son anteriores a la invenci??n de la moderna computadora digital . M??quinas para el c??lculo de tareas num??ricas fijas, como el ??baco , han existido desde la antig??edad. Wilhelm Schickard construy?? la primera calculadora mec??nica en 1623. Charles Babbage dise???? una m??quina diferencial en La ??poca victoriana (entre 1837 y 1901) ayudado por Ada Lovelace. Alrededor de 1900, la IBM corporaci??n vendi?? m??quinas de tarjetas perforadas. Sin embargo, todas estas m??quinas se ve??an obligados a realizar una ??nica tarea, o en el mejor de alg??n subconjunto de todas las tareas posibles.

Durante la d??cada de 1940, como se desarrollaron m??quinas de computaci??n m??s nuevos y m??s potentes, el ordenador t??rmino lleg?? a referirse a las m??quinas en lugar de sus antecesores humanos. Cuando se hizo evidente que las computadoras podr??an utilizarse durante m??s de c??lculos matem??ticos simplemente, el campo de la inform??tica ampli?? para estudiar c??mputo en general. La inform??tica empez?? a establecerse como una disciplina acad??mica diferenciada en la d??cada de 1960, con la creaci??n de los primeros departamentos de inform??tica y programas de grado. Desde que se dispone ordenadores pr??cticos, muchas aplicaciones de la inform??tica se han convertido en las distintas ??reas de estudio en su propio derecho.

Muchos inicialmente cre??an imposible que "las computadoras mismas podr??an ser en realidad un campo cient??fico de estudio" (Levy 1984, p. 11), aunque fue en los "finales de los cincuenta" (Levy 1984, p.11) que poco a poco se acept?? entre la poblaci??n mayor acad??mico. Es la marca ya bien conocido por IBM que form?? parte de la revoluci??n de la inform??tica durante este tiempo. 'IBM' (abreviaci??n de International Business Machines) lanz?? el IBM 704 y m??s tarde los IBM 709 computadoras, que fueron ampliamente utilizados durante el per??odo de exploraci??n de este tipo de dispositivos. "Sin embargo, el trabajo con la IBM [equipo] fue frustrante ... si hubieras perdido tanto como una letra en una instrucci??n, el programa se estrellar??a, y usted tendr??a que empezar todo el proceso otra vez" (Levy 1984, p 0,13). Durante la d??cada de 1950, la disciplina de la inform??tica estaba muy en sus etapas de desarrollo, y estas cuestiones eran algo com??n.

El tiempo ha visto mejoras significativas en la capacidad de utilizaci??n y la eficacia de la tecnolog??a de la inform??tica. La sociedad moderna ha visto un cambio significativo de las computadoras que se utiliza exclusivamente por expertos o profesionales a una base de usuarios m??s amplia. Por la d??cada de 1990, las computadoras hicieron aceptadas como la norma dentro de la vida cotidiana. Durante este tiempo la entrada de datos era un componente principal del uso de las computadoras, muchos prefieren simplificar sus pr??cticas de negocio a trav??s del uso de una computadora. Esto tambi??n le dio la ventaja adicional de eliminar la necesidad de grandes cantidades de registros de documentaci??n y archivos que consumen espacio f??sico muy necesaria dentro de las oficinas.

Principales logros

Alem??n militar utiliz?? la m??quina Enigma durante la Segunda Guerra Mundial para la comunicaci??n que pensaban que ser secreto. El descifrado a gran escala de tr??fico en Enigma Bletchley Park fue un factor importante que contribuy?? a la victoria de los aliados en la Segunda Guerra Mundial.

A pesar de su relativamente corta historia como disciplina acad??mica formal, la inform??tica ha hecho una serie de contribuciones fundamentales a la ciencia y la sociedad . ??stas incluyen:

Aplicaciones dentro de la inform??tica

Una definici??n formal de computaci??n y computabilidad, y prueba de que no son computacionalmente irresoluble y problemas insolubles.
El concepto de un lenguaje de programaci??n , una herramienta para la expresi??n precisa de informaci??n metodol??gica a diferentes niveles de abstracci??n.

Las aplicaciones fuera de la inform??tica

Provocado el Revoluci??n digital que llev?? a la actual Era de la Informaci??n y la Internet .
En criptograf??a , romper la m??quina Enigma era un factor importante que contribuye a la victoria aliada en la Segunda Guerra Mundial.
Computaci??n cient??fica habilitado estudio avanzado de la mente y el mapa del genoma humano era posible con Proyecto Genoma Humano. Proyectos de computaci??n distribuida como Folding @ home explorar plegamiento de prote??nas.
Comercio algor??tmico ha aumentado la eficiencia y la liquidez de los mercados financieros mediante el uso de inteligencia artificial, aprendizaje autom??tico y otra estad??stica y t??cnicas num??ricas a gran escala.

Relaci??n con otras esferas

A pesar de su nombre, una cantidad significativa de la inform??tica no implica el estudio de los ordenadores propios. Debido a esto, se han propuesto varios nombres alternativos. Cient??fico dan??s Peter Naur sugiri?? el t??rmino datalogy, para reflejar el hecho de que la disciplina cient??fica gira en torno a un tratamiento de datos y datos, mientras que no impliquen necesariamente ordenadores. La primera instituci??n cient??fica de usar el t??rmino fue el Departamento de Datalogy en la Universidad de Copenhague, fundada en 1969, con Peter Naur ser el primer profesor en datalogy. El t??rmino se utiliza principalmente en los pa??ses escandinavos. Adem??s, en los primeros d??as de la computaci??n, una serie de t??rminos para el y profesionales del campo de la inform??tica se sugiere en la Comunicaci??n son de la ACM - turingineer, turologist, diagramas de flujo-hombre, aplicado meta-matem??tico y epistem??logo aplicado . Tres meses despu??s, en la misma revista, se sugiri?? comptologist, seguido al a??o siguiente por hypologist. Recientemente los computics plazo se ha sugerido. Informatik era un t??rmino usado en Europa con m??s frecuencia.

El reconocido cient??fico de la computaci??n Edsger Dijkstra declar??: "La inform??tica no es m??s acerca de las computadoras de la astronom??a con los telescopios." El dise??o y el despliegue de los equipos y sistemas inform??ticos se considera generalmente la provincia de disciplinas distintas de la inform??tica. Por ejemplo, el estudio de hardware se considera generalmente como parte de ingenier??a inform??tica, mientras que el estudio de comercial sistemas inform??ticos y su despliegue a menudo se llama tecnolog??a de la informaci??n o sistemas de informaci??n. La inform??tica es a veces criticado por su falta de cient??ficos, una vista desposada en la cuenta de "La ciencia es a la inform??tica como la hidrodin??mica es la plomer??a", acreditado a Stan Kelly-Bootle y otros. Sin embargo, ha habido mucha fertilizaci??n cruzada de ideas entre las diversas disciplinas relacionadas con la inform??tica. Investigaci??n de la ciencia inform??tica tambi??n ha cruzado a menudo otras disciplinas, como la la ciencia cognitiva, la econom??a , las matem??ticas , la f??sica (v??ase computaci??n cu??ntica ), y la ling????stica .

La inform??tica es considerado por algunos como para tener una relaci??n mucho m??s estrecha con las matem??ticas que muchas disciplinas cient??ficas. Ciencias de la computaci??n Temprano estuvo fuertemente influenciado por el trabajo de los matem??ticos como Kurt G??del y Alan Turing , y all?? sigue siendo un ??til intercambio de ideas entre los dos campos en ??reas como la l??gica matem??tica, la teor??a de categor??as, teor??a del dominio, y ??lgebra .

La relaci??n entre la inform??tica y la ingenier??a de software es un tema pol??mico, que se enturbi?? a??n m??s por disputas sobre lo que el t??rmino "ingenier??a de software" significa, y c??mo se define la inform??tica. David Parnas, siguiendo el ejemplo de la relaci??n entre otras disciplinas de la ingenier??a y de la ciencia, ha afirmado que el principal foco de la inform??tica est?? estudiando las propiedades de la computaci??n en general, mientras que el foco principal de la ingenier??a de software es el dise??o de los c??lculos espec??ficos para lograr pr??ctico objetivos, por lo que las dos disciplinas distintas pero complementarias.

Las y los aspectos de financiaci??n acad??micos, pol??ticos de la inform??tica tienden a tener ra??ces en cuanto a si un departamento en los EE.UU. form?? ya sea con un ??nfasis matem??tico o un ??nfasis ingenier??a. En general, los departamentos de inform??tica basados en ingenier??a el??ctrica han tendido a tener ??xito como la inform??tica y / o departamentos de ingenier??a. Departamentos de inform??tica con un ??nfasis matem??ticas y con una orientaci??n num??rica consideran alineaci??n ciencia computacional. Ambos tipos de departamentos tienden a hacer esfuerzos para reducir el campo educativo, si no a trav??s de toda la investigaci??n.

Los campos de la inform??tica

Inform??tica busca conceptos y pruebas formales para explicar y describir sistemas computacionales de inter??s. Al igual que con todas las ciencias, estas teor??as pueden ser utilizados para sintetizar las aplicaciones pr??cticas de ingenier??a, que a su vez puede sugerir nuevos sistemas para ser estudiados y analizados. Mientras que la ACM Computing System Clasificaci??n Internacional puede utilizarse para dividir la inform??tica para arriba en diversos temas de campos, un desglose m??s descriptivo sigue:

Fundamentos matem??ticos

La l??gica matem??tica: L??gica de Boole y otras formas de modelar consultas l??gicas; los usos y limitaciones de los m??todos de prueba formales.
Teor??a de los n??meros: Teor??a de las pruebas y heur??sticas para encontrar pruebas en el sencillo de dominio de los n??meros enteros. Utilizado en la criptograf??a , as?? como un dominio de prueba en inteligencia artificial.
La teor??a de grafos: Fundamentos para estructuras de datos y algoritmos de b??squeda.
Teor??a Tipo: El an??lisis formal de los tipos de datos, y el uso de estos tipos de comprender propiedades de programas, especialmente de seguridad programa.
Teor??a de la categor??a: Categor??a teor??a proporciona un medio de capturar todas las matem??ticas y la computaci??n en una sola s??ntesis.
Geometr??a computacional: El estudio de los algoritmos para resolver problemas planteados en t??rminos de geometr??a .
An??lisis num??rico: Fundamentos para algoritmos de matem??tica discreta, as?? como el estudio de las limitaciones de punto flotante de c??mputo, incluyendo errores de redondeo.

Teor??a de la computaci??n

Teor??a de aut??matas: Diferentes estructuras l??gicas para resolver problemas.
Teor??a de la computabilidad: ??Qu?? se puede calcular con los actuales modelos de computadoras. Las pruebas desarrolladas por Alan Turing y otros dar una idea de las posibilidades de lo que puede ser calculada y lo que no.
Teor??a de la complejidad computacional: L??mites fundamentales (especialmente el tiempo y el espacio de almacenamiento) en clases de c??lculos; en la pr??ctica, el estudio de los problemas que un ordenador puede resolver con recursos razonables (mientras que los estudios de teor??a de la computabilidad que los problemas pueden ser resueltos en absoluto).
Teor??a de la computaci??n cu??ntica: La representaci??n y manipulaci??n de datos utilizando las propiedades cu??nticas de las part??culas y el mecanismo cu??ntico.

Algoritmos y estructuras de datos

An??lisis de algoritmos: Tiempo y la complejidad de los algoritmos de espacio.
Algoritmos: Los procesos formales l??gicos utilizados para el c??lculo, y la eficiencia de estos procesos.

Lenguajes de programaci??n y compiladores

Los compiladores: Formas de traducir los programas de ordenador, por lo general de lenguajes de alto nivel a los de nivel inferior.
Int??rpretes: Un programa que toma como entrada en un programa de ordenador y lo ejecuta.
Lenguajes de programaci??n: Paradigmas lenguaje formal de algoritmos que expresan, y las propiedades de estos idiomas (por ejemplo, qu?? problemas son adecuados para resolver).

Y sistemas concurrentes, paralelos, distribuidos

Concurrencia: La teor??a y la pr??ctica de la computaci??n simult??nea; seguridad de los datos en cualquier entorno multitarea o multihilo.
La computaci??n distribuida: Calculando el uso de m??ltiples dispositivos inform??ticos en una red para lograr un objetivo com??n o de tareas y reduciendo as?? la latencia involucrados en contribuciones procesador individuales para cualquier tarea.
La computaci??n paralela: Calculando el uso de m??ltiples hilos de ejecuci??n concurrentes.

Ingenier??a de Software

Dise??o de algoritmos: El uso de las ideas de la teor??a de algoritmos para dise??ar creativamente soluciones a tareas reales
Programaci??n de ordenadores: La pr??ctica de utilizar un lenguaje de programaci??n para implementar algoritmos
Los m??todos formales: Enfoques matem??ticos para describir y razonar acerca de los dise??os de software.
Ingenier??a inversa: La aplicaci??n del m??todo cient??fico a la comprensi??n de software existente arbitraria
Desarrollo de software: Los principios y la pr??ctica de dise??ar, desarrollar y probar programas, as?? como las pr??cticas adecuadas de ingenier??a.

La arquitectura del sistema

Arquitectura de computadores: El dise??o, la organizaci??n, la optimizaci??n y la verificaci??n de un sistema inform??tico, sobre todo acerca de CPUs y subsistemas de memoria (y el autob??s de conectarlos).
Organizaci??n ordenador: La implementaci??n de arquitecturas de computadora, en t??rminos de descripciones de su espec??fica circuitos el??ctricos
Sistemas operativos: Los sistemas para la gesti??n de los programas de ordenador y proporcionando la base de un sistema utilizable.

Comunicaciones

Audio del ordenador: Algoritmos y estructuras de datos para la creaci??n, manipulaci??n, almacenamiento y transmisi??n de grabaciones de audio digital. Tambi??n es importante en aplicaciones de reconocimiento de voz.

Networking: Algoritmos y protocolos para la comunicaci??n de datos a trav??s de diferentes medios de comunicaci??n compartidos o dedicados, a menudo incluyendo correcci??n de errores.

Criptograf??a: Aplica los resultados de la complejidad, la probabilidad y la teor??a de n??meros para inventar y romper c??digos.

Bases de datos

La miner??a de datos: La miner??a de datos es la extracci??n de los datos pertinentes de todas las fuentes de datos.
Bases de datos relacionales: Estudio de algoritmos para la b??squeda y procesamiento de la informaci??n en los documentos y bases de datos; estrechamente relacionado con recuperaci??n de la informaci??n.
OLAP: Procesamiento anal??tico en l??nea, OLAP o, es un enfoque para proporcionar r??pidamente las respuestas a las preguntas anal??ticas que son multi-dimensional en la naturaleza. OLAP es parte de la categor??a m??s amplia inteligencia de negocios, que incluye tambi??n informes relacionales y miner??a de datos.

Inteligencia artificial

Inteligencia artificial: La aplicaci??n y el estudio de los sistemas que exhiben una inteligencia aut??noma o el comportamiento de los suyos.
La vida artificial: El estudio de los organismos digitales para aprender sobre los sistemas biol??gicos y la evoluci??n.
Razonamiento automatizado: Soluci??n de motores, como los utilizados en Prolog, que producen pasos para un determinado resultado de una consulta en una base de datos de hecho y regla.
Visi??n por computador: Los algoritmos para la identificaci??n de objetos tridimensionales a partir de uno o m??s de dos im??genes dimensionales.
Aprendizaje autom??tico: Creaci??n autom??tica de un conjunto de reglas y axiomas basada en la entrada.
Procesamiento del lenguaje natural / La ling????stica computacional: La comprensi??n y la generaci??n del lenguaje humano automatizada
Rob??tica: Algoritmos para controlar el comportamiento de los robots.

Representaci??n visual (o gr??ficos de ordenador)

Gr??ficos de computadora: Los algoritmos tanto para generar im??genes visuales sint??ticamente, y para la integraci??n o la alteraci??n de la informaci??n visual y espacial muestreado del mundo real.
Procesamiento de im??genes: Determinaci??n de la informaci??n de una imagen a trav??s de la computaci??n.

Interacci??n Persona-Ordenador

Human Computer Interaction: El estudio de la fabricaci??n de computadoras y c??lculos ??til, usable y accesible a personas, entre ellas el estudio y dise??o de interfaces de ordenador a trav??s del cual las personas usan las computadoras.

Computaci??n cient??fica

Bioinform??tica: El uso de la inform??tica para mantener, analizar y almacenar datos biol??gicos, y para ayudar en la soluci??n de problemas biol??gicos como plegamiento de prote??nas, predicci??n de la funci??n y filogenia.
Ciencia Cognitiva: Modelado computacional de las mentes reales
Qu??mica Computacional: Modelado computacional de la qu??mica te??rica para determinar estructuras qu??micas y propiedades
Neurociencia computacional: Modelado computacional de cerebros reales
F??sica computacional: Las simulaciones num??ricas de sistemas grandes no anal??ticas
Algoritmos num??ricos: Algoritmos para la soluci??n num??rica de problemas matem??ticos tales como b??squeda de ra??z, la integraci??n , la soluci??n de ecuaciones diferenciales ordinarias y la aproximaci??n / evaluaci??n de funciones especiales.
Matem??ticas Simb??lico: La manipulaci??n y la soluci??n de expresiones en forma simb??lica, tambi??n conocido como ??lgebra computacional.

Did??ctica de las ciencias de la computaci??n / inform??tica

La did??ctica subcampo de la inform??tica se centra en los enfoques cognitivos del desarrollo de las competencias de la inform??tica y de estrategias espec??ficas para el an??lisis, dise??o, implementaci??n y evaluaci??n de las excelentes lecciones de ciencias de la computaci??n.

La educaci??n en computaci??n

Algunas universidades ense??an ciencias de la computaci??n como un estudio te??rico de c??lculo y razonamiento algor??tmico. Estos programas ofrecen a menudo la teor??a de la computaci??n, an??lisis de algoritmos, m??todos formales, teor??a de la concurrencia, bases de datos, gr??ficos por ordenador y an??lisis de sistemas, entre otros. Por lo general tambi??n ense??an la programaci??n de computadoras , pero lo tratan como un recipiente para el apoyo de otros campos de la ciencia de la computaci??n en lugar de un enfoque central de estudio de alto nivel.

Otros colegios y universidades, as?? como escuelas secundarias y programas de formaci??n profesional que ense??an ciencias de la computaci??n, hacen hincapi?? en la pr??ctica de la avanzada de programaci??n de computadoras en lugar de la teor??a de algoritmos y la computaci??n en sus planes de estudio la inform??tica. Dichos planes de estudios tienden a centrarse en aquellas habilidades que son importantes para los trabajadores que entran en la industria del software. Los aspectos pr??cticos de la programaci??n de computadoras se denominan a menudo ingenier??a de software. Sin embargo, hay una gran cantidad de desacuerdo sobre lo que el t??rmino "ingenier??a de software" significa en realidad, y si es lo mismo que la programaci??n.

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