علم الحاسوب

تتعامل علوم الحاسوب مع النظريات الأساسية للمعلومات والحساب، والتقنيات العملية لتنفيذها و تطبيقها.

علم الحاسوب أو علم المعلومات هو العلم الذي يدرس الحوسبة ومعالجة البيانات والنظريات والتطبيقات التي تشكل الأساس لأتمتة نقل المعلومات وتشغيلها وتحويلها، وذلك بدراسة برمجيات الحاسوب وعتاد الحاسوب. في بعض الدول العربية يطلق على مصطلح علم الحاسب الآلي المعلوماتية اختصاراً.

تهتم علوم الحاسوب بداية بدراسة الأسس النظرية للحوسبة والمعلومات وتطبيقاتها في الأنظمة الحاسوبية.

ينضوي تحت اسم المعلوماتية وعلوم الحاسب حقول متنوعة كلها تصنف تحت العنوان العريض "علوم الحاسوب". البعض يؤكد على الحوسبة وبعض 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 والوسائل 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. 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 أو 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 وحساب التكاليف.
2. معلوماتية عملية: يدرس مهارات ترجمة اللغات الصورية ونظريات والخوارزميات إلى تطبيقات يسهل تداولها، والتطوير المستمر لها مع ما يماشي العلوم ومجالات 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، الإلكترونيات.

يمكن تقسيم المعلوماتية أيضا بالشكل التالي :

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

هندسة الحاسوب

حديثا في معظم الجامعات تقسم هندسة الحاسوب إلى قسمين اساسيين بعدما كانت تتبع الهندسة الكهربائية والاإلكترونية

هندسة البرمجيات

هندسة البرمجيات أو software engineering,, هي دراسة تصميم و تنفيذ و تعديل البرمجيات بما يضمن توفر هذه البرمجيات بجودة عالية و تكلفة معقولة متاحة للجميع و قابلة للتطوير فيما بعد و سريعة للبناء. و هندسة البرمجيات تقوم على أسس و نظريات من الهندسة و علوم الحاسب كمبدأ ال Functional Structure من الهندسة و الذي يعتمد على مبدأ تصميم أجزاء صغيرة تتجانس في العمل مع بعضها لتشكل عمل الكل. و من علوم الحاسب يأخذ مباديء كثيرة لعل من ابرزها ال Object Oriented Design و الذي يتعامل مع كل الاجزاء في البرمجيات ككائنات تتفاعل مع بعضها لتشكل عمل النظام بالكامل. و هي تختلف عن علوم الحاسب حيث انها تعد فرع مهم من فروع علوم الحاسب.

هندسة عتاد الحاسوب

هندسة عتاد الحاسوب (بالإنجليزية: Computer Hardware Engineering) تبحث مبادئ صناعة الحواسيب من الناحية الإلكترونية والفيزيائية ويناء شبكات الحاسوب ووسائط تخزين البيانات إلكترونيا ومعالجتها ونقلها عبر الشبكات المختلفة.

الخوارزميات وبنية البيانات

O(n2)
تحليل الخوارزميات	خوارزميات	بنية البيانات

الحوسبة العددية والرمزية

						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 وخوارزميات البحث.

منطق رياضي Mathematical logic

نظرية الأنماط Type Theory

تحليل شكلي لأنماط المعطيات, واستخدام هذه الأناماط لفهم خصائص البرمجيات, خاصة أمن البرامج وثباتها.

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 وسعات التخزين)

نظرية الحوسبة الكمومية

معلوماتية عملية =

خوارزميات وبنى بيانات

تحليل الخوارزميات Analysis of algorithms

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

بنى البيانات Data Structure تنظيم ومعالجة البيانات

لغات البرمجة والمترجمات البرمجية

مترجم (برمجة) Compiler طرق برمجة البرامج الحاسوبية من لغات برمجة عالية المستوى إلى -لغات برمجة منخفضة المستوى تكون هته المرحلة بعد كتابة البرنامج بإحدى لغات البرمجة ك 

java php C ... حيث يتم تحويل نص البرنامج من نص عالي المستوى له معنى مقروء بالنسبة للإنسان إلى نص منخفض المستوى يتكون من مجموعة من تتابعات الصفر والواحد لا يفهمه سوى الحاسوب. كانت هذه العملية يدوية في أول أيام نشوء الحواسيب لكن تطورت بعد إنشاء المترجم le compilateur

.

مفسر (برمجة) Interpreter

لغة برمجة 

لغات صورية للتعبير عن الخوارزميات.

قواعد البيانات

استخراج البيانات Data mining

دراسة خوارزميات البحث ومعالجة البيانات في المستندات وقواعد 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، ومتوازية، ومتواقتة

تزامن (حوسبة) Concurrency 

نظرية وتطبيق التحسيب المتزامن والتفاعلي.

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

حوسبة متوازية Parallel computing حوسبة تستخدم عدة حواسب وعدة 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 وبنى بياناته

هندسة برمجيات

برمجة الحاسوب Computer programming كتابة برامج باستخدام لغات برمجة

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

هندسة برمجيات Software engineering مباديء وممارسة تصميم، تطوير، وفحص البرامج.

تصميم الخوارزميات

تطوير البرمجيات Software development

هندسة عكسية Reverse Engineering

معلوماتية عملية

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

التشبيك الحاسوبي

علم التعمية

رسوميات حاسوبية

رسوميات حاسوبية Computer graphics

خوارزميات لتوليد صور رسومية لتوليد ما هو موجود في الواقع أو 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

كيمياءوفيزياء حاسوبية

فيزياء حاسوبية

علوم عصبية حاسوبية

خزارزميات عددية

رياضيات رمزية Symbolic mathematics

مجالات متعلقة

المعلوماتية ترتبط ارتباطا 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 اصطناعي، 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 واسترجاعها. وهو علم بدأ كالأساس العلمي للاتصالات 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.

انظر أيضاً

• معلوماتية حيوية
• إنترنت
• برمجيات/برامج
• هندسة البرمجيات
• نظم التشغيل
• عتاد الحاسوب
• الوسائط المتعددة
• يوتابايت
• ذكاء اصطناعي
• الشبكات النورونية
• نظرية الألعاب
• علم المحاكاة
• خوارزميات وراثية
• رخص الكترونية
• لغات البرمجه
• وحدات تخزين المعلومات

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 أيضاً

• برمجيات النظام
• معلوماتية حيوية Bioinformatics
• معلوماتية التنوع الحيوي Biodiversity Informatics
• معلوماتية طبية 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

وصلات خارجية

• مجلة المعلوماتية تصدر عن الجمعية العلمية السورية للمعلوماتية