Nástin informatiky - Outline of computer science

Počítačová věda (také nazývaná výpočetní věda ) je studium teoretických základů informací a výpočtů a jejich implementace a aplikace v počítačových systémech. Jeden dobře známý systém klasifikace předmětů pro informatiku je ACM Computing Classification System navržený Asociací pro výpočetní techniku .

Co je to počítačová věda?

Počítačovou vědu lze popsat jako všechny následující:

Podpole

Matematické základy

Teorie kódování - užitečné při vytváření sítí, programování a dalších oblastech, kde počítače navzájem komunikují.
Teorie her - užitečné v umělé inteligenci a kybernetice .
Diskrétní matematika
Teorie grafů - Základy datových struktur a vyhledávací algoritmy.
Matematická logika - logická logika a další způsoby modelování logických dotazů; použití a omezení formálních důkazních metod
Teorie čísel - Teorie celých čísel . Používá se v kryptografii i jako testovací doména v umělé inteligenci .

Algoritmy a datové struktury

Algoritmy - Sekvenční a paralelní výpočetní postupy pro řešení široké škály problémů.
Datové struktury - organizace a manipulace s daty.

Umělá inteligence

Nástin umělé inteligence

Umělá inteligence - Implementace a studium systémů, které vykazují autonomní inteligenci nebo vlastní chování.
Automatizované uvažování - Řešení motorů, jaké se používají v Prologu a které vytvářejí kroky k výsledku s dotazem na databázi faktů a pravidel, a automatizovaná dokazování teorémů, jejichž cílem je dokázat matematické teorémy za pomoci programátora.
Počítačové vidění - Algoritmy pro identifikaci trojrozměrných objektů z dvourozměrného obrazu.
Soft computing , použití nepřesných řešení pro jinak extrémně obtížné problémy:
- Strojové učení - vývoj modelů, které jsou schopné se učit a přizpůsobovat se bez následování explicitních pokynů, pomocí algoritmů a statistických modelů k analýze a vyvození závěrů ze vzorů v datech.
- Evoluční výpočetní technika - Biologicky inspirované algoritmy.
Zpracování přirozeného jazyka - Budování systémů a algoritmů, které analyzují, rozumějí a generují přirozené (lidské) jazyky.
Robotika - Algoritmy pro řízení chování robotů.

Komunikace a bezpečnost

Síť - Algoritmy a protokoly pro spolehlivou komunikaci dat mezi různými sdílenými nebo vyhrazenými médii, často včetně opravy chyb .
Počítačová bezpečnost - Praktické aspekty zabezpečení počítačových systémů a počítačových sítí.
Kryptografie - Aplikuje výsledky složitosti, pravděpodobnosti, algebry a teorie čísel na vynalézání a rozbíjení kódů a analýzu bezpečnosti kryptografických protokolů .

Počítačová architektura

Architektura počítače - Návrh, organizace, optimalizace a ověření počítačového systému, zejména o procesorech a subsystému paměti (a sběrnici, která je spojuje).
Operační systémy - Systémy pro správu počítačových programů a poskytující základ použitelného systému.

Počítačová grafika

Počítačová grafika - Algoritmy jak pro syntetické generování vizuálních obrazů, tak pro integraci nebo změnu vizuálních a prostorových informací vzorkovaných ze skutečného světa.
Zpracování obrazu - Určení informací z obrázku pomocí výpočtu.
Vizualizace informací - Metody reprezentace a zobrazení abstraktních dat pro usnadnění lidské interakce pro průzkum a porozumění.

Souběžné, paralelní a distribuované systémy

Paralelní výpočty - teorie a praxe simultánních výpočtů; bezpečnost dat v jakémkoli multitaskingovém nebo multithreadovém prostředí.
Souběžnost (počítačová věda) - Výpočet pomocí více souběžných podprocesů provádění, vymýšlení algoritmů pro řešení problémů na více procesorech k dosažení maximálního zrychlení ve srovnání s postupným prováděním.
Distribuované výpočty - Výpočty využívající více výpočetních zařízení v síti k dosažení společného cíle nebo úkolu, čímž se snižuje latence v příspěvcích jednoho procesoru pro jakýkoli úkol.

Databáze

Přehled databází

Relační databáze - soubor teoretického a algoritmického základu databází.
Strukturované úložiště - nerelační databáze, jako jsou databáze NoSQL .
Dolování dat - Studium algoritmů pro vyhledávání a zpracování informací v dokumentech a databázích; úzce souvisí s vyhledáváním informací .

Programovací jazyky a překladače

Kompilátor teorie - Teorie kompilátoru design, založený na teorii automatů .
Programovací jazyk pragmatika - Taxonomie programovacích jazyků, jejich silné a slabé stránky. Různá paradigmata programování , například objektově orientované programování .
Teorie programovacího jazyka
Formální sémantika - důsledné matematické studium významu programů.
Teorie typů - Formální analýza typů dat a použití těchto typů k pochopení vlastností programů - zejména bezpečnosti programů.

Vědecké výpočty

Výpočetní věda - konstrukce matematických modelů a technik kvantitativní analýzy a používání počítačů k analýze a řešení vědeckých problémů.
Numerická analýza - Přibližné numerické řešení matematických úloh jako hledání kořenů , integrace , řešení obyčejných diferenciálních rovnic ; aproximace speciálních funkcí .
Symbolický výpočet - manipulace a řešení výrazů v symbolické formě, známé také jako počítačová algebra .
Výpočetní fyzika - Numerické simulace velkých neanalytických systémů
Výpočtová chemie - Výpočetní modelování teoretické chemie za účelem stanovení chemických struktur a vlastností
Bioinformatika a výpočetní biologie - Využití výpočetní techniky k udržování, analýze, ukládání biologických dat a pomoci při řešení biologických problémů, jako je skládání proteinů , predikce funkcí a fylogeneze .
Výpočetní neurověda - Výpočetní modelování neurofyziologie .

Softwarové inženýrství

Nástin softwarového inženýrství

Formální metody - Matematické přístupy k popisu a uvažování o návrhu softwaru.
Softwarové inženýrství - Principy a postupy navrhování, vývoje a testování programů, stejně jako správné technické postupy.
Návrh algoritmu - využití nápadů z teorie algoritmů ke kreativnímu navrhování řešení skutečných úkolů.
Počítačové programování - Praxe používání programovacího jazyka k implementaci algoritmů.
Interakce člověk - počítač - studium a návrh počítačových rozhraní, která lidé používají.
Reverzní inženýrství - Aplikace vědecké metody na pochopení libovolného existujícího softwaru.

Teorie výpočtu

Teorie automatů - Různé logické struktury pro řešení problémů.
Teorie vypočítatelnosti - Co lze vypočítat se současnými modely počítačů. Důkazy vyvinuté Alanem Turingem a dalšími poskytují vhled do možností, co lze vypočítat a co ne.
- Seznam nevyřešených problémů v informatice
Teorie výpočetní složitosti - základní hranice (zejména čas a úložný prostor) u tříd výpočtů.
Teorie kvantových výpočtů - prozkoumává výpočetní modely zahrnující kvantovou superpozici bitů.

Dějiny

Povolání

Data a datové struktury

Programovací paradigmata

Viz také

externí odkazy

Nástin informatiky na Curlie
Zpráva ACM o doporučených osnovách informatiky (2008)
Adresář bezplatných univerzitních přednášek v oboru informatiky
Sbírka bibliografií počítačových věd
Fotografie počítačových vědců ( galerie Bertranda Meyera )

Languages

In other projects