علم الحاسوب

 

        

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

علم الحاسوب هو العلم الذي 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 اختصاراً وليس بقصد خلطه مع العلوم الأخرى وخاصة التخصصات المتعلقة بتكنولوجيا المعلومات المهتمة بالتطبيق الغير مبني على أسس علمية.
يبحث علم الحاسوب استخدام الحوسبة بجميع اشكالها لحل المشكلات من منظور علمي رياضي. وغالباً, يشمل ذلك تصميم وبرمجة البرمجيات لكي تستعمل كأداة لحل هذه المشاكل.
علم الحاسوب ليس معني بتعلم طريقة استخدام البرمجيات بشكل عام وبحد ذاتها, من الصحيح القول ان هناك بعض الوظائف تعتمد بشكل أساسي على بعض البرمجيات كبرمجيات التصميم لمصممين الجرافيك أو محررات النصوص والجداول لمدخلي البيانات, لكن علم الحاسوب ليس معني بدراسة طريقة التعامل مع هذه البرمجبات وغيرها بشكل عام وليس معني بتصميم صفحات الويب أو تجهيزها.
عند الحديث عن البرمجيات, علم الحاسوب معني “بطريقة” بناء البرمجيات باستخدام أسس علمية ورياضة وبدراسة الخوارزميات الانجح والانسب للاستخدام في تلك البرمجيات.
أصبح علم الحاسوب علم قائم بحد ذاته يعنى ببحث أمور الحساب والاحتساب من منظور علمي دقيق.
اما تكنولوجيا المعلومات فهو مجال آخر يعنى بمسائل أخرى مثل طرق استخدام البرمجيات والتعامل معها وطرق استعمال المعلومات أو طريقة استخدام ما هو جاهز في أغلب الأحيان لإنجاز عمل ما, وغالباً ما يستخدم مصطلح تكنولوجيا المعلومات IT بشكل واسع بين العامة وفي سوق العمل.
^{[1] [2] [3]}
علوم 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.

محتويات

 [أخف] 

• 1 تاريخ
• 2 أهم الفروع
• 3 هندسة الحاسوب
• 4 هندسة البرمجيات
• 5 هندسة عتاد الحاسوب
• 6 حقول علم الحاسوب
• 7 الخوارزميات وبنية البيانات
• 8 الحوسبة العددية والرمزية
• 9 معلوماتية نظرية
  • 9.1 الأسس الرياضية
  • 9.2 نظرية التحسيب
  • 9.3 علم حاسوب عملي
• 10 خوارزميات وبنى بيانات
• 11 لغات البرمجة والمترجمات البرمجية
  • 11.1 قواعد البيانات
• 12 أنظمة موزعة، ومتوازية، ومتواقتة
  • 12.1 تكوين الحاسوب
  • 12.2 هندسة برمجيات
• 13 علم حاسوب عملي
  • 13.1 الذكاء الاصطناعي
  • 13.2 الاتصالات
  • 13.3 رسوميات حاسوبية
  • 13.4 التفاعل الإنساني الحاسوبي
  • 13.5 حوسبة علمية
• 14 مجالات متعلقة
• 15 حقول مرتبطة
• 16 انظر أيضاً
• 17 وصلات خارجية
• 18 مراجع

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 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 ونظريات والخوارزميات إلى تطبيقات يسهل تداولها، والتطوير المستمر لها مع ما يماشي العلوم ومجالات الحياة الأخرى.
3. علم الحاسوب التطبيقي: ويهتم 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 علم الحاسوب أيضا بالشكل التالي :

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

هندسة الحاسوب

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

هندسة البرمجيات

هندسة البرمجيات أو software engineering,, 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.

اللينة والحوسبة الصلبة

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.

حقول علم الحاسوب

الخوارزميات وبنية البيانات

تحليل الخوارزميات	خوارزميات	بنية البيانات

الحوسبة العددية والرمزية

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 الأنماط لفهم خصائص البرمجيات, خاصة أمن البرامج وثباتها. نظرية الأعداد نظرية التصنيف هندسة رياضية حاسوبية

نظرية التحسيب نظرية الأتمتة Automata theory نظرية الحسابات Computability theory نظرية التعقيد الحسابي Computational complexity theory دراسة الحدود الأساسية للحوسبة (بالذات الزمن وسعات التخزين) نظرية الحوسبة الكمومية

علم حاسوب عملي

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

علم حاسوب عملي

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

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.

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

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

مراجع

1. ^ Computer science is the study of information Department of Computer and Information Science, Guttenberg Information Technologies
2. ^ Computer science is the study of computation. Computer Science Department, College of Saint Benedict, Saint John's University
3. ^ علوم الحاسوب هي دراسة كافة نواحي الأنظمة الحاسوبية من الأسس النظرية والعلمية إلى دراسة التطبيقات كافة حتى ضمن المشاريع البرمجية الضخمة Massey University

Posted in: