رایانه، علم (computer science)
رایانه، علم
ارائه نظریه ها، انجام آزمایش ها، و فعالیت های مهندسی که مبنای طراحی و استفاده از رایانه ها را شکل می دهند. سابقۀ علم رایانه به فعالیت های چارلز بابیج ریاضی دان انگلیسی که در ۱۸۳۷ یک ماشین محاسب مکانیکی قابل برنامه ریزی ابداع کرد، بازمی گردد. تا قبل از اختراع رایانه های الکترونیکی دیجیتال در دهۀ ۱۹۴۰، علم رایانه به عنوان یک حوزۀ علمی، جدای از ریاضیات و مهندسی در نظر گرفته نمی شد. از دهۀ ۱۹۴۰ به این سو شاخه های بی شمار تحقیقاتی که فقط ویژۀ این حوزۀ از علم بودند ظهور کردند و آن را از دیگر حوزه های علوم مستقل ساخت. فعالیت های اولیه در حوزۀ علم رایانه در اواخر دهۀ ۱۹۴۰ و اوایل دهۀ ۱۹۵۰ بیشتر بر خودکار سازی فرآیند انجام محاسبات (برای استفاده در علوم مهندسی) متمرکز بود. در این دوره علم رایانه تا حد زیادی با شاخه ای از ریاضیات با نام آنالیز عددی که صحت و دقت محاسبات را مورد بررسی قرار می دهد، مرتبط بود و تداخل داشت. با گسترش استفاده از رایانه در دهه های ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۰ زمینۀ کاری علم رایانه گسترش یافت و مواردی همچون تسهیل در استفاده از رایانه ها از طریق زبان های برنامه نویسی، کشف و ابداع کاربردها و طراحی های جدید رایانه، ایجاد اولین شبکه های رایانه ای و مطالعۀ رابطه بین محاسبات رایانه ای و تفکر را شامل شد. اختراع ریزپردازنده ها در دهۀ ۱۹۷۰ و به تبع آن ابداع رایانه های شخصی و رشد انفجاری استفاده از رایانه موجب شد که دستاوردهای علم رایانه در جامعه گسترده شود. در دهه های ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۰، علم رایانه با ابداع کاربردهای جدید برای رایانه های شخصی به سرعت گسترش یافت. تحقیقات در علم رایانه مبتنی بر ترکیبی از نظریه پردازی ، مهندسی و آزمایش و تجربه است. اهداف علم رایانه دامنۀ وسیعی را دربرمی گیرد؛ از یافتن راه هایی برای آموزش بهتر مردم برای استفاده از سیستم های رایانه ای موجود تا تحقیقات کاملاً نظری درباره راه حل ها و فناوری هایی که شاید تا دَه ها سال بعد، کاربرد مهمی نداشته باشد. علم رایانه را می توان به چهار زمینۀ اصلی تقسیم کرد: طراحی و ساخت نرم افزار، معماری رایانه (سخت افزار)، رابطه انسان و رایانه و هوش مصنوعی. هدف طراحی نرم افزار ساختن برنامه های رایانه ای با عملکردی کارآمد است. در معماری رایانه برای ساختن سخت افزار مناسب جهت نیازهای محاسباتی مختلف تلاش می شود. حوزه های هوش مصنوعی و رابطه انسان و رایانه اغلب با ساختن سخت افزار و نرم افزار مناسب برای حل یک مسئلۀ خاص سروکار دارند. در طراحی نرم افزارهای رایانه ای، دانشمندان و مهندسان رایانه زمینه ها و تکنیک های مختلف طراحی نرم افزار را بررسی می کنند. ازجمله یافتن بهترین زبان های رایانه ای و الگوریتم ها برای حل یک مسئله، ذخیره سازی و باریابی کارآمد اطلاعات و محدودیت های محاسباتی ترکیب نرم افزار و رایانه. طراحی نرم افزار زمینه های تحقیقاتی مختلفی مثل الگوریتم ها، ساختمان داده ها، پیچیدگی الگوریتم، تئوری محاسبه پذیری، بانک های اطلاعاتی، باریابی اطلاعات، داده کاوی، سیستم های عامل، محاسبات عددی و محاسبات سمبولیک را شامل می شود. معماری رایانه دانش طراحی و تحلیل سیستم های رایانه ای جدید است. متخصصان معماری رایانه به دنبال روش هایی برای بهترکردن رایانه ها از طریق افزایش سرعت، ظرفیت ذخیره سازی، قابلیت اطمینان، کاهش هزینه ها و مصرف توان آن ها هستند. محققان هوش مصنوعی نیز می کوشند رایانه ها را با مدل کردن استنباط، ادراک، نمایش آگاهی، حل مسئله، منطق موردی، تشخیص گفتار، بینایی ماشین و شبکه های عصبی مصنوعی از قابلیت هوش و ادراک انسانی برخوردار کنند. علم رباتیک شاخۀ دیگری از علم رایانه است که هدف آن طراحی و ساخت دستگاه های مکانیکی تحت کنترل رایانه است. دانشمندان رباتیک بر روی زمینه های مختلف کنترل ربات ها تحقیق می کنند ازجمله مدل سازی خصوصیات فیزیکی ربات ها، مدل سازی محیط کاری و برنامه ریزی عملکرد آن ها، افزایش بازدهی مکانیسم ها، استفاده از حس گرها برای دادن بازخورد به نرم افزار کنترل کنندۀ ربات و اطمینان از ایمن بودن رفتار ربات. رابطۀ انسان و رایانه شاخۀ دیگری از علوم رایانه است که هدف آن ابداع و ساختن ابزارها و شیوه های استفادۀ انسان از رایانه است. تحقیقات در این شاخه از علوم رایانه به خاطر تنوع کاربران و موارد استفاده مختلف از رایانه ها بسیار متنوع است. با این وجود موضوع مشترک تمام تحقیقات این شاخه، ساختن رابط های بهتر و ارزیابی تجربی کارآمدی آن هاست. زمینه های تحقیقاتی در مورد رابطۀ انسان و رایانه شامل مواردی چون بهبود استفاده از رایانه برای افراد معلول، آسان ترکردن استفاده از برنامه ها، ساختن وسایل ورودی و خروجی سه بعدی برای کارهای واقعیت مجازی، بهبود قابلیت تشخیص دست خط و تشخیص گفتار در رایانه هاست. علم رایانه همچون سایر حوزه های دانش با علوم دیگر در ارتباط است. علم رایانه از بطن ریاضیات و مهندسی برق زاده شد. به همین خاطر ارتباط نزدیکی با این دو حوزه دارد. تحقیقات هوش مصنوعی با علوم روانشناسی، فیزیولوژی عصبی و زبان شناسی مرتبط است. دانشمندان رباتیک نیز برای طراحی ربا ت های جدید از دستاوردهای مهندسین مکانیک و فیزیولوژیست ها بهره می گیرند. علاوه بر این علم رایانه تقریباً با تمام حوزه های دیگر علوم نیز ارتباط غیرمستقیم دارد.
رایانه، علم
ارائه نظریه ها، انجام آزمایش ها، و فعالیت های مهندسی که مبنای طراحی و استفاده از رایانه ها را شکل می دهند. سابقۀ علم رایانه به فعالیت های چارلز بابیج ریاضی دان انگلیسی که در ۱۸۳۷ یک ماشین محاسب مکانیکی قابل برنامه ریزی ابداع کرد، بازمی گردد. تا قبل از اختراع رایانه های الکترونیکی دیجیتال در دهۀ ۱۹۴۰، علم رایانه به عنوان یک حوزۀ علمی، جدای از ریاضیات و مهندسی در نظر گرفته نمی شد. از دهۀ ۱۹۴۰ به این سو شاخه های بی شمار تحقیقاتی که فقط ویژۀ این حوزۀ از علم بودند ظهور کردند و آن را از دیگر حوزه های علوم مستقل ساخت. فعالیت های اولیه در حوزۀ علم رایانه در اواخر دهۀ ۱۹۴۰ و اوایل دهۀ ۱۹۵۰ بیشتر بر خودکار سازی فرآیند انجام محاسبات (برای استفاده در علوم مهندسی) متمرکز بود. در این دوره علم رایانه تا حد زیادی با شاخه ای از ریاضیات با نام آنالیز عددی که صحت و دقت محاسبات را مورد بررسی قرار می دهد، مرتبط بود و تداخل داشت. با گسترش استفاده از رایانه در دهه های ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۰ زمینۀ کاری علم رایانه گسترش یافت و مواردی همچون تسهیل در استفاده از رایانه ها از طریق زبان های برنامه نویسی، کشف و ابداع کاربردها و طراحی های جدید رایانه، ایجاد اولین شبکه های رایانه ای و مطالعۀ رابطه بین محاسبات رایانه ای و تفکر را شامل شد. اختراع ریزپردازنده ها در دهۀ ۱۹۷۰ و به تبع آن ابداع رایانه های شخصی و رشد انفجاری استفاده از رایانه موجب شد که دستاوردهای علم رایانه در جامعه گسترده شود. در دهه های ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۰، علم رایانه با ابداع کاربردهای جدید برای رایانه های شخصی به سرعت گسترش یافت. تحقیقات در علم رایانه مبتنی بر ترکیبی از نظریه پردازی ، مهندسی و آزمایش و تجربه است. اهداف علم رایانه دامنۀ وسیعی را دربرمی گیرد؛ از یافتن راه هایی برای آموزش بهتر مردم برای استفاده از سیستم های رایانه ای موجود تا تحقیقات کاملاً نظری درباره راه حل ها و فناوری هایی که شاید تا دَه ها سال بعد، کاربرد مهمی نداشته باشد. علم رایانه را می توان به چهار زمینۀ اصلی تقسیم کرد: طراحی و ساخت نرم افزار، معماری رایانه (سخت افزار)، رابطه انسان و رایانه و هوش مصنوعی. هدف طراحی نرم افزار ساختن برنامه های رایانه ای با عملکردی کارآمد است. در معماری رایانه برای ساختن سخت افزار مناسب جهت نیازهای محاسباتی مختلف تلاش می شود. حوزه های هوش مصنوعی و رابطه انسان و رایانه اغلب با ساختن سخت افزار و نرم افزار مناسب برای حل یک مسئلۀ خاص سروکار دارند. در طراحی نرم افزارهای رایانه ای، دانشمندان و مهندسان رایانه زمینه ها و تکنیک های مختلف طراحی نرم افزار را بررسی می کنند. ازجمله یافتن بهترین زبان های رایانه ای و الگوریتم ها برای حل یک مسئله، ذخیره سازی و باریابی کارآمد اطلاعات و محدودیت های محاسباتی ترکیب نرم افزار و رایانه. طراحی نرم افزار زمینه های تحقیقاتی مختلفی مثل الگوریتم ها، ساختمان داده ها، پیچیدگی الگوریتم، تئوری محاسبه پذیری، بانک های اطلاعاتی، باریابی اطلاعات، داده کاوی، سیستم های عامل، محاسبات عددی و محاسبات سمبولیک را شامل می شود. معماری رایانه دانش طراحی و تحلیل سیستم های رایانه ای جدید است. متخصصان معماری رایانه به دنبال روش هایی برای بهترکردن رایانه ها از طریق افزایش سرعت، ظرفیت ذخیره سازی، قابلیت اطمینان، کاهش هزینه ها و مصرف توان آن ها هستند. محققان هوش مصنوعی نیز می کوشند رایانه ها را با مدل کردن استنباط، ادراک، نمایش آگاهی، حل مسئله، منطق موردی، تشخیص گفتار، بینایی ماشین و شبکه های عصبی مصنوعی از قابلیت هوش و ادراک انسانی برخوردار کنند. علم رباتیک شاخۀ دیگری از علم رایانه است که هدف آن طراحی و ساخت دستگاه های مکانیکی تحت کنترل رایانه است. دانشمندان رباتیک بر روی زمینه های مختلف کنترل ربات ها تحقیق می کنند ازجمله مدل سازی خصوصیات فیزیکی ربات ها، مدل سازی محیط کاری و برنامه ریزی عملکرد آن ها، افزایش بازدهی مکانیسم ها، استفاده از حس گرها برای دادن بازخورد به نرم افزار کنترل کنندۀ ربات و اطمینان از ایمن بودن رفتار ربات. رابطۀ انسان و رایانه شاخۀ دیگری از علوم رایانه است که هدف آن ابداع و ساختن ابزارها و شیوه های استفادۀ انسان از رایانه است. تحقیقات در این شاخه از علوم رایانه به خاطر تنوع کاربران و موارد استفاده مختلف از رایانه ها بسیار متنوع است. با این وجود موضوع مشترک تمام تحقیقات این شاخه، ساختن رابط های بهتر و ارزیابی تجربی کارآمدی آن هاست. زمینه های تحقیقاتی در مورد رابطۀ انسان و رایانه شامل مواردی چون بهبود استفاده از رایانه برای افراد معلول، آسان ترکردن استفاده از برنامه ها، ساختن وسایل ورودی و خروجی سه بعدی برای کارهای واقعیت مجازی، بهبود قابلیت تشخیص دست خط و تشخیص گفتار در رایانه هاست. علم رایانه همچون سایر حوزه های دانش با علوم دیگر در ارتباط است. علم رایانه از بطن ریاضیات و مهندسی برق زاده شد. به همین خاطر ارتباط نزدیکی با این دو حوزه دارد. تحقیقات هوش مصنوعی با علوم روانشناسی، فیزیولوژی عصبی و زبان شناسی مرتبط است. دانشمندان رباتیک نیز برای طراحی ربا ت های جدید از دستاوردهای مهندسین مکانیک و فیزیولوژیست ها بهره می گیرند. علاوه بر این علم رایانه تقریباً با تمام حوزه های دیگر علوم نیز ارتباط غیرمستقیم دارد.
wikijoo: رایانه،_علم