Что изучает компьютерная наука
Компьютерные науки
Компьютерные науки (или Компьютерные технологии [1] [2] ) (англ. Computer Science ) — совокупность теоретических и практических знаний, которые используют в своей работе специалисты в области вычислительной техники, программирования, информационных систем и технологий. Как научная дисциплина компьютерные науки возникли в середине 30-х годов XX века в результате слияния теории алгоритмов и математической логики, а также изобретения электронных вычислительных машин (компьютеров). Первой публикацией в области компьютерных наук принято считать опубликованную в 1936 году знаменитую статью А.Тьюринга «On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem», в которой было введено понятие машины Тьюринга. [источник не указан 488 дней]
Содержание
Разделы компьютерных наук
В настоящее время в области компьютерных наук обычно выделяют следующие основные разделы: алгоритмы и структуры данных, языки программирования, архитектура компьютеров, операционные системы и компьютерные сети, разработка программного обеспечения, базы данных и информационно-поисковые системы, искусственный интеллект и робототехника, компьютерная графика, взаимодействие человека и компьютера и др. [3] [4] Традиционно компьютерные науки имеют более тесные связи с математикой. Со своей стороны, компьютерные науки оказывают сильное влияние на математику.
Предметная область компьютерных наук в целом может быть разделена на две обширные подобласти. Первая из них включает изучение конкретных процессов обработки информации и связанные с ними вопросы представления данных. Вторая имеет отношение к структурам, механизмам и схемам обработки информации. Чтобы применять основные результаты исследований в области компьютерных наук, необходимо обладать навыками в четырех основных направлениях: алгоритмическое мышление, представление информации, программирование и проектирование систем.
Важнейшая цель обучения компьютерным наукам состоит в том, чтобы четко понимать отношения, существующие между прикладными приложениями и компьютерными системами.Стать специалистом по современным информационным технологиям возможно только при условии комплексного изучения всех составных частей компьютерных наук.
Связь с информатикой
Начиная с 1980-х годов смысл кардинально меняется, как указывает Д. А. Поспелов: «ближе всего содержание этого понятия подходит к тому, что в США и большинстве других стран называется computer science, то есть компьютерные науки».
В 1986 году вышел сборник «Кибернетика. Становление информатики» [7], где основная идея многих авторов состоит в том, что информатика уже оторвалась от своей прародительницы кибернетики и стала самостоятельной научной дисциплиной.
Первая программа обучения с получением степени «Компьютерные науки» в Соединенных Штатах была сформирована в университете Пердью в 1962 году. [8]
Существенное число научных направлений не вовлекает исследование компьютеров непосредственно. Из-за этого были предложены несколько альтернативных названий. В Европе и России эта часть исследований называется информатика.
Другие близкие направления, например, исследование компьютерной техники обычно считают частью разработки программного обеспечения, в то время как поддержка коммерческих компьютерных систем и их развертывание часто называют информационной технологией. Кроме того, существует много пересечений идей между различными связанными с компьютером дисциплинами. Исследование в компьютерных науках также часто пересекалось с другими дисциплинами, такими как философия, когнитивистика, лингвистика, математика, физика, статистика, и экономика, что образует дисциплину — прикладная информатика.
Информатика
Темами исследований в информатике являются вопросы: что можно, а что нельзя реализовать в программах и базах данных (теория вычислимости и искусственный интеллект), каким образом можно решать специфические вычислительные и информационные задачи с максимальной эффективностью (теория сложности вычислений), в каком виде следует хранить и восстанавливать информацию специфического вида (структуры и базы данных), как программы и люди должны взаимодействовать друг с другом (пользовательский интерфейс и языки программирования и представление знаний) и т. п.
Содержание
Введение
Информатика — молодая научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности. Генетически информатика связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, так как именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный подход к информационным процессам становится одновременно необходимым и возможным.
До настоящего времени толкование термина «информатика» (в том смысле как он используется в современной научной и методической литературе) ещё не является установившимся и общепринятым. Обратимся к истории вопроса, восходящей ко времени появления электронных вычислительных машин.
Понятие информатики является таким же трудным для какого-либо общего определения, как, например, понятие математики. Это и наука, и область прикладных исследований, и область междисциплинарных исследований, и учебная дисциплина (в школе и в вузе).
Несмотря на то, что информатика как наука появилась относительно недавно (см. ниже), её происхождение следует связывать с работами Лейбница по построению первой вычислительной машины и разработке универсального (философского) исчисления.
История информатики
Отдельной наукой информатика была признана лишь в 1970-х; до этого она развивалась в составе математики, электроники и других технических наук. Некоторые начала информатики можно обнаружить даже в лингвистике. С момента своего признания отдельной наукой информатика разработала собственные методы и терминологию.
Первый факультет информатики был основан в 1962 году в университете Пёрдью (Purdue University). Сегодня факультеты и кафедры информатики имеются в большинстве университетов мира.
В школах СССР учебная дисциплина «Информатика» появилась в 1985 году одновременно с первым учебником А. П. Ершова «Основы информатики и вычислительной техники».
Высшей наградой за заслуги в области информатики является премия Тьюринга.
Структура информатики
Информатика делится на ряд разделов.
Теоретическая информатика
Практическая информатика
Практическая информатика обеспечивает фундаментальные понятия для решения стандартных задач, таких, как хранение и управление информацией с помощью структур данных, построения алгоритмов, модели решения общих или сложных задач. Примеры включают в себя алгоритмы сортировки и быстрого преобразования Фурье.
Одной из центральных тем практической информатики является инженерия программного обеспечения (англ. Software Engineering ). Речь идет о систематическом процессе разработок от идеи до готового программного обеспечения.
Техническая информатика
Еще одним важным направлением является связь между машинами. Она обеспечивает электронный обмен данными между компьютерами и, следовательно, представляет собой техническую базу для Интернета. Помимо разработки маршрутизаторов, коммутаторов, или межсетевых экранов, к этой дисциплине относится разработка и стандартизации сетевых протоколов, таких как TCP, HTTP или SOAP для обмена данными между машинами.
Прикладная информатика
Прикладная информатика объединяет конкретные применения информатики в тех или иных областях жизни, науки или производства, например, бизнес-информатика, геоинформатика, компьютерная лингвистика, биоинформатика, хемоинформатика и т.д.
Естественная информатика
Основные термины
См. также
Примечания
Литература
Ссылки
Кент Бек • Гради Буч • Фред Брукс • Barry Boehm • Уорд Каннингем • Оле-Йохан Даль • Том Демарко • Эдсгер Вибе Дейкстра • Дональд Кнут • Мартин Фаулер • Чарльз Энтони Ричард Хоар • Watts Humphrey • Майкл Джексон • Ивар Якобсон • Craig Larman • James Martin • Мейер Бертран • Дэвид Парнас • Winston W. Royce • James Rumbaugh • Никлаус Вирт • Эдвард Йордан • Стив Макконнелл
Моделирование данных • Архитектура ПО • Функциональная спецификация • Язык моделирования • Парадигма • Методология • Процесс разработки • Качество • Обеспечение качества • Структурный анализ)
CMM • CMMI • Данных • Function model • IDEF • Информационная • Metamodeling • Object model • View model • UML
Полезное
Смотреть что такое «Информатика» в других словарях:
информатика — 1. Обширная область теоретических и прикладных знаний, связанных с получением, хранением, преобразованием, передачей и использованием информации. У этого термина нет общепринятого определения. Часто его воспринимают как эквивалент термина… … Справочник технического переводчика
Информатика — в широком смысле отрасль знаний, изучающая общие свойства и структуру научной информации, а также закономерности и принципы ее создания, преобразования, накопления, передачи и использования в различных областях человеческой деятельности.… … Финансовый словарь
ИНФОРМАТИКА — (французское informatique, немецкое Informatik), наука, изучающая законы и методы накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ; в переносном смысле область человеческой деятельности, связанная с применением ЭВМ. Формирование… … Современная энциклопедия
ИНФОРМАТИКА — [ Словарь иностранных слов русского языка
информатика — энергоинформатика, индустрия знаний Словарь русских синонимов. информатика сущ., кол во синонимов: 3 • индустрия знаний (1) • … Словарь синонимов
Информатика — [informatics] 1. «Отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах… … Экономико-математический словарь
Информатика — (французское informatique, немецкое Informatik), наука, изучающая законы и методы накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ; в переносном смысле область человеческой деятельности, связанная с применением ЭВМ. Формирование… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Информатика — отрасль знаний, изучающая общие свойства и структуру научной информации, а также закономерности и принципы ее создания, преобразования, накопления, передачи и использования в различных отраслях человеческой деятельности. Словарь бизнес терминов.… … Словарь бизнес-терминов
ИНФОРМАТИКА — отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах деятельности … Большой Энциклопедический словарь
ИНФОРМАТИКА — ИНФОРМАТИКА, и, жен. Наука об общих свойствах и структуре научной информации, закономерностях её создания, преобразования, накопления, передачи и использования. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
ИНФОРМАТИКА — производство, переработка, хранение и распространение всех видов информации в обществе, природе и технических устройствах. Быстро развивающаяся научная область, объединяющая разделы математики, физики, техники, кибернетики. Стремительное… … Философская энциклопедия
Компьютерные науки
Компьютерные науки и информатика являются дисциплинами, которые охватывают вопросы теории и практики где требуется мышление как в абстрактном так и в конкретном плане. Компьютеры, как устройства, выполняющие определенную последовательность вычислений можно увидеть везде.
Сегодня практически каждый пользователь современного устройства немного программист из-за необходимости иметь интенсивный практический опыт.
Современное учение помогающее решить проблемы
Компьютерные науки рассматриваются на более высоком уровне, как человеческая деятельность помогающая решить насущные проблемы. Компьютерщики должны быть искусны в моделировании и анализе проблем. Они также должны иметь проектные решения и уметь проверять их правильность. Решение проблем требует точности, творчества и тщательной продуманности.
Компьютерные науки также имеют тесные связи с другими дисциплинами. Многие проблемы в области науки, техники, здравоохранения, бизнеса и других областей могут быть решены эффективно только с компьютерами, но поиск решения требует опыта и знания в области конкретного приложения. Таким образом, компьютерщики часто становятся специалистами в других темах.
И наконец, самое главное, компьютерщики это престижно, современно и актуально.
Компьютерные науки в спектре специальностей
Специальности компьютерных наук включают архитектуру компьютера, программное обеспечение систем, графику, искусственный интеллект, вычислительную науку и программную инженерию.
Компьютерная наука — молодая дисциплина, которая стремительно развивается с момента своего основания в 1940-х годах. Как таковая она включает в себя теоретические исследования, экспериментальные методы исследования и проектирование в одной дисциплине. Это радикально отличается от большинства физических наук, которые разделяют понимание и развитие учения от применения в области проектирования и внедрения. В этой деятельности неотъемлемо переплетение теоретических концепций вычислимости и алгоритмической эффективности современных практических достижений в области электроники, которые продолжают стимулировать прогресс в дисциплине. Это такое тесное взаимодействие теоретических и конструктивных аспектов поля, которое связывает их вместе в единую дисциплину.
Таким образом, дисциплина относится как к продвижению фундаментального понимания алгоритмов и информационных процессов в целом, так и практической разработке эффективных, надежных программных и аппаратных средств для удовлетворения заданным требованиям.
Перечень компьютерных наук
Из-за быстрой эволюции трудно представить полный перечень компьютерных наук.
Однако ясно, что есть некоторые из ключевых областей как теория, алгоритмы и структуры данных, методология программирования и языки, компьютерные элементы и архитектура.
Другие области включают программное обеспечение, искусственный интеллект, компьютерные сети и телекоммуникации, системы управления базами данных, параллельные вычисления, распределенные вычисления, взаимодействие компьютера и человека, компьютерная графика, операционные системы, числовые и символьные вычисления.
Профессиональный программист должен иметь прочную основу в ключевых участках и, скорее всего, иметь глубокие знания в одной или более областях дисциплины, в зависимости от конкретной области его практики, а также компьютерные технологии.
Таким образом, хорошо образованный компьютерщик должен уметь применять основополагающие понятия и методы расчетов, алгоритмы и компьютерный дизайн для конкретной дизайнерской задачи. Работа включает детализацию спецификации, анализ проблемы, и обеспечивает конструкцию, которая функционирует как необходимый элемент, имеет удовлетворительные характеристики. Выполненная работа должна быть надежна и ремонтопригодна, отвечать желаемым критериям стоимости.
Очевидно, что компьютерщик должен не только иметь достаточную подготовку в области информатики, чтобы быть в состоянии выполнять задачи, но также должен иметь твердое понимание в области математики и естественных наук, а также широкий кругозор образования в либеральных исследованиях, чтобы обеспечить основу для понимания социальных последствий выполняемой работы.
Основы дисциплины
Основы и направления информатики
Методы изучения информатики
Способом изучения любой науки являются методы, используемые в этой науке. В каком-то смысле эти методы подобны во многих или большинстве наук, но они могут принимать разные характеристики по каждой дисциплине.
Важные методы, используемые при изучении компьютерных наук:
Выводы
Компьютерные науки изучают принципы, приложения и технологии при работе с вычислительной техникой.
Они включает в себя изучение данных, структуры и алгоритмы обработки этих структур, принципы компьютерной архитектуры аппаратного и программного обеспечения, решения проблем и методологий проектирования.
К компьютерной тематике относится численный анализ, исследование операций и искусственный интеллект, язык дизайна, структура и техника машинного перевода.
Информатика занимается информацией в том же смысле, что физика связана с энергией, она посвящена репрезентации, хранению, обработки и представления информации. Информатика или компьютерные науки связаны с изучением символов манипулирования машинами при общении между человеком и машиной с применением этих машин.
Компьютерные науки: описание, особенности, изучение
Развитие человечества привело к тому, что пользователи начали изобретать и осваивать совершенно новые технологии. Вместе с ними появились науки и профессии, которых раньше не было. Яркий пример тому – Computer Sciences.
Немногим понятно, кто это вообще такие. Относительно новое и перспективное направление, которое рекомендуется изучать программерам, разработчикам, а также вообще всем, кто в той или иной степени заинтересован в компьютерах и IT-технологиях. В статье будет рассказано о соответствующем направлении более подробно. В конце каждый разберется, стоит ли браться за него, и как изучить в должной степени.
Определение
Computer Science – перспективное направление современного обучения, тесно связанное с IT-технологиями. Представляет собой совокупность практических и теоретических данных, используемых специалистами при создании и задействовании:
Сюда также относят программирование. Впервые в качестве относящейся к computers возникла в 20 веке (30-е годы). Образовалась область посредством объединения математической логики и созданием компьютеров.
Говоря простыми словами, Computer Science – все то, что относится к современной «вычислительной технике». Для большинства иностранцев ассоциируется со специальными курсами или направлением обучения в ВУЗе.
Для чего необходимо
Computing Courses по упомянутому направлению в основном проходят программисты – как новички, так и опытные специалисты. Их разделяются на несколько категорий:
В первом случае работников нельзя назвать лентяями – они просто занимаются «стандартными» обязанностями. Такие лица прекрасно подходят для решения типовых задач и написания элементарных приложений.
Второй вариант – более системный. Подобные спецы готовы заниматься разработкой инновационного программного обеспечения. Работники делают разнообразные утилиты для бизнеса, совершенствуя его с минимальными затратами. Обеспечено полноценно и постоянное развитие.
Стоит обратить внимание еще и на то, что Computer Science – это еще и весьма перспективное высокооплачиваемое направление. Подчиненные в выбранной области получают не только самосовершенствование и бесценные знания, но и достойный заработок.
Это science требуется изучить, так как технологический прогресс с каждым годом занимает все больше места в обыденной жизни. Без элементарных познаний в упомянутом направлении совсем скоро будет не обойтись.
Направления
Если человек решил самостоятельно, или посетив специализированные курсы, освоить рассматриваемую область, придется понять, что она в себя включает. На самом деле науки технологического характера состоят из многочисленных сфер. Освоить все сразу и в полном объеме невозможно. Поэтому приходится выбирать область деятельности.
На сегодня Компьютерная Science преимущественно подразумевает следующие варианты развития событий:
Если описать направленности кратко, это – написание программных кодификаций, а также информатика и математика. Но изучаемая информация выходит за пределы «стандартного» школьного и ВУЗовского обучения.
Programming
То, с чего начинают многие. Принципы написания программных кодов – основополагающая всех информационных технологий. Здесь вариантов воплощения задумки в жизнь несколько:
Последний вариант – это посещение Computer Science курсов. Есть варианты как для новичков, так и для уже более опытных людей. По окончании процесса выдается спецсертификат.
Внимание: все перечисленные методы получения знаний относительно программирования подходят и для остальных сфер. Но иногда добиться успеха без ВУЗа или техникума окажется предельно трудно.
Архитектура электронно-вычислительной техники
Может называться как «компьютерные системы» или «организация computers». Важный раздел, характеризующий принципы функционирования аппаратуры. Речь идет о слое, находящимся «под» программным обеспечением. Инженеры-самоучки не слишком уважают архитектуру ЭВМ, хотя она крайне важна.
Для того, чтобы разобраться в области самостоятельно, можно прочесть книгу «The elements of Computing Systems». Позволяет осознать, каким образом функционирует computer. Здесь есть:
После изучения соответствующей литературы удастся намного лучше ориентироваться в архитектуре ЭВМ. Далее теорию обычно изучают посредством спецкурсов.
Алгоритмы и структуры
В компьютерных науках не обойтись без алгоритмов и структур информации. Область служит одной из основополагающих. Помогает потренироваться в решении разнообразных задач, необходимых в выбранной специализации.
Практика показывает, что алгоритмы и структуры «материалов» изучаются через:
В ВУЗах соответствующий раздел изучается, но не слишком углубленно. Получаемых знаний достаточно на первых порах, но затем приходится «ударяться» в самообразование.
Дела математические
В компьютерных науках невозможно обойтись без разного рода вычислений. Все, что связано с computers, можно отнести в той или иной степени к прикладной математике. Хороший программер или «комп.ученый» не оставит math в стороне. В один прекрасный момент решение поставленных задач, особенно при разработке сложного контента, отсутствие достаточного багажа знаний станет огромной проблемой.
Математиков, занятых углубленным изучением «дискретики», ждет успех в случае смены специализации в пользу IT-технологий. Связано это с тем, что компнауки относятся преимущественно к дискретной математике. Выходят они далеко за пределы матанализа.
Также рекомендуется изучать:
Последняя особо важна для тех, кто предпочтет в будущем сконцентрироваться на графике и видео, а также машинном обучении. Математика для Computer Science – главный «раздел».
Операционные системы
Каждый современный юзер точно знает – операционных систем у ПК и других устройств полно. Каждое «системное программное обеспечение» обладает собственным функционалом, особенностями и интерфейсом. Чтобы стать настоящим специалистом в компьютерах, стоит изучать все ОС. Либо выбрать одну «специализацию», в которой совершенствоваться далее.
В соответствующей «категории» предстоит узнать о принципах работы ОС, а также об их видах. Лучше действовать путем прохождения курсов (можно дистанционно). Вариантов полно – как для новичков, так и для продвинутых «ученых».
При самообразовании идеально прочесть код маленького ядра, после чего откорректировать его. Пример – XV6. Это – современная интерпретация Unix x86, которая написана на ANSI C.
Программеры работают преимущественно с веб-серверами и компьютерными сетями. Значит, упомянутую сферу обделять вниманием нельзя. Она расскажет о:
Самоучкам рекомендуется прочесть книгу Computer Networking: A Top-Down Approach. Там не только теория, но и практика – небольшие проекты и задания.
Базы данных
База данных – совокупность информации, которая организована в концептуальную структуру, описывающую особенности соответствующих материалов и их взаимоотношения. Простыми словами – некое хранилище электронных сведений. Используются БД повсеместно – не только в программировании и IT, но и в обыденной жизни: экономика, бухгалтерия, юриспруденция. Даже при работе с 1C требуется знания баз данных.
В ВУЗах этому разделу уделяется достаточно времени как у «компьютерщиков», так и у математиков/экономистов/программистов. Но лучше посетить курсы по базам данных, чтобы получить максимально много полезной информации.
Компиляторы и языки
Программеры занимаются непосредственным изучением языков «общения» с компьютерами и приложениями. А вот работники компьютерных наук стараются разобраться в принципах работы оных. Соответствующие познания помогают обойти даже опытных разрабов. Схватывание нового материала будет максимальным и быстрым.
Данная область затрагивает:
Своими силами здесь обойтись проблематично.
Распределенные системы
Распределенной системой называют некую систему, в которой отношения местоположения составляющих или их групп играют важную роль для дальнейшего функционирования. С развитием прогресса и IT даже самые простые приложения способны функционировать на нескольких computers одновременно. Распределенные системы являются наукой о том, как обеспечить подобное явление.
Для изучения Science соответствующей области требуется просмотреть книгу Distributed Systems. Лучше пробежать глазами по всем изданиям. 3-е – это своеобразное дополнение к предыдущим.
С чего начать
Новички в Москве и других регионах часто задумываются над тем, с чего же начать изучение компьютерных наук. И как вообще подойти к решению поставленного вопроса комплексно, чтобы ничего важного не упустить.
Для этого рекомендуется:
Но для полноценного образования стоит присмотреться к специализированным курсам. Есть как всеобъемлющее звено «Компьютерные науки», так и различные направленности упомянутой области. Главное помнить – изучить computer и его принципы работы не так-то просто. Это долгий и весьма энергозатратный процесс. Но, если постараться, все обязательно получится.
Хотите освоить современные компьютерные науки? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!