علم الحاسوب

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من علوم الحاسبات)
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
إبريق شاي يوتاه، نموذج لرسوميات حاسوبية خوارزمية فرز سريع
لامدا الفأرة تمثل التفاعل بين الإنسان والحاسوب
تتعامل علوم الحاسوب مع النظريات الأساسية للمعلومات والحساب، والتقنيات العملية لتنفيذها وتطبيقها.

علم الحاسوب[1] يدرس الحوسبة ومعالجة البيانات والنظريات والتطبيقات التي تشكل الأساس لأتمتة نقل المعلومات وتشغيلها وتحويلها، وذلك بدراسة برمجيات الحاسوب وعتاد الحاسوب بشكل علمي مجرد. في بعض الدول العربية يطلق على مصطلح علم الحاسب الآلي المعلوماتية اختصارًا وليس بقصد خلطه مع العلوم الأخرى وخاصة التخصصات المتعلقة بتكنولوجيا المعلومات المهتمة بالتطبيق غير المبني على أسس علمية، كما يُطلق عليه في الجزائر اسم "الإعلام الآلي".

يبحث علم الحاسوب استخدام الحوسبة بجميع اشكالها لحل المشكلات من منظور علمي رياضي. وغالبًا ما يشمل ذلك تصميم وبرمجة البرمجيات لكي تستعمل كأداة لحل هذه المشاكل.

علم الحاسوب ليس معنيًا بتعلم طريقة استخدام البرمجيات بشكل عام وبحد ذاتها. من الصحيح القول أن هناك بعض الوظائف التي تعتمد بشكل أساسي على بعض البرمجيات كبرمجيات التصميم لمصممين الجرافيك أو محررات النصوص والجداول لمدخلي البيانات، لكن علم الحاسوب ليس معنيًا بدراسة طريقة التعامل مع هذه البرمجيات وغيرها بشكل عام وليس معنيًا كذلك بتصميم صفحات الويب أو تجهيزها.

عند الحديث عن البرمجيات فإن علم الحاسوب يُعنى “بطريقة” بناء البرمجيات بناء على أسس علمية ورياضة وبدراسة الخوارزميات الأنسب استخدامًا في تلك البرمجيات.

أصبح علم الحاسوب علمًا قائمًا بذاته، يُعنى ببحث أمور الحساب والاحتساب من منظور علمي دقيق.

أما تكنولوجيا المعلومات فهو مجال آخر يُعنى بمسائل أخرى مثل طُرُق استخدام البرمجيات والتعامل معها وطرق استعمال المعلومات أو حتى طريقة استخدام ما هو جاهز في أغلب الأحيان لإنجاز عمل ما، وغالبًا ما يُستخدم مصطلح تكنولوجيا المعلومات IT بشكل واسع بين العامة وفي سوق العمل.[2][3][4]

لعلوم الحاسب حقول متنوعة كلها تصنف تحت العنوان العريض "علوم الحاسوب". يؤكد البعض على الحوسبة وبعض تطبيقاتها مثل رسوميات الحاسوب في حين أن فروعًا أخرى تدرس خواص مشكلة تحسيبية Computational problem (مثل نظرية التعقيد الحسابي).وتبقى فروع 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[عدل]

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 المُعرّضة للخطأ البشري عند إجراء حسابات بشرية.

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

أهم الفروع[عدل]

يمكن تقسيم علم الحاسوب إلى ثلاثة أقسام:

  1. علم الحاسوب النظري: يدرس اللغات الصورية، نظريات الحوسبة أو الخوارزميات وحساب التكاليف.
  2. علم الحاسوب العملي: يدرس مهارات ترجمة اللغات الصورية، النظريات والخوارزميات إلى تطبيقات يسهل تداولها، والتطوير المستمر لها مع ما يتماشى مع العلوم وباقي مجالات الحياة.
  3. علم الحاسوب التطبيقي: ويهتم بالتطبيقات المختلفة للحاسوب في مجالات الحياة : كالتصميم والتصنيع باستخدام الحاسب إلى جانب الأنظمة الإدارية والصناعية.
  4. هندسة الحاسوب: هذا الفرع يهتم بكيفية صناعة مُعدّات الحاسوب (عتاد الحاسوب). صناعة الحواسيب تعتمد على العديد من المجالات مثل المعلوماتية النظرية، الفيزياء، الكمياء والإلكترونيات.

يُمكن تقسيم علم الحاسوب أيضا على النحو التالي :

  • علم الخوارزميات والبيانات النظرية: دراسة الجانب النظري في علوم البيانات.
  • علم التقنيات الحاسوبية: التحليل، التصميم وبناء المكونات الصلبة للحواسيب.

هندسة الحاسوب[عدل]

حديثا في معظم الجامعات تقسم هندسة الحاسوب إلى قسمين أساسيين بعدما كانت تتبع الهندسة الكهربائية والإلكترونية

هندسة البرمجيات[عدل]

هندسة البرمجيات هي دراسة تصميم وتنفيذ وتعديل البرمجيات بما يضمن توفر هذه البرمجيات بجودة عالية وتكلفة معقولة متاحة للجميع وقابلة للتطوير فيما بعد وسريعة للبناء. وهندسة البرمجيات تقوم على أسس ونظريات من الهندسة وعلوم الحاسب كمبدأ ال Functional Structure من الهندسة والذي يعتمد على مبدأ تصميم أجزاء صغيرة تتجانس في العمل مع بعضها لتشكل عمل الكل. ومن علوم الحاسب يأخذ مباديء كثيرة لعل من أبرزها ال Object Oriented Design والذي يتعامل مع كل الأجزاء في البرمجيات ككائنات تتفاعل مع بعضها لتشكل عمل النظام بالكامل. وهي تختلف عن علوم الحاسب حيث أنها تعد فرع مهم من فروع علوم الحاسب.

هندسة عتاد الحاسوب[عدل]

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

حقول علم الحاسوب[عدل]

الخوارزميات وبنية البيانات[عدل]

O(n^2) Sorting quicksort anim.gif Singly linked list.png
تحليل الخوارزميات خوارزميات بنية البيانات

الحوسبة العددية والرمزية[عدل]

1u04-argonaute.png User-FastFission-brain.gif Naphthalene-3D-balls.png Neuron-no labels.png X-43A (Hyper - X) Mach 7 computational fluid dynamic (CFD).jpg Wind-particle.png y = \sin(x) + c
معلوماتية حيوية علوم استعرافية كيمياء حسابية علم الأعصاب الحاسوبي فيزياء حاسوبية تحليل عددي الرياضيات الرمزية

معلوماتية نظرية[عدل]

علم حاسوب عملي[عدل]

علم حاسوب عملي[عدل]

مجالات متعلقة[عدل]

علم الحاسوب يرتبط 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.

علاقة علم الحاسوب بالهندسة الطبية[عدل]

علم الحاسوب, هندسة الميكانيك, و البيولوجيا هي العلوم الثلاث الرئيسية التي تقوم عليها هندسة طبية حيوية. يقوم علماء الحاسوب بكتابة البرامج التي تتحكم بالآلات الطبية أو أحيانا يستدعى علماء الحاسوب الى مخابر طبية لأخذ رأيهم و اقتراحاتهم عن الأجهزة الطبية الحديثة بعد الانتهاء من صناعتها قبل بيعها للمختبرات و المشافي. في معظم الجامعات حول العالم, على طلاب الهندسة الطبية أخذ صفين من صفوف علم الحاسوب, احداهما يجب أن يكون عن لغات البرمجة [9].

التعليم[عدل]

يدرس طلاب علم الحاسوب العديد من مجالات الرياضيات مثل حساب التفاضل والتكامل(calculus), الجبر الخطي, و المعادلات التفاضلية. علم الرياضيات أساسي جدا في كتابة البرامج و في لغات البرمجة. النظريات و التطبيقلت الرياضية التي يدرسها الطلاب مهمة في فهم طريقة معالجة الحاسوب للمعلومات. بالإضافة الى ذلك, يدرس الطلاب العديد من لغات البرمجة مثل java و HTML. يدرس أيضا الطلاب القليل من الدارات الالكترونية و طريقة عملها. يدرس الطلاب الخوارزميات خلال السنة الثالثة و الرابعة.مشروع التخرج مهم للغاية في نهاية السنة الأخيرة. [10] [11].

مجالات العمل بعد التخرج[عدل]

بعض الطلاب يقومون بالإلتحاق بجامعات أخرى للتخصص في مجال معين في هندسة الحواسيب و بعضهم الآخر يبدأ بالعمل فور التخرج. يعمل مهندسو الحاسوب تقريبا في كل مكان. في المدارس و الجامعات حيث يبنون قواعد بيانات للطلاب, في المصانع حيث يقومون ببرنمجة الآلات لقيام بعمل محدد, في الشركات المصرفية لضمان سرية و أمان عمليات تحويل الأموال عبر الانترنت . بما أن مهندسو الحاسوب يمكنهم العمل تقريبا في أي مؤسسة, لا يجد خريجي هذا المجال أي صعوبة في إيجاد عمل.[12]. راتب المهندس في هذا المجال يقارب ١٠٠,٠٠٠ دولار سنويا. [13]

حقول مرتبطة[عدل]

الشبكات الحاسوبية[عدل]

الشبكة الحاسوبية هي حاسوبين أو أكثر موصولين مع بعضهم البعض ليصبح بإمكانهم تبادل و تشارك المعلومات. يمكن ان تكون أجهزة الحاسوب مرتبطة مع بعضها بشكل مباشر بواسطة كابل(شريط خاص) أو يشكل لاسلكي. الانترنت هو أحد الأمثلة عن الشبكات الحاسوبية. أول استخدام لهذه الشبكات كان عام ١٩٥٠. أول شبكة مستخدمة كانت بسيطة للغاية, اليوم و بعد ٦٥ سنة, يتم استخدام الألياف الزجاجية لنقل المعلومات.[14]. بحيث يمكن لهذه الألياف نقل آلاف الميجابايت في ثواني. فوائد هذه الشبكات عديدة فهي تسمح للمعلومات بالإنتقال من أي مكان في الكرة الأرضية الى آخر بسرعة الضوء.


انظر أيضاً[عدل]

وصلات خارجية[عدل]

مراجع[عدل]