Επιστήμη υπολογιστών
Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
 |
Έχει προταθεί αυτό το άρθρο ή τμήμα αυτού του άρθρου, να συγχωνευθεί με το Πληροφορική. (Σχολιάστε) |
| Αν πρόκειται να γίνει συγχώνευση σελίδων με μεγάλο ιστορικό, μην την κάνετε χειροκίνητα με «Αντιγραφή και Επικόλληση», αλλά ζητήστε την από τους διαχειριστές, προκειμένου να συγχωνευθεί και το ιστορικό των δύο σελίδων. |
Η Επιστήμη των Υπολογιστών (επίσης Πληροφορική) σχετίζεται με αρκετά θέματα που αφορούν τον υπολογιστή, και τα οποία εκτείνονται από την θεωρητική ανάλυση των αλγορίθμων, τυπικών γλωσσών, κλπ, ως πιο συγκεκριμένα θέματα όπως τις γλώσσες προγραμματισμού, το λογισμικό, και το υλικό των υπολογιστών.
Οι επιστήμονες των υπολογιστών μελετούν τα προγράμματα, τι μπορούν να κάνουν και τι όχι (δες υπολογισιμότητα), πώς τα προγράμματα μπορούν αποδοτικά να εκτελέσουν κάποιες συγκεκριμένες εργασίες (δες αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα αλγορίθμων), πως τα προγράμματα θα πρέπει να αποθηκεύουν και να ανακτούν συγκεκριμένες δομές πληροφοριών (δες δομές δεδομένων και βάσεις δεδομένων), πώς τα προγράμματα μπορούν να αναπαράγουν διαδικασίες της ανθρώπινης νοημοσύνης και πώς τα προγράμματα και οι άνθρωποι θα πρέπει να επικοινωνούν μεταξύ τους (δες Διασύνδεση ανθρώπου-μηχανής και Διασύνδεση χρήστη).
Ο ακόλουθος ορισμός της επιστήμης των υπολογιστών δίνεται στο άρθρο του ACM Computing As a Discipline:
- Η επιστήμη των υπολογιστών είναι η συστηματική μελέτη των αλγοριθμικών διαδικασιών που περιγράφουν και μεταμορφώνουν την πληροφορία: η θεωρία, ανάλυση, σχεδιασμός, αποδοτικότητα, υλοποίηση και εφαρμογή αυτών. Η θεμελιώδης ερώτηση που διαπερνά όλη την επιστήμη είναι 'Τι μπορεί (αποδοτικά) να αυτοματοποιηθεί στο χώρο των υπολογισμών;'
Η περισσότερη έρευνα στην επιστήμη των υπολογιστών έχει επικεντρωθεί στην Μηχανή von Neumann (ή υπολογιστή του φον Νόιμαν), και στην Μηχανή του Turing. Με χρήση αυτών των μοντέλων μπορούμε ικανοποιητικά να κατανοήσουμε την πραγματική φύση των πραγματικών υπολογιστών που χρησιμοποιούμε σήμερα. Οι επιστήμονες των υπολογιστών επίσης μελετάνε και άλλα μοντέλα υπολογισμού όπως είναι οι Παράλληλοι υπολογιστές, οι Πιθανοκρατικοί Αλγόριθμοι και οι Κβαντικοί υπολογιστές.
Ο Έντσγκερ Ντάιστρα (Edsger Dijkstra) είπε:
- Η επιστήμη των υπολογιστών έχει τόση σχέση με τους υπολογιστές, όση έχει η Αστρονομία με το Τηλεσκόπιο.
Ο φυσικός Ρίτσαρντ Φάινμαν (Richard Feynman) είπε:
- Η επιστήμη των υπολογιστών δεν είναι τόσο παλιά όσο η φυσική, υστερεί χρονικά μερικούς αιώνες. Παρόλα αυτά, αυτό δεν σημαίνει ότι υπάρχουν λιγότερα στο πιάτο του επιστήμονα των υπολογιστών απ' ό,τι σε αυτό του φυσικού: μπορεί να είναι νεότερη αλλά είχε μια πολύ πιο έντονη γέννηση!
Η επιστήμη των υπολογιστών έχει ρίζες στην ηλεκτρομηχανική, τα μαθηματικά και τη γλωσσολογία. Το τελευταίο τρίτο του εικοστού αιώνα η επιστήμη των υπολογιστών αναδύθηκε ως ένα διακριτό πεδίο γνώσης και ανέπτυξε τις δικές της ορολογία και μεθοδολογία. Αρχικά, η ΕτΥ διδασκόταν στα πλαίσια των μαθηματικών και πολυτεχνικών σχολών. Σήμερα τα πιό πολλά πανεπιστήμια έχουν ξεχωριστά τμήματα αφοσιωμένα στην επιστήμη των υπολογιστών.
Πίνακας περιεχομένων |
[Επεξεργασία] Συγγενικά επιστημονικά πεδία
Η επιστήμη των υπολογιστών σχετίζεται στενά με άλλα επιστημονικά πεδία.Αυτά τα πεδία αλληλοκαλύπτονται σημαντικά αν και υπάρχουν σημαντικές διαφορές.
- Η Μηχανική υπολογιστών μελετά την ανάλυση,σχεδίαση και κατασκευή του υλικού των υπολογιστών
- Γραφικά υπολογιστών
- Προγραμματισμός
- Κυβερνητική
- Κρυπτογραφία
- Πληροφοριακά συστήματα
- Γλωσσολογία
- Λογική
- Μαθηματικά
- Μηχανική λογισμικού
- Θεωρία υπολογισιμότητας
[Επεξεργασία] Σημαντικοί για την επιστήμη των υπολογιστών κλάδοι
[Επεξεργασία] Μαθηματικά θεμέλια
- Άλγεβρα Μπουλ
- Διακριτά Μαθηματικά
- Θεωρία γράφων
- Κυβερνητική
- Μαθηματική Λογική
- Θεωρία πεδίων
- Πιθανότητες και Στατιστική
- Επεξεργασία σήματος
[Επεξεργασία] Θεωρητική πληροφορική
- Θεωρία τυπικών γλωσσών
- Θεωρία υπολογισιμότητας
- Τυπική σημασιολογία
- Θεωρία αλγορίθμων και υπολογιστικής πολυπλοκότητας
- Θεωρία τύπων
- Κρυπτογραφία
[Επεξεργασία] Υλισμικό
(δες επίσης ηλεκτρομηχανική και μηχανική υπολογιστών)
- Μικροπρογραμματισμός
- Αριθμητική υπολογιστών
- Δομές μνήμης
- Είσοδος/Έξοδος και Επικοινωνία δεδομένων
- Λογική Σχεδίαση
- Ολοκληρωμένα κυκλώματα
- Ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας(VLSI)
- Απόδοση και αξιοπιστία υλικού
[Επεξεργασία] Οργάνωση υπολογιστών
- Αρχιτεκτονική υπολογιστών
- Δίκτυα υπολογιστών
- Κατανεμημένα συστήματα
- Υλοποίηση συστημάτων υπολογιστών
[Επεξεργασία] Λογισμικό
- Προγραμματισμός και Πρόγραμμα υπολογιστή
- Γλώσσες προγραμματισμού
- Παράλληλος προγραμματισμός
- Σχεδίαση λογισμικού
- Λειτουργικά συστήματα
- Μεταγλωττιστές
[Επεξεργασία] Δεδομένα και συστήματα πληροφοριών
- Δομές δεδομένων
- Συμπίεση δεδομένων
- Βάσεις δεδομένων
- Τύποι αρχείων δεδομένων
[Επεξεργασία] Εφαρμογές υπολογιστών
- Τεχνητή νοημοσύνη
- Γραφικά υπολογιστών
- Επεξεργασία εικόνας
- Αναγνώριση προτύπων
- Αναγνώριση ομιλίας
- Προσομοίωση μοντέλων
- Επεξεργασία κειμένου
- Επεξεργασία σήματος
- Ρομποτική
- Διασύνδεση ανθρώπου υπολογιστή
- Αριθμητική ανάλυση
- Θεωρία ουρών
[Επεξεργασία] Ιστορία
Η ανάπτυξη
Το Σήμερα
[Επεξεργασία] Σημαντικές μορφές με συμβολή στην επιστήμη των υπολογιστών
| Πρόσωπο | Επίτευγμα |
|---|---|
| John Vincent Atanasoff | Έφτιαξε τον πρώτο ηλεκτρονικό ψηφιακό υπολογιστή, τον ABC υπολογιστή. Αντίθετα με τον ENIAC, που θεωρείται ο πρώτος πλήρης ηλεκτρονικός υπολογιστής που σχεδιάστηκε να είναι Turing-πλήρης, ο ABC υπολογιστής δεν ήταν προγραμματίσιμος. |
| Charles Babbage | Σχεδίασε και έχτισε το πρωτότυπο για έναν μηχανικό υπολογιστή και σχεδίασε την πιό ισχυρή Αναλυτική μηχανή. |
| John Backus | Επινόησε την FORTRAN (Formula Translation), την πρώτη πρακτική υψηλού επιπέδου γλώσσα προγραμματισμού και την Backus-Naur μορφή με την οποία περιέγραψε το συντακτικό της. |
| Alonzo Church | Θεμελιακές συμβολές στην θεωρία υπολογισμού, ιδιαίτερα με την ανάπτυξη του λ-λογισμού και την διερεύνηση μέσα από αυτόν του προβλήματος της μη-αποφασιμότητας. |
| James W. Cooley and John W. Tukey | Fast Fourier Τransform |
| Ole-Johan Dahl and Kristen Nygaard | Επινόησε την πρώτη αντικειμενοστραφή γλώσσα προγραμματισμού SIMULA (Simulation Language). |
| Edsger Dijkstra | Για αλγόριθμους, Goto considered harmful, σηματοφορείς, αυστηρότητα και παιδαγωγική. Επονομάσθηκε πατέρας του παράλληλου προγραμματισμού. Ήταν πρωτοπόρος στα λειτουργικά συστήματα. |
| Gottlob Frege | Του οποίου η ανάπτυξη της Πρώτης τάξης κατηγορηματικού λογισμού αποτέλεσε κρίσιμο προαπαιτούμενο για την ανάπτυξη της θεωρίας υπολογισμού. |
| C.A.R Hoare | Ανάπτυξη της τυπικής γλώσσας Communicating Sequential Processes (CSP) και του αλγόριθμου ταξινόμησης Quicksort. |
| Kurt Gödel | Για την απόδειξή του (1931) ότι η αριθμητική βασισμένη σε αξιώματα του Peano δεν μπορεί να είναι και λογικά συνεπής και πλήρης στον κατηγορηματικό λογισμό πρώτης τάξης. Ο Wittgenstein στην ύστερή του περίοδο ανέπτυξε έντονη κριτική στο έργο του. |
| Admiral Grace Murray Hopper | Η Hopper έκανε πρωτοποριακή δουλειά στην υποστήριξη της αναγκαιότητας των γλωσσών προγραμματισμού υψηλού επιπέδου που αποκάλεσε αυτόματο προγραμματισμό. Έγραψε επίσης τον Α-0 μεταγλωττιστή που επηρέασε την COBOL (Commercial Business Oriented Language). |
| Kenneth Iverson | Επινόησε την APL (A Programming Language) και συνεισέφερε και στον κλάδο της διαδραστικής επικοινωνίας υπολογιστή-χρήστη. |
| Jacek Karpinski | Ανάπτυξε τον πρώτο διαφορικό αναλυτή που χρησιμοποιούσε τρανζίστορς, και επίσης ανέπτυξε έναν από τους πρώτους αλγόριθμους αναγνώρισης εικόνων και χαρακτήρων. Τέλος είναι ο εφευρέτης του πρώτου μίνι-υπολογιστή, του K-202. |
| Stephen Cole Kleene | Πρωτοποριακή δουλειά με τον Alonzo Church στον Λογισμό Λάμδα με τον οποία τέθηκαν τα θεμέλια την θεωρίας υπολογισμού. |
| Donald Knuth | Για την σειρά βιβλίων The Art of Computer Programming και το λογισμικό για τυπογραφία TeX. |
| Gottfried Leibniz | Η μεγάλη συνεισφορά του στην συμβολική λογική κυρίως με την εργασία του Calculus ratiocinator, επηρέασε σημαντικά τον Gottlob Frege, του οποίου η ανάπτυξη του πρώτης τάξης κατηγορηματικού λογισμού ήταν κρίσιμη για τα θεωρητικά θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών. |
| Ramon Llull | Για τις πολλαπλές μηχανές συμβολικής αναπαράστασης, την εργασία του Ars Combinatoria, και τις πρωτοποριακές του ιδέες της συμβολικής αναπαράστασης και χειρισμού των συμβόλων αυτών για την παραγωγή γνώσης. Επηρέασε σημαντικά τον Leibniz. |
| Ada Lovelace | (Κόρη του Λόρδου Βύρωνα). Άρχισε την μελέτη του επιστημονικού υπολογισμού, ιδιαίτερα με την εργασία της Προσχέδιο μιας αναλυτικής μηχανής, μια ανάλυση του έργου του Τσαρλς Μπάμπατζ (Charles Babbage). Η γλώσσα προγραμματισμού Ada ονομάστηκε έτσι προς τιμήν της. |
| John Mauchly and J. Presper Eckert | Σχεδίασε και έχτισε τον ENIAC, τον πρώτο ηλεκτρονικό Turing-πλήρη υπολογιστή, και τον UNIVAC I, τον πρώτο υπολογιστή διαθέσιμο εμπορικά στις Η.Π.Α.. Η δουλειά τους στον ENIAC στον Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια επηρέασε σημαντικά τον Τζον φον Νόιμαν στο Institute for Advanced Study όταν έκαναν πρωτοποριακή δουλειά στην αρχιτεκτονική των υπολογιστών. |
| John McCarthy | Επινόησε την LISP (List Programming), μια συναρτησιακή γλώσσα προγραμματισμού. |
| Τζον φον Νόιμαν | Επινόησε την von Neumann αρχιτεκτονική πάνω στην οποία βασίζονται οι σύγχρονοι υπολογιστές. |
| Claude E. Shannon | Θεμελιωτής της θεωρίας της πληροφορίας. |
| Άλαν Τούρινγκ | Για θεμελιώδεις συνεισφορές στην επιστήμη των υπολογιστών, για την επινόηση της μηχανής Turing και για τον σχεδιασμό του Pilot ACE. |
| Maurice Wilkes | Έφτιαξε τον πρώτο υπολογιστή αποθηκευμένου προγράμματος και του αποδίδονται και πολλές ιδέες δομών υψηλού επιπέδου γλωσσών προγραμματισμού. |
| Konrad Zuse | Έφτιαξε τον ψηφιακό υπολογιστή Z3, ο πρώτος που λειτούργησε με το δυαδικό σύστημα αρίθμησης, για τον οποίο (όπως ισχυρίζονται μερικοί) επινόησε μια θεωρητική γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου, Plankalkül. |
