Войти
 |  |
 |  |
Информатика - это изучение алгоритмических процессов и вычислительных машин. Как дисциплина, информатика охватывает широкий круг тем от теоретических исследований алгоритмов, вычислений и информации до практических вопросов реализации вычислительных систем в аппаратное обеспечение и программное обеспечение. Информатика обеспечивает любые вычислительные проблемы, особенно информационные процессы, такие как управление, коммуникация, восприятие, обучение и интеллект.
Его области можно разделить на теоретические и практические дисциплины. Например, теория вычислений изучает абстрактные модели вычислений и общие вычислительные задачи, которые могут быть решены с их помощью, тогда как компьютерная графика и вычислительная геометрия подчеркивает более сильные приложения. Алгоритмику называют сердцем информатики. Теория языков программирования рассматривает подходы к описанию вычислительных процессов, а программная инженерия предполагает использование языков программирования и сложные системы. Компьютерная архитектура и компьютерная инженерия выполняет работу компьютерных компонентов и оборудования с компьютерным управлением. Взаимодействие человека и компьютера рассматривает проблемы, связанные с тем, чтобы сделать компьютеры полезными, удобными и доступными. Искусственный интеллект направлен на синтез целенаправленных процессов, как решение проблем, принятие решений, адаптация к окружающей среде, планирование и обучение, встречающихся у людей и животных. По словам Питера Деннинга, фундаментальный вопрос, лежащий в основе информатики: «Что можно автоматизировать?»
Чарльз Бэббидж, иногда называемый «отцом вычислений». 
Ада Лавлейс опубликовала первый алгоритм, предназначенный для обработки на компьютере. Самые ранние основы того, что стало компьютером. наука предшествовала изобретение современного цифрового компьютера. Машины для вычислений фиксированных числовых задач, такие как счеты, существовали с древних времен, помогая в вычислениях, таких как умножение и деление. Алгоритмы для выполнения вычислений существовали с глубокой древности, даже до развития сложного вычислительного оборудования.
Вильгельм Шикард спроектировал и сконструировал первый работающий механический калькулятор в 1623 году. В 1673 году Готфрид Лейбниц существал механический цифровой калькулятор, названный Stepped Reckoner. Лейбница можно считать первым компьютерным ученым и теоретиком информации, среди двоичных данных системы счисления. В 1820 году Томас де Кольмар запустил индустрию механических калькуляторов, когда изобрел свой упрощенный арифмометр, первую вычислительную машину, достаточно мощную и надежную, чтобы ее можно было обычно использовать в офисная среда. Чарльз Бэббидж начал использовать его разностной машины, в 1822 году, что в конечном итоге дало идею первого программируемого механического калькулятора, его аналитической машины. Он начал год этой машины в 1834 году и «менее чем за два года он набросал многие из характерных современного современного компьютера». «Решающим шагом стало внедрение системы перфокарт, унаследованной от жаккардового ткацкого станка », делающей ее бесконечно программируемой. В 1843 году во время перевода французской об аналитической машине Ада Лавлейс написала в одной из многих заметок, которые она включила, алгоритмы вычислений чисел Бернулли, который считается первым опубликованным алгоритмом, когда- либо специально разработанным для реализации на компьютере. Примерно в 1885 году Герман Холлерит изобрел табулятор, который использовал перфокарты для обработки статистической информации; со временем его компания стала частью IBM. Перси Ладгейт в 1909 году опубликовал второй из двух проектов механических аналитических двигателей в истории, хотя и не подозревавший его более ранних работ, . 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, установленный гигантский программируемый калькулятор ASCC. / Harvard Mark I, основанная на аналитической машине Бэббиджа, которая сама использует карты и центральное вычислительное устройство. Когда машина была закончена, некоторые провозгласили ее «сбывшейся мечтой Бэббиджа».
В 1940-х годах, с разработкой новых и более мощных вычислительных машин, таких как Атанасов. –Berry computer и ENIAC, термин компьютер стал относиться к машинам, а не к их человеческим предшественникам. Когда стало ясно, что компьютеры можно использовать не только для математических вычислений, область информатики расширилась и теперь включает изучение вычислений 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. В 1946 году Колумбия предложила один из академических зачетных курсов по информатике. Информатика начала становиться отдельной академической дисциплиной в США. 1950-е и начало 1960-х годов. Первая в мире программа по получению степени по информатике, Кембриджский диплом по информатике, началась в Кембриджском университете Компьютерная лаборатория в 1953 году. Соединенные Штаты были образованы в Университете Пердью в 1962 году. С тех пор, как стали доступны практические компьютеры, приложения вычислений стали областями изучения.
Хотя компьютеры сами по себе сами по себе являются предметом научных исследований, в конце пятидесятых это постепенно стало общепризнанным среди академического сообщества. Это хорошо известный ныне бренд IBM, который в то время стал частью революции в компьютерной науке. IBM (сокращение от International Business Machines) выпустила компьютеры IBM 704, а затем и IBM 709, которые широко использовались в период исследования таких устройств. «Тем не менее, работа с IBM [компьютером] была разочаровывающей […], если вы потеряли хотя бы одну букву в одной инструкции, программа вылетела из строя, и вам пришлось начинать весь процесс заново». В конце 1950-х дисциплина информатики находилась в стадии своего развития, и такие проблемы были обычным делом.
Концепция полевого транзистора была предложена Юлиусом. Эдгар Лилиенфельд в 1925 году. Джон Бардин и Уолтер Браттейн, работая под руководством Уильяма Шокли в Bell Labs, построили первый рабочий транзистор, точечный транзистор, в 1947 году. В 1953 году Манчестерский университет построил первый транзисторный компьютер, названный Транзисторный компьютер. Однако первые переходные транзисторы были относительно громоздкими устройствами, которые ограничивало их ряд приложений приложений. полевой транзистор, металл-оксид-кремний (MOSFET, или MOS-транзистор) был изобретен Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году. был первым по-настоящему компактным транзистором, который можно было миниатюризировать и массово выполнять для широкого применений. MOSFET позволил создать микросхемы высокой плотности , что привело к так называемой компьютерной революции или микрокомпьютерной революции.
Время заметило значительное улучшение удобства использования и эффективности вычислительной технологии. В современном обществе произошел значительный сдвиг в демографии, использующей компьютерные технологии; использование перешло эксклюзивного использования только экспертами и профессионалами к почти повсеместной базе пользователей. Первоначально компьютеры были довольно дорогими, и для их эффективного использования требовалась некоторая гуманитарная помощь - частично со стороны профессиональных компьютерных операторов. Использование компьютеров стало более распространенным и доступным, для их обычного использования требовалось меньше помощи.
Хотя впервые термин «информатика» был предложен в 1956 году, он появляется в статье 1959 года в Сообщениях ACM, в которых Луи Фейн приводит доводы в пользу создания Высшей школы компьютерных наук, создание Гарвардской школы бизнеса в 1921 году, оправдывая свое тем название, что, как и наука об управлении, предмет является прикладным и междисциплинарным по своей природе, при этой природе имея характеристики, характерные для учебной дисциплины. Его усилия, а также усилия других, таких как числовой аналитик Джордж Форсайт, были вознаграждены: универсеты продолжали создавать такие факультеты, начиная с Purdue в 1962 году. Несмотря на его название, значительное количество Компьютерные науки не связаны с изучением компьютеров. По этой причине было предложено несколько альтернативных названий. Некоторые факультеты программ университетов предпочитают термин «вычислительная наука», чтобы подчеркнуть эту разницу. Датский ученый Питер Наур использует термин «даталогия», чтобы отразить тот факт, что научная дисциплина вращается вокруг данных и обработки данных, хотя не обязательно с использованием компьютеров. Первым научным учреждением, использовался 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, - это наука о данных ; теперь это используется для междисциплинарной области анализа данных, включая статистику и базы данных.
На заре информатики в Коммуникациях ACM был предложен ряд терминов для практиков в области вычислений - тюрингинер, туролог, специалист по блок-схемам, прикладной метаматематик и подал эпистемолог. Три месяца спустя в том же журнале был предложен комптолог, в следующем году - гиполог. Также был предложен термин «вычислительная техника». 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), informatika (славянские языки и венгерский ) или pliroforiki (πληροφορική, что означает информатика) в греческом. Такие же слова были приняты в Великобритании (например, в Школе информатики Эдинбургского университета). «В США, однако, информатика занимается с прикладными вычислениями или вычислениями в контексте других областей».
Фольклорная цитата, часто приписываемая - но почти наверняка не сформулированная Автор - Эдсгер Дейкстра, утверждает, что «информатика - это не больше компьютеры, чем астрономия - телескопы». Проектирование и развертывание компьютеров и компьютерных систем обычно считается областью других дисциплин, помимо информатики. Например, изучение компьютерного оборудования обычно считается вместе компьютерной инженерии, 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 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 более тесную связь с математикой, чем многие научные дисциплины, причем некоторые наблюдатели говорят, что вычисления - это математическая наука. Ранняя информатика находилась под сильным регионом работ математиков, таких Курт Гёдель, Алан Тьюринг, Джон фон Нейман, Роза Петер и Алонсо Черч, и между этими областями по-прежнему существует обмен идеями в таких областях, как математическая логика, теория категорий, теория предметной области и алгебра.
Взаимоотношения между компьютерными науками и разработкой программного обеспечения спорным вопросом, который еще больше усугубляется спорами о том, что означает «программная инженерия» и как информатика Дэ Парнас <
, опираясь на взаимосвязь между другими инженерными и научными дисциплинами, время, что основное внимание информатики уделяется изучению свойств вычислений в целом, в то как основное внимание уделяется разработке программного обеспечения это разработка конкретных вычислений для практических целей. а отдельных, но дополняющих друг друга Основные дисциплины.
Академические, политические и финансовые аспекты информатики, как правило, зависят от того, сформирован ли факультет с математическим или инженерным уклоном. Кафедры информатики, специализирующиеся на математике и числовой ориентации, рассматривают возможность согласования с информатикой. Оба типа отделов имеют тенденцию прилагать усилия, чтобы объединить область обучения, если не во всех исследованиях.
Ряд ученых-информатиков выступали за различие трех отдельных парадигм в компьютерных науках. Питер Вегнер утверждал, что эти парадигмы - это наука, технология и математика. Рабочая группа Питера Деннинга утверждала, что это теория, абстракция (моделирование) и дизайн. Амнон Х. Иден описал их как «рационалистическую парадигму» (которая рассматривает информатику как отрасль математики, которая преобладает в теоретической информатике и в основном использует дедуктивное мышление ), «технократическую парадигму» (которая может найти в инженерных подходах, в первую очередь в разработке программного обеспечения), и «научной парадигме» (которая рассматривает артефакты, связанные с компьютером, с эмпирической точки зрения естественных наук, идентифицируемых в некоторых отраслях искусственный интеллект ). Информатика фокусируется на методах, связанных с проектированием, спецификацией, программированием, проверкой, реализацией и тестированием компьютерных систем, созданных человеком.
Компьютерная наука - это не больше компьютеры, чем астрономия - телескопы.
— Эдсгер ДейкстраКак дисциплина, информатика охватывает широкий спектр тем теоретических исследований алгоритмов и ограничений вычислений до практических вопросов реализации вычислительных систем в аппаратном и программном бизнесе. CSAB, ранее называвшаяся Совет по аккредитации в области компьютерных наук, состоящий из представителей Association for Computing Machinery (ACM) и IEEE Computer Society (IEEE CS), определяет четыре области, которые он считает критически важными. к дисциплине информатики: теория вычислений, алгоритмы и структуры данных, методология и языки программирования, а также компьютерные 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 численные и символические вычисления как важная область информатики.
Теоретическая информатика является математической и абстрактной по своему духу, но ее мотивация лежит в основе практических и повседневных вычислений. Его цель - понять природу вычислений и, как следствие этого понимания, предоставить более эффективные методологии.
Согласно Питер Деннинг, фундаментальный вопрос, лежащий в основе компьютерных наук, - «Что можно автоматизировать?» 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.
Знаменитая задача P = NP?, одна из задач Премии тысячелетия, является открытой проблемой в теории вычислений.
 |  |  |  |
| Теория автоматов | Формальные языки | Теория вычислимости | Вычислительная сложность теория |
| GNITIRW-TERCES |  |  |  |
| Криптография | Теория квантовых вычислений | Теория логических схем | Клеточные автоматы |
Теория информации, тесно связанная с Вероятность и статистика связаны 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. 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 впоследнее время также для сетевого кодирования. Коды изучаются с целью разработки эффективных и надежных методов передачи данных.
 |  |  |  |  |
| Теория кодирования | Пропускная способность канала | Алгоритмическая теория информации | Теория обнаружения сигналов | Колмогоровская сложность |
Структуры данных и алгоритмы являются исследованиями широко используемых вычислительных методы и их вычислительная эффективность.
| O (n) |  |  |  |  |  |
| Анализ алгоритмов | Разработка алгоритмов | Структуры данных | Комбинаторная оптимизация | Вычислительная геометрия | Рандомизированные алгоритмы |
Теория языков программирования - это раздел информатики, который занимается проектированием, реализацией, анализом, характеристикой и классификацией языков программирования и их индивидуальными функциями. Это относится к дисциплине информатики, как зависящей от математики, программной инженерии и лингвистики, так и рассматриваивая их. Это активная область исследований с многочисленными специализированными академическими журналами.
Формальные методы - это особый вид математически методики, основанной на спецификации, разработке и верификации программного обеспечения и программного обеспечения системы. Использование формальных методов проектирования программного обеспечения и аппаратного обеспечения ожидания того, что, как и других инженерных дисциплин, соответствующих математических методов обеспечения надежности и устойчивости проекта. Они используют теоретическую основу для разработки программного обеспечения, особенно когда речь идет о безопасности. Формальные методы полезного использования дополнением к тестированию программного обеспечения, они помогают избежать ошибок, а также могут служить для тестирования. Для промышленного использования требуется поддержка инструмента. Однако высокая стоимость использования формальных методов означает, что они обычно используются только при разработке высоконадежных и критически важных систем, где безопасность или безопасность имеет первостепенное значение. Формальные методы лучше всего описываются как применение довольно широкого разнообразия теоретической информатики на основе, в частности, логики исчислений, формальных языков, теории автоматов и программная семантика, а также системы типов и алгебраические типы данных для проблем в спецификации и проверке программного обеспечения и аппаратного обеспечения.
 |  |  |  |  |  |
| Формальная семантика | Теория типов | Дизайн компилятора | Языки программирования | Формальная проверка | Автоматизированное доказательство теоремы |
Искусственный интеллект (ИИ) предназначен или требуется для целенаправленных процессов, таких как решение проблем, принятие решений, адаптация к окружающей среде, обучение и общение у людей и животных. Начало с кибернетики и Дартмутской конференции (1956), исследования искусственного интеллекта обязательно носили междисциплинарный характер, опираясь на такие области знаний, как прикладная математика, символическая логика, семиотика, электротехника, философия разума, нейрофизиология и социальный интеллект. В народе искусственный интеллект ассоциируется с робототехнической разработкой, но основная область практического применения - это встраиваемый компонент в областях разработки программного обеспечения, которые требуют 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. Автоматизация оценочных и прогнозных задач становится все более успешной в замене человеческого мониторинга и вмешательства в области компьютерных приложений, связанных со сложными данными реального мира.
Архитектура компьютера или организация цифрового компьютера - это концептуальный дизайн 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. Эта область часто включает дисциплины компьютерной инженерии и электротехники, выбор и соединение аппаратных компонентов для создания компьютеров, которые соответствуют функциональным, производительным и стоимостным целям.
Параллелизм - это свойство систем, в которых несколько вычислений выполняются одновременно и совместно используют друг с другом. Был разработан математических для общих параллельных вычислений моделей, включая сети Петри, вычисления процессов и модель параллельной машины произвольного доступа. Когда несколько компьютеров подключены к сети при использовании параллелизма, это называется распределенной системой. Компьютеры в этой распределенной системе имеют собственную частную память, и можно обмениваться информацией для общих целей.
Эта область информатики направлена на управление сетями между компьютерами по всему миру
Компьютерная безопасность - это отрасль компьютерных технологий, предназначенных для защиты информации от банкционированного доступа, нарушения или модификации при сохранении доступности и удобства использования системы для предполагаемых пользователей. Криптография - это практика и изучение сокрытия (шифрования) и, как следствие, расшифровки (дешифрования) информации. Современная криптография во многом связана с информатикой, поскольку многие алгоритмы шифрования и дешифрования основаны на их вычислительной сложности.
База данных предназначена для простых организаций, 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 - это исследование цифрового визуального содержания и включает синтез и обработку данных изображения. Исследование связано со многими другими областями информатики, включая компьютерное зрение, обработка изображений и вычислительная геометрия, и широко используемые в областях специальные эффекты и видеоигры.
Научные вычисления (или вычислительная наука ) - это область исследований, связанная построение математических моделей и методы количественного анализа и использование 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 со своей средой среды обитания и многими другими. Современные компьютеры позволяют оптимизировать такие конструкции, как целые самолеты. При проектировании электрических и электронных схем выделяются SPICE, а также программное обеспечение для реализации физических новых (или модифицированных) конструкций. Последний включает в себя программное обеспечение для проектирования интегральных схем.
 |  |  |  |  |
| Числовой анализ | Вычислительная физика | Вычислительная химия | Биоинформатика | Вычислительная нейробиология |
Программная инженерия - это изучение разработки, внедрения и модификации программного обеспечения, чтобы 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 программного обеспечения - это касается не только создания или производства нового программного обеспечения, но и его внутренней компоновки и обслуживания.
Философ вычислительной техники Билл Рапапорт три великих открытия компьютерных наук:
Языки программирования Программирование для выполнения различных задач по-разному. Общие парадигмы программирования включают:
Многие языки предлагают поддержку нескольких парадигм, что делает различие скорее вопросом стиля, чем технических возможностей.
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 компьютерных науках престиж статей конференций выше, чем престиж журнальных публикаций. Одно из предлагаемых объяснений этого заключается в том, что быстрое развитие этой относительно новой области требует быстрого обзора и распространения результатов, и с этой задачей лучше справляются конференции, чем журналы.
Информатика, известная его близкие синонимы, Вычислительная техника, Компьютерные исследования, Информационные технологии (IT) и Информационные и вычислительные технологии (ICT), преподавались в школах Великобритании со времен пакетной обработки, маркировать чувствительные карточки и бумажную ленту, но обычно для нескольких избранных учеников. В 1981 году BBC выпустила микрокомпьютер и классную сеть, и компьютерные исследования стали обычным явлением для студентов GCE O уровня (11–16 лет). и информатика для студентов уровня. Его важность была признана, и он стал обязательной частью Национальной учебной программы для ключевых этапов 3 и 4. В сентябре 2014 года он стал правом для всех учеников старше 4 лет.
В США, где 14 000 школьных округов определяли учебную программу, условия были нарушены. Согласно отчету 2010 года Ассоциации вычислительной техники (ACM) и Ассоциации учителей информатики (CSTA), только 14 из 50 штатов принимают важные образовательные стандарты для информатики в старших классах.
Израиль, Новая Зеландия и Южная Корея включили информатику в свои национальные учебные программы для средних школ, а некоторые другие страны следуют.
 | В Викиучебнике есть книга по теме: Практика информатики для класса XI (CBSE) |
