علم الحاسوب

علوم الحاسوب أو الإعلام الآلي هو العلم الذي يدرس الحوسبة و معالجة البيانات و النظريات والتطبيقات التي تشكل الأساس لمكننة (أتمتة) نقل المعلومات و تشغيلها و تحويلها ، وذلك بدراسة برامج وتطبيقات (برمجيات) ومكونات (عتاد) الحاسوب. في بعض الدول العربية يطلق على مصطلح علم الحاسب الآلي المعلوماتية إختصاراً.

تهتم علوم الحاسوب بداية بدراسة الأسس النظرية للحوسبة و المعلومات و تطبيقاتها في الأنظمة الحاسوبية.

ينضوي تحت اسم المعلوماتية و علوم الحاسب حقول متنوعة كلها تصنف تحت العنوان العريض (علوم الحاسوب) .البعض يؤكد على الحوسبة و بعض تطبيقاتها مثل رسوميات الحاسوب في حين أن فروعا أخرى تدرس خواص مشكلة تحسيبية computational problem (مثل نظرية التعقيد الحسابي), في حين تبقى فروعا أخرى تركز على التحديات التي تطرحها تطبيقات الحوسبة . فمثلا نظرية لغة البرمجة( programming language theory) تدرس الطرق و الوسائل لوصف عملية التحسيب ، في حين تقوم برمجة الحاسوب بتطبيق لغات برمجة معينة لاستخراج جواب أو حل لمشكلة تحسيبية معينة .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 تاريخ

يعود تاريخ علوم الحاسوب إلى اختراع أول حاسوب رقمي حديث. فقبل العشرينات من القرن العشرين، كان مصطلح حاسوب computer يشير إلى أي أداة بشرية تقوم بعملية الحسابات. أول الباحثين الذين يمكن اعتبارهم علماء حاسوب كان كورت غودل (Kurt Gödel)، ألونزو تشرش (Alonzo Church)، وآلان تورينغ (Alan Turing)، هؤلاء الثلاثة كانوا مهتمين بمسألة الحسوبية (computability): ما هي القضايا أو الأشياء التي يمكن لآلة أن تحسبها باتباع قائمة من التعليمات مع ورقة وقلم، دون تحديد للزمن اللازم ودون أي مهارات أو بصيرة (ذكاء)؟ وكان أحد دوافع هذه الدراسات هو تطوير آلات حاسبة computing machines يمكنها إتمام الأعمال الروتينية والعرضة للخطأ البشري عند إجراء حسابات بشرية.

خلال الأربعينات، مع تطوير آلات حاسبة أكثر قوة وقدرة حسابية، تتطور مصطلح حاسوب ليشير إلى الآلات بدلا من الأشخاص الذين يقومون بالحسابات. وأصبح من الواضح أن الحواسيب يمكنها أن تقوم بأكثر من مجرد عمليات حسابية وبالتالي انتقلوا لدراسة تحسيب او التحسيب بشكل عام. بدأت المعلوماتية وعلوم الحاسب تأخذ استقلالها كفرع أكاديمي مستقل في الستينات، مع إيجاد أوائل أقسام علوم الحاسب في الجامعات وبدأت الجامعات تعطي إجازات في هذه العلوم.

 أهم الفروع

يمكن تقسيم المعلوماتية إلى ثلاثة أقسام:

1. معلوماتية نظرية: يدرس اللغات الصورية، نظريات الحوسبة أو الخوارزميات و حساب التكاليف .
2. معلوماتية عملية: يدرس مهارات ترجمة اللغات الصورية و نظريات و الخوارزميات إلى تطبيقات يسهل تداولها، و التطوير المستمر لها مع ما يماشي العلوم و مجالات الحياة الأخرى.
3. المعلوماتية التطبيقية: وتهتم بالتطبيقات المختلفة للحاسوب في مجالات الحياة : كالتصميم والتصنيع باستخدام الحاسب ، والأنظمة الإدارية والصناعية.
4. هندسة الحاسوب: هذا الفرع يهتم بكيفية صناعة معدات الحاسوب (عتاد الحاسوب). صناعة الحواسيب تعتمد على العديد من المجالات مثل المعلوماتية النظرية، الفيزياء، الكمياء، الالكترونيات.

يمكن تقسيم المعلوماتية أيضا بالشكل التالي :

• علم الخوارزميات و المعلوماتية النظرية: و هي تدرس الجانب النظري في المعلوماتية .
• علم التقنيات الحاسوبية: هي التحليل ، التصميم وبناء المكونات الصلبة للحواسيب .

 حقول المعلوماتية

 الخوارزميات و بنية البيانات

$O(n^{2})$
تحليل الخوارزميات	خوارزميات	بنية البيانات

 الحوسبة العددية و الرمزية

						$y=\sin(x)+c$
معلوماتية حيوية	علوم استعرافية	كيمياء حسابية	علم الأعصاب الحاسوبي	فيزياء حاسوبية	تحليل عددي	الرياضيات الرمزية

 معلوماتية نظرية

 الأسس الرياضية

علم التعمية Cryptography

خوارزميات لحماية البينات الخصوصية بما فيها التعمية

نظرية المخططات Graph theory

أسس بنى تخزين المعلومات و خوارزميات البحث.

منطق رياضي Mathematical logic

نظرية الأنماط Type Theory

تحليل شكلي لأنماط المعطيات, و استخدام هذه الأناماط لفهم خصائص البرمجيات, خاصة أمن البرامج و ثباتها .

نظرية الأعداد

نظرية التصنيف

هندسة رياضية حاسوبية

 نظرية التحسيب

نظرية الأتمتة Automata theory

نظرية الحسوبية (معلوماتية) Computability theory

نظرية التعقيد الحسابي Computational complexity theory دراسة الحدود الأساسية للحوسبة (بالذات الزمن و سعات التخزين)

نظرية الحوسبة الكمومية

 معلوماتية عملية

 خوارزميات و بنى بيانات

تحليل الخوارزميات Analysis of algorithms

خوارزميات Algorithms دراسة عمليات شكلية لإنجاز التحسيب ، و مدى فعالية هذه العمليات .

بنى البيانات Data Structure تنظيم و معالجة البيانات

 لغات البرمجة و المترجمات البرمجية

مترجم (برمجة) Compiler طرق برمجة البرامج الحاسوبية من لغات برمجة عالية المستوى إلى -لغات برمجة منخفضة المستوى .

مفسر (برمجة) Interpreter

لغة برمجة

لغات صورية للتعبير عن الخوارزميات .

 قواعد البيانات

استخراج البيانات Data mining

دراسة خوارزميات البحث و معالجة البيانات في المستندات و قواعد البيانات; ترتبط أيضا ب استرجاع المعلومات information retrieval

قواعد بيانات علائقية Relational databases

Study of algorithms for searching and processing information in documents and databases; closely related to استرجاع المعلومات information retrieval.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 أنظمة موزعة ، و متوازية ، و متواقتة

تزامن (حوسبة) Concurrency

نظرية و تطبيق التحسيب المتزامن و التفاعلي .

تشبيك حاسوبي Computer networking خوارزميات و بروتوكولات لنقل مضمون للبيانات لمسافات بعيدة مع تصحيح الأخطاء error correction

حوسبة متوازية Parallel computing حوسبة تستخدم عدة حواسب و عدة معالجات معا على التوازي

حوسبة موزعة Distributed computing

 تكوين الحاسوب

معمارية أو تكوين الحاسوب Computer architecture the design, organization, optimization and verification of a computer system, mostly about CPUs and Memory subsystem

تنظيم الحاسوب Computer organization

أنظمة التشغيل

أنظمة لإدارة برامج الحاسب و بنى بياناته

 هندسة برمجيات

برمجة الحاسوب Computer programming كتابة برامج باستخدام لغات برمجة

طرق صورية Formal methods طرق رياضية للوصف و الاستنتاج حول تصميم البرمجيات software designs .

هندسة برمجيات Software engineering مباديء و ممارسة تصميم ، تطوير ، و فحص البرامج .

تصميم الخوارزميات

تطوير البرمجيات Software development

هندسة عكسية Reverse Engineering

 معلوماتية تطبيقية

 الذكاء الاصطناعي

ذكاء اصطناعي Artificial intelligence

استنتاج مؤتمت Automated reasoning

روبوتية أو صتاعة الرجل الآلي Robotics

algorithms for controlling the behavior of robots

رؤية حاسوبية Computer vision

algorithms for extracting three dimensional objects from a two dimensional picture

تعلم آلي Machine Learning

حياة اصطناعية Artificial Life

معالجة اللغات الطبيعية/لسانيات حاسوبية

 الاتصالات

صوت الحاسوب Computer audio

Algorithms and data structures for the creation, manipulation, storage, and transmission of digital audio recordings. Also important in voice recognition applications.

التشبيك الحاسوبي

Algorithms and protocols for reliably communicating data across different shared or dedicated media, often including error correction.

علم التعمية

Applies results from complexity, probability and number theory to invent and break codes.

 رسوميات حاسوبية

رسوميات حاسوبية Computer graphics

خوارزميات لتوليد صور رسومية لتوليد ما هو موجود في الواقع او تمثيل المعلومات المراد تصويرها بشل مرئي .

معالجة الصور Image processing

إحساس عن بعد Remote Sensing

 التفاعل الإنساني الحاسوبي

تفاعل إنساني-حاسوب

 حوسبة علمية

معلوماتية حيوية

حوسبة علمية

علوم استعرافية

كيمياء حاسوبية

فيزياء حاسوبية

علوم عصبية حاسوبية

خزارزميات عددية

رياضيات رمزية Symbolic mathematics

 مجالات متعلقة

المعلوماتية ترتبط إرتباطا وثيقا بعدد من المجالات ، وهذه المجالات تتداخل معا بشكل كبير ، ولكن توجد فروق بينها ، من هذه المجالات:

• هندسة الحاسوب هي التحليل ، التصميم وبناء المكونات الصلبة للحواسيب (عتاد الحاسوب).
• الرسوميات الحاسوبية هو مجال حوسبة المرئيات ، حيث يتم استخدام الحاسوب لبناء صور ورسومات بشكل إصطناعي ، أو لدمج أو تعديل الصور المأخوذة من العالم الواقعي.
• برمجة الحاسوب أو تطوير البرمجيات يدرس كتابة البرامج للحاسوب.
• علم المعلومات هو دراسة البيانات والمعلومات ، وكيف يتم تفسيرها وتحليلها وتخزينها وإسترجاعها . وهو علم بدأ كالأساس العلمي للإتصالات وقواعد البيانات.
• تأمين المعلومات هو دراسة وبناء أنظمة معلومات آمنة ، تشمل أنظمة التشفير وحماية المعلومات.
• أنظمة المعلومات يدرس استخدام الحاسوب والحوسبة لدعم عمل المؤسسات
• هندسة البرمجيات التي تعني في تحليل ، تصميم ، بناء واختيار البرامج . هندسة البرمجيات تشمل أساليب التطوير ، وغيرها من المجالات الأخرى.

 اقرأ أيضا

• معلوماتية حيوية
• إنترنت
• برمجيات/برامج
• هندسة البرمجيات
• نظم التشغيل
• عتاد الحاسوب
• الوسائط المتعددة
• بروتوكولات
• يوتابايت
• ذكاء إصطناعي
• الشبكات النورونية
• نظرية الألعاب
• علم المحاكاة
• خوارزميات وراثية
• رخص الكترونية
• لغات البرمجه
• وحدات قياس سعة التخزين في الحاسوب

 حقول مرتبطة

• ذكاء اصطناعي Artificial intelligence

• علوم استعرافية Cognitive science
• علوم المعلومات Information science
• علوم الاتصالات Communication studies
• تعليم المعلوماتية Didactics of Informatics / Didactics of computer science

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 انظر أيضا

• معلوماتية حيوية Bioinformatics
• معلوماتية التنوع الحيوي Biodiversity Informatics
• معلوماتية طبية حيوية Biomedical informatics
• معلوماتية الأعمال Business Informatics
• معلوماتية بيئية Ecoinformatics
• معلوماتية كيميائية Cheminformatics
• معلوماتية المجتمع Community informatics
• معلوماتية جيولوجية Geoinformatics
• معلوماتية صحية Health informatics
• معلوماتية مخبرية Laboratory informatics
• معلوماتية عصبية Neuroinformatics
• معلوماتية اجتماعية Social informatics

 مواقع ذات صلة

• البوابة العربية لعلوم الحاسب و المعلوماتية
• مجلة المعلوماتية تصدر عن الجمعية العلمية السورية للمعلوماتية