Computer videnskab , studiet af computere og computing, herunder deres teoretiske og algoritmiske fundamenter, hardware og software , og deres anvendelser til behandling af oplysninger. Det disciplin i datalogi inkluderer studiet af algoritmer og datastrukturer, computer - og netværksdesign, modellering af data og informationsprocesser og kunstig intelligens . Datalogi trækker nogle af sine fundamenter fra matematik og teknik og inkorporerer derfor teknikker fra områder som køteori, sandsynlighed og statistik og elektronisk kredsløb design. Datalogi gør også tung brug af hypotese testning og eksperimenter under konceptualisering, design, måling og forfining af nye algoritmer, informationsstrukturer og computerarkitekturer.
bærbar computer En bærbar personlig computer. Indeks åbent
Datalogi er studiet af computere og computere samt deres teoretiske og praktiske anvendelser. Datalogi anvender principperne for matematik, teknik og logik til en overflod af funktioner, herunder algoritme formulering, software og hardwareudvikling og kunstig intelligens .
De mest indflydelsesrige computerforskere inkluderer Alan Turing, kodebryderen fra 2. verdenskrig, der almindeligvis betragtes som far til moderne computing; Tim Berners-Lee, opfinder af Internettet ; John McCarthy, opfinder af programmeringssproget LISP og kunstig intelligens pioner; og Grace Hopper , US Navy officer og en nøglefigur i udviklingen af tidlige computere som UNIVAC I samt udviklingen af computersproget kompilator .
Datalogi anvendes til en bred vifte af discipliner, der inkluderer modelleringssimuleringer såsom virkningerne af klimaændringer og Ebola-virus, skabelse af kunst og visualisering gennem grafikgengivelse og simulering af en menneskelig grænseflade gennem kunstig intelligens og maskinlæring.
Videospil udvikling er baseret på principperne for datalogi og programmering. Moderne grafikgengivelse i videospil anvender ofte avancerede teknikker som strålesporing for at give realistiske effekter. Udviklingen af augmented reality og Virtual reality har også udvidet udvalget af muligheder for udvikling af videospil.
Mange universiteter over hele verden tilbyder grader, der lærer de studerende det grundlæggende inden for datalogisk teori og anvendelserne af computerprogrammering. Derudover gør udbredelsen af online ressourcer og kurser det muligt for mange mennesker at selvlære de mere praktiske aspekter af datalogi (såsom kodning, udvikling af videospil og app-design).
Datalogi betragtes som en del af en familie på fem separate, men indbyrdes forbundne discipliner: datateknik, datalogi, informationssystemer , informationsteknologi og softwareteknik. Denne familie er blevet kollektivt kendt som computerdisciplin. Disse fem discipliner er indbyrdes forbundne i den forstand, at computing er deres genstand for undersøgelse, men de er adskilte, da hver har sit eget forskningsperspektiv og læreplanfokus. (Siden 1991 har Association for Computing Machinery [ACM], IEEE Computer Society [IEEE-CS] og Association for Information Systems [AIS] samarbejdede at udvikle og opdatere taksonomi af disse fem indbyrdes forbundne discipliner og de retningslinjer, som uddannelsesinstitutioner verden over bruger til deres bachelor-, kandidat- og forskningsprogrammer.)
hvilket år blev dronning victoria dronning
De vigtigste underfelter inden for datalogi inkluderer den traditionelle undersøgelse af computerarkitektur, programmeringssprog og softwareudvikling. Imidlertid inkluderer de også beregningsvidenskab (brugen af algoritmiske teknikker til modellering af videnskabelige data), grafik og visualisering, interaktion mellem menneske og computer, databaser og informationssystemer, netværk og de sociale og faglige spørgsmål, der er unikke for praksis inden for datalogi. Som det kan være tydeligt, overlapper nogle af disse underfelter i deres aktiviteter med andre moderne felter, såsom bioinformatik og beregning kemi . Disse overlapninger er konsekvensen af en tendens blandt computerforskere til at genkende og handle på deres felts mange tværfaglige forbindelser.
Datalogi opstod som en uafhængig disciplin i begyndelsen af 1960'erne, skønt den elektroniske digitale computer, der er genstand for dens undersøgelse, blev opfundet omkring to årtier tidligere. Datalogiens rødder ligger primært inden for de relaterede områder matematik, elektroteknik, fysik og ledelsesinformationssystemer.
Matematik er kilden til to nøglebegreber i udviklingen af computeren - ideen om, at al information kan repræsenteres som sekvenser af nuller og ener og den abstrakte forestilling om et lagret program. I det binære nummersystem er tal repræsenteret af en sekvens af de binære cifre 0 og 1 på samme måde som tal i det velkendte decimalsystem er repræsenteret ved hjælp af cifrene 0 til 9. Den relative lethed, hvormed to tilstande (f.eks. og lav spænding) kan realiseres i elektrisk og elektronisk enheder førte naturligt til det binære ciffer, eller bit, og blev den grundlæggende enhed til datalagring og transmission i et computersystem.
Elektroteknik giver det grundlæggende i kredsløbsdesign - nemlig ideen om, at elektriske impulser, der er input til et kredsløb, kan kombineres ved hjælp af boolsk algebra til at producere vilkårlige udgange. (Den boolske algebra, der blev udviklet i det 19. århundrede, leverede en formalisme til at designe et kredsløb med binære inputværdier på nuller og ener [henholdsvis falske eller sande i terminologien for logik] for at give enhver ønsket kombination af nuller og ener som output.) Opfindelsen af transistor og miniaturisering af kredsløb sammen med opfindelsen af elektroniske, magnetiske og optiske medier til lagring og transmission af information, skyldes fremskridt inden for elektroteknik og fysik.
Managementinformationssystemer, oprindeligt kaldet databehandlingssystemer, leverede tidlige ideer, hvorfra forskellige datalogiske begreber såsom sortering, søgning, databaser , informationssøgning og grafiske brugergrænseflader udviklet sig. Store virksomheder husede computere, der lagrede oplysninger, der var centrale for aktiviteterne i at drive en virksomhed - lønningsliste, regnskab, lagerstyring, produktionskontrol, forsendelse og modtagelse.
Teoretisk arbejde med beregningsevne, der begyndte i 1930'erne, gav den nødvendige udvidelse af disse fremskridt til design af hele maskiner; en milepæl var specifikationen af Turing-maskinen fra 1936 (en teoretisk beregningsmodel, der udfører instruktioner, der er repræsenteret som en række nuller og ener) af den britiske matematiker Alan Turing og hans bevis for modelens beregningskraft. Et andet gennembrud var konceptet med den lagrede programcomputer, normalt krediteret den ungarske amerikanske matematiker John von Neumann. Dette er oprindelsen til det datalogiske felt, der senere blev kendt som arkitektur og organisation.
Alan M. Turing, 1951. Science History Images / Alamy
I 1950'erne arbejdede de fleste computerbrugere enten i videnskabelige forskningslaboratorier eller i store virksomheder. Den tidligere gruppe brugte computere til at hjælpe dem med at lave komplekse matematiske beregninger (fx missilbaner), mens den sidstnævnte gruppe brugte computere til at administrere store mængder virksomhedsdata (fx lønningslister og varebeholdninger). Begge grupper lærte hurtigt, at det ikke var praktisk eller pålideligt at skrive programmer på nul og maskinsprog. Denne opdagelse førte til udviklingen af forsamlingssprog i begyndelsen af 1950'erne, hvilket gør det muligt for programmører at bruge symboler til instruktioner (fx ADD til tilføjelse) og variabler (f.eks. x ). Et andet program, kendt som en samler, oversatte disse symbolske programmer til et tilsvarende binært program, hvis trin computeren kunne udføre eller udføre.
Andre systemsoftwareelementer kendt som linkende læssere blev udviklet til at kombinere stykker samlet kode og indlæse dem i computerens hukommelse, hvor de kunne udføres. Konceptet med at forbinde separate kodestykker var vigtigt, da det gjorde det muligt at genbruge biblioteker over programmer til udførelse af fælles opgaver. Dette var et første skridt i udviklingen af det datalogiske felt kaldet software ingeniørarbejde.
hvilken aldersgruppe er middelalderen
Senere i 1950'erne blev forsamlingssproget fundet så besværligt, at udviklingen af sprog på højt niveau (tættere på naturlige sprog) begyndte at understøtte lettere og hurtigere programmering. FORTRAN opstod som det vigtigste sprog på højt niveau inden for videnskabelig programmering, mens COBOL blev det vigtigste sprog for erhvervsprogrammering. Disse sprog medførte behovet for anden software, kaldet kompilatorer , der oversætter sprogprogrammer på højt niveau til maskinkode. Da programmeringssprog blev mere kraftfulde og abstrakte, byggede kompilatorer, der skaber maskinkode af høj kvalitet, og som er effektive med hensyn til udførelseshastighed og lagring forbrug blev et udfordrende datalogisk problem. Design og implementering af sprog på højt niveau er kernen i det datalogiske felt kaldet programmeringssprog.
Øget brug af computere i begyndelsen af 1960'erne forudsat drivkraft til udvikling af den første operativsystemer , som bestod af systembaseret software, der automatisk håndterede input og output og udførelsen af programmer kaldet job. Kravet om bedre beregningsteknikker førte til en genopblussen af interesse for numeriske metoder og deres analyse, en aktivitet, der udvidede sig så bredt, at den blev kendt som beregningsvidenskab.
I 1970'erne og 80'erne opstod der kraftige computergrafikapparater, både til videnskabelig modellering og andre visuelle aktiviteter. (Computeriserede grafiske enheder blev introduceret i begyndelsen af 1950'erne med visning af rå billeder på papirplotter og katodestrålerør [CRT] -skærme.) Dyrt hardware og den begrænsede tilgængelighed af software holdt felt vækst indtil begyndelsen af 1980'erne, da computerhukommelse krævet til bitmap-grafik (hvor et billede består af små rektangulære pixels) blev mere overkommelig. Bitmap-teknologi har sammen med skærmbilleder med høj opløsning og udvikling af grafiske standarder, der gør software mindre maskineafhængig, ført til den eksplosive vækst i marken. Støtte til alle disse aktiviteter udviklede sig inden for datalogi kendt som grafik og visuel computing.
Tæt relateret til dette felt er design og analyse af systemer, der interagerer direkte med brugere, der udfører forskellige beregningsopgaver. Disse systemer kom i vid udstrækning i 1980'erne og 90'erne, da line-redigerede interaktioner med brugerne blev erstattet af grafiske brugergrænseflader (GUI'er). GUI design, som blev banebrydende af Xerox og blev senere hentet af Apple (Macintosh) og endelig af Microsoft ( Windows ), er vigtigt, fordi det udgør hvad folk ser og gør, når de interagerer med en computerenhed. Designet af passende brugergrænseflader til alle typer brugere har udviklet sig til det datalogiske felt kendt som interaktion mellem mennesker og computere (HCI).
grafisk brugergrænseflade Xerox Alto var den første computer, der brugte grafiske ikoner og en mus til at styre systemet - den første grafiske brugergrænseflade (GUI). Hilsen af Xerox
Området for computerarkitektur og organisation har også udviklet sig dramatisk, siden de første lagrede programcomputere blev udviklet i 1950'erne. Såkaldte tidsdelingssystemer dukkede op i 1960'erne for at give flere brugere mulighed for at køre programmer på samme tid fra forskellige terminaler, der var kablet til computeren. I 1970'erne oplevede udviklingen af det første brede område computernetværk (WAN'er) og protokoller til overførsel af information ved høje hastigheder mellem computere adskilt af store afstande. Da disse aktiviteter udviklede sig, kom de sammen til det datalogiske felt kaldet netværk og kommunikation. En vigtig bedrift på dette felt var udviklingen af Internettet.
Ideen om, at instruktioner såvel som data kunne lagres i en computers hukommelse, var kritisk for grundlæggende opdagelser om den teoretiske opførsel af algoritmer . Det vil sige spørgsmål som hvad kan / kan ikke beregnes? er formelt blevet behandlet ved hjælp af disse abstrakte ideer. Disse opdagelser var oprindelsen til det datalogiske felt kendt som algoritmer og kompleksitet. En vigtig del af dette felt er undersøgelse og anvendelse af datastrukturer, der passer til forskellige applikationer. Datastrukturer, sammen med udviklingen af optimale algoritmer til indsættelse, sletning og lokalisering af data i sådanne strukturer, er en stor bekymring for computerforskere, fordi de bruges så meget i computersoftware, især i compilere, operativsystemer, filsystemer, og søgemaskiner .
I 1960'erne gav opfindelsen af magnetisk disklagring hurtig adgang til data placeret på et vilkårligt sted på disken. Denne opfindelse førte ikke kun til mere smart designede filsystemer, men også til udviklingen af database og informationssøgningssystemer, som senere blev afgørende for lagring, hentning og transmission af store mængder og brede varianter af data over Internettet. Dette felt inden for datalogi er kendt som informationsstyring.
Et andet langsigtet mål med datalogisk forskning er oprettelsen af computermaskiner og robotenheder, der kan udføre opgaver, der typisk anses for at kræve menneskelig intelligens . Sådanne opgaver inkluderer at flytte, se, høre, tale, forstå det naturlige sprog, tænke og endda udstille human følelser. Informatikfeltet med intelligente systemer, oprindeligt kendt som kunstig intelligens (AI), faktisk forud for den første elektronisk computere i 1940'erne, selvom udtrykket kunstig intelligens blev først opfundet i 1956.
Tre udviklinger inden for computing i den tidlige del af det 21. århundrede - mobil computing, klient-server computing , og computerhacking - bidrog til fremkomsten af tre nye felter inden for datalogi: platformbaseret udvikling, parallel og distribueret databehandling og sikkerhed og information forsikring . Platformbaseret udvikling er undersøgelsen af mobile enheders særlige behov, deres operativsystemer og deres applikationer. Parallel og distribueret computing vedrører udviklingen af arkitekturer og programmeringssprog, der understøtter udviklingen af algoritmer, hvis komponenter kan køre samtidigt og asynkront (snarere end sekventielt) for at udnytte tid og rum bedre. Sikkerheds - og informationssikring beskæftiger sig med designet af computersystemer og software, der beskytter computeren integritet og datasikkerhed samt privatlivets fred for enkeltpersoner, der er kendetegnet ved disse data.
Endelig er en særlig bekymring for datalogi gennem sin historie den unikke samfundsmæssige indflydelse, der ledsager datalogisk forskning og teknologiske fremskridt. Med fremkomsten af Internettet i 1980'erne var softwareudviklere for eksempel nødt til at løse vigtige problemer relateret til informationssikkerhed, privatlivets fred og systempålidelighed. Derudover spørgsmålet om, hvorvidt computersoftware udgør intellektuel ejendom og det relaterede spørgsmål Hvem ejer det? gav anledning til et helt nyt juridisk område med licens- og licensstandarder, der gjaldt software og relateret artefakter . Disse bekymringer og andre danner grundlag for sociale og faglige spørgsmål inden for datalogi, og de forekommer i næsten alle de andre områder, der er identificeret ovenfor.
Så for at opsummere har disciplinen datalogi udviklet sig til følgende 15 forskellige felter:
Datalogi har fortsat stærke matematiske og tekniske rødder. Computervidenskab bachelor-, kandidat- og doktorgradsprogrammer tilbydes rutinemæssigt af post-sekundære akademiske institutioner, og disse programmer kræver, at de studerende gennemfører passende matematik- og ingeniørkurser, afhængigt af deres fokusområde. For eksempel skal alle bachelor-datalogi-majors studere diskret matematik (logik, kombinatorik og elementær grafteori). Mange programmer kræver også, at studerende gennemfører kurser i beregning , Statistikker , numerisk analyse, fysik og ingeniørprincipper tidligt i deres studier.
Copyright © Alle Rettigheder Forbeholdes | asayamind.com