علوم رایانه - ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

دانش رایانه یا علم کامپیوتر به مجموعهٔ مطالعاتی گفته می‌شود که به زیربناهای نظری، روش‌های طراحی و ساخت و چگونگی استفاده از رایانه می‌پردازند.^[۱]^[۲] علوم رایانه رویکردی علمی و عملی به محاسبات (computation) و کاربردهای آن است. این علم به بررسی سیستماتیک: امکان‌پذیری، ساختار، پیاده‌سازی و مکانیزمِ محاسبه‌های روشمند (یا الگوریتم) می‌پردازد؛ که مبنای آن کسب، نمایش، پردازش، ذخیره‌سازی، ارتباط و دسترسی به اطلاعات است.

بنا به نظر پیتر جی. دنینگ، پرسش اساسی در علوم رایانه این است که: چه چیزی می‌تواند (به نحوی کارآمد) خودکار انجام شود؟^[۳] رشته علوم رایانه را می‌توان به زیررشته‌های نظری و عملی بسیاری تقسیم‌بندی کرد. بعضی از این زیررشته‌ها، نظیر نظریه پیچیدگی محاسباتی (که خواص اساسی مشکلات محاسباتی و قابل حل بودن آن‌ها را بررسی می‌کند) بسیار انتزاعی هستند، این در حالی است که زیررشته‌های دیگر مانند گرافیک کامپیوتری به بررسی کاربردهای قابل لمس تر در دنیای واقعی تأکید دارند. اکثر زیررشته‌های علوم رایانه بر چالش‌های موجود در اجرای محاسبات تمرکز دارند.(محمد عرفان ابوترابی یزدی)

تاریخ

و بی‌دلیل نیست که نام الگوریتم از نام الخوارزمی و خوارزمی گرفته شده‌است که اشاره به روش‌ها و راهکارهای متفاوت حل یک مسئله دارد چنان‌که حتی وی برای حل مسائل جبری از هندسه نیز استفاده می‌کرده‌است. برای اولین بار در سال ۱۹۶۰ علوم رایانه به صورت یک رشتهٔ تحصیلی مستقل به وجود آمد و آن را با مدارک معتبر در دانشگاه‌ها ارائه نمودند. از زمانی که رایانه‌ها در دسترس عموم قرار گرفتند، برنامه‌های کاربردی مختلف ارائه شده برای آن‌ها، زمینه‌های جداگانه برای مطالعه گشته‌اند.(محمد عماد ابوترابی یزدی)

پیشرفت‌های بزرگ

با وجود عمر کم این شاخه از علوم، به عنوان یک رشتهٔ دانشگاهی، علم رایانه کمک‌های اساسی به دانش و اجتماع نموده‌است که شامل موارد زیر است:

کاربردها در علم رایانه

یک تعریف رسمی برای محاسبات و محاسبه ‌پذیری و اثبات اینکه مسائلی غیرقابل حل یا حل آن‌ها طاقت فرساست، ارائه میدهد.
مفهوم زبان برنامه‌نویسی، به معنی ابزاری برای بیان دقیق اطلاعات تحلیل پذیر در سطوح مختلف انتزاعی، را ارائه داد.

کاربردها خارج از علم رایانه

موجب به وجود آمدن انقلاب دیجیتال شد که به عصر اطلاعات فعلی منجر شد.
در رمزنگاری شکسته شدن کد انیگما کمکی اساسی برای پیروزی متّفقین در جنگ جهانی دوم شد.
محاسبات علمی مطالعه پیشرفت ذهن و بررسی ژنوم انسانی در پروژه ژنوم انسانی را ممکن ساخت. پروژه‌های محاسبات توزیعی مانند Folding@home، امکان بررسی پروتئین‌ها را فراهم ساخت.

بخش‌هایی از علم رایانه

علوم رایانه (بالا ساعت گرد از چپ به راست):

علم رایانه، موضوعات متنوعی از مطالعات نظری روی الگوریتم‌ها و محدودیت محاسبات گرفته تا مسائل کاربردی از جمله ساخت سخت‌افزار و نرم‌افزار رایانه‌ها را شامل می‌شود.^[۴]^[۵]

هیئت اعتبار گذاری علم رایانه(The Computer Sciences Accreditation Board) - متشکل از انجمن محاسبات ماشینی (انجمن ماشین‌های محاسب)، جامعه علوم رایانه مؤسسه مهندسین برق و الکترونیک و انجمن سیستم‌های اطلاعاتی - چهار عرصه خطیر برای علم رایانه معرفی کرده‌است: نظریه محاسبات، الگوریتم‌ها و ساختمان داده، زبان‌های برنامه سازی و معماری رایانه. علاوه بر این‌ها، این هیئت، موضوعاتی نظیر مهندسی نرم‌افزار، هوش مصنوعی، شبکه‌های کامپیوتری، سیستم‌های پایگاه داده، پردازش موازی، ارتباط انسان و کامپیوتر، گرافیک کامپیوتری، سیستم‌های عامل و محاسبات عددی را نیز موضوعاتی مهم در این علم قلمداد کرده‌است.

علم نظری رایانه

موضوع وسیع علم نظری رایانه، علاوه بر نظریات کلاسیک محاسبات، شامل طیف وسیعی از موضوعات دیگری می‌شود که بیشتر بر روی جنبه‌های منطقی و ریاضیاتی پردازش و محاسبه تمرکز دارند.

		P = NP ?	GNITIRW-TERCES
نظریه اتوماتا	نظریه رایانش پذیری	نظریه پیچیدگی محاسباتی	رمزنگاری	نظریه رایانش کوانتومی

نظریه محاسبات

"نظریه محاسبات سعی دارد به این پرسش‌ها پاسخ دهد "که اساساً چه چیزی می‌تواند محاسبه شود و محاسبهٔ آن چقدر توان و منابع نیاز دارد. در تلاشی برای پاسخ گویی به پرسش اول، نظریه محاسبه‌پذیری ([computability theory]) بررسی می‌کند که چه مسائلی قابل حل هستند (از طریق نظریات مدل‌های پردازش). پاسخ دومین پرسش به نظریه پیچیدگی محاسباتی مرتبط می‌شود. این نظریه به زمان و فضای مورد نیاز برای رسیدن به پاسخ مطلوب در روش‌های مختلف پاسخگویی، می‌پردازد.

مسئله مشهور [["P=NP?"]]یکی مسائل حل نشده نظریه محاسبات است.

الگوریتم‌ها و ساختمان‌های داده

$O(n^{2})$
آنالیز الگوریتم‌ها	الگوریتم	ساختمان داده

زبان‌های برنامه سازی


کامپایلرها	زبان‌های برنامه‌نویسی

معماری رایانه


منطق دیجیتال	ریزمعماری	چند پردازی

محاسبات عددی

						$y=\sin(x)+c$
بیوانفورماتیک	علوم شناختی	شیمی محاسباتی	عصب‌شناسی محاسباتی	فیزیک محاسباتی	آنالیز عددی	محاسبات نمادین

برنامه‌ها

فهرست زیر، موضوعاتی است که هم از جنبه نظری و هم عملی، به آن‌ها پرداخته می‌شود.


سیستم‌عامل	شبکه‌های رایانه‌ای	گرافیک رایانه	بینایی کامپیوتری	پایگاه داده

امنیت رایانه‌ای	هوش مصنوعی	رباتیک	رابط انسان و رایانه	رایانش فراگیر

ارتباط با سایر رشته‌ها

علی‌رغم نام آن، علم رایانه بیشتر در زمینه‌هایی غیر از رایانه به بررسی می‌پردازد. بدین دلیل نام‌های جایگزین دیگری برای آن پیشنهاد شده‌است. دانشمند دانمارکی پیتر ناور عبارت داده‌شناسی (Datalogy) را پیشنهاد نمود تا این حقیقت را که این رشته علمی بیشتر به داده‌ها و پردازش آن‌ها توجه دارد نه لزوماً رایانه‌ها، روشن سازد. نخستین مؤسسهٔ علمی که عبارت داده‌شناسی را به کار برد DIKU گروه داده‌شناسی در دانشگاه کپنهاگ است که توسط پیتر ناور در سال ۱۹۶۹ به عنوان اولین گروه داده‌شناسی بنا گذاشته شد. این عبارت بیشتر در کشور اسکاندیناوی مورد استفاده قرار گرفته‌است. در اولین روزهای این علم در ارتباطات ACM نام‌های دیگری نیز برای دانشمندان این زمینه پیشنهاد شده بود، مانند ((Turingineer و Turologist و Flowcharts-Man و Applied-Metamathematition و Applied Epistomologist)). سه ماه بعد در این مجله عبارت "Comptologist "پیشنهاد شد و سال بعد عبارت" Hypologist". اخیراً عبارت Computics نیز پیشنهاد شده‌است.

عبارت زیر از دانشمند معروف علم رایانه ادسخر دیکسترا نقل قول شده‌است: «علم رایانه به همان اندازه در مورد رایانه است که نجوم در مورد تلسکوپ‌ است».
طراحی و به‌کارگیری رایانه و سیستم‌های رایانه‌ای معمولاً در محل به‌کارگیری رشته‌های دیگر است. برای مثال سخت‌افزار رایانه؛ توسط مهندسین رایانه مورد بررسی قرار می‌گیرد، و مطالعهٔ سیستم‌های رایانه‌ای تجاری و به‌کارگیری آن‌ها در رشته فناوری اطلاعات و سیستم‌های اطلاعاتی است. گاهی علوم رایانه را به دلیل این که به اندازه کافی علمی نیست مورد انتقاد قرار می‌دهند که در این عبارت بیان شده‌است: «دانش به علم رایانه مانند هیدرودینامیک است به لوله‌کشی». این عبارت توسط استن کلی بوتل و دیگران بیان شده‌است. مطالعات در علم رایانه به سایر رشته‌ها نیز وارد شده‌است؛ مانند هوش مصنوعی.

زبان انگلیسی

زبان انگلیسی به عنوان زبان پیش‌فرض در سیستم عامل‌ها، زبان‌های برنامه‌نویسی، موتورهای بازی‌سازی، نرم‌افزارها و سخت‌افزارها است و اکثر منابع به‌روز نیز به زبان انگلیسی انتشار می‌یابند و بعد وارد زبان‌های دیگر می‌شوند. همچنین اکثر کارآفرینان و برنامه‌نویسان مطرح جهان، از کشورهای آنگلوسفر بوده یا به‌عنوان زبان دوم، به زبان انگلیسی مسلط اند. اکثر شرکت‌های مهم علوم رایانه در کشور ایالات متحده هستند و مبنای زبان آنها، انگلیسی است. حتی شرکت‌هایی در کشورهای غیرانگلیسی زبان نیز، برند تجاری و محصول خود را به زبان انگلیسی ارائه می‌دهند. اکثر دوره‌ها، وبگاه‌های آموزشی و تالارهای گفتگو قدرتمند در زمینه آموزش علوم مختلف رایانه، به زبان انگلیسی‌اند. منابع آموزشی فارسی، حجم بسیار کمی نسبت به زبان انگلیسی دارند.^[۶]^[۷]^[۸]

آموزش علوم رایانه در ایران

در بسیاری از کشورهای پیشرو در زمینهٔ علوم رایانه، مثل ایالات متحده آمریکا و کشورهای اروپایی، رشتهٔ علوم رایانه رشتهٔ اصلی در زمینهٔ علوم و مهندسی کامپیوتر و سیستم‌های اطلاعاتی است. در کنار این رشته، رشته‌هایی مانند مهندسی کامپیوتر — که بسیار مرتبط با مهندسی برق است — و سیستم‌های اطلاعاتی برای علاقه‌مندان وجود دارد.

در این کشورها، معمولاً مهندسی نرم‌افزار زمینه‌ای در علوم رایانه است؛ حال آن‌که مهندسی کامپیوتر، که راجع به سخت‌افزار و معماری کامپیوتر است به‌صورت مستقل و معمولاً در دانشکده‌هایی در کنار مهندسی برق ارائه می‌شوند.

اما در ایران، رشتهٔ اصلی کامپیوتر، رشتهٔ مهندسی کامپیوتر است که شامل رشته‌های مهندسی نرم‌افزار، مهندسی سخت‌افزار و فناوری اطلاعات است. در کنار آن علوم رایانه که متأسفانه آشنایی کمی با آن وجود دارد، بیشتر روی مسائل نظری متمرکز است و در واقع چیزی شبیه علوم رایانه نظری در کشورهایی نظیر ایالات متحده است.

در رتبه‌بندی شانگهای، دانشگاه‌های تهران، صنعتی امیرکبیر و شریف هر کدام برای مدّت یک سال در بین ۲۰۰ دانشگاه برتر جهان در زمینهٔ علوم رایانه بوده‌اند که این رده‌بندی بیشتر بر اساس میزان مقاله‌های منتشر شده در این زمینه است.^[۹]

جستارهای وابسته

منابع

↑ "Computer science is the study of information" New Jersey Institute of Technology بایگانی‌شده در ۲۹ مه ۲۰۰۹ توسط Wayback Machine, Gutenberg Information Technologies
↑ "Computer science is the study of computation." Computer Science Department, College of Saint Benedict بایگانی‌شده در ۳ فوریه ۲۰۰۷ توسط Wayback Machine, Saint John's University
↑ Denning, ‎P.J. (۲۰۰۰), "Computer Science: The Discipline", Encyclopedia of Computer Science (به انگلیسی), archived from the original on 25 May 2006, retrieved 14 May 2019{{citation}}: نگهداری یادکرد:ربات:وضعیت نامعلوم پیوند اصلی (link) نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
↑ Computing Sciences Accreditation Board (28 May 1997), Computer Science as a Profession (به انگلیسی), archived from the original on 17 June 2008, retrieved 29 August 2009 Retrieved on 2008-09-01.
↑ Committee on the Fundamentals of Computer Science: Challenges and Opportunities, National Research Council (2004), Computer Science: Reflections on the Field, Reflections from the Field (به انگلیسی), National Academies Press
↑ سایت، مدیر. «زبان انگلیسی و اهمیت یادگیری آن در دنیای امروز – مجتمع آموزشی شایگان». بایگانی‌شده از اصلی در ۲ ژوئیه ۲۰۲۲. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۱۱-۰۱.
↑ سبز، محتوای (۲۰۱۹-۰۲-۲۵). «اصلی‌ترین دلایل یادگیری زبان انگلیسی». موسسه زبان انگلیسی ایران اروپا. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۱۱-۰۱.
↑ عبدالعلی, ابراهیمی; کاووس, جمالی; ژیلا, فریدونی; رقیه, قدسی; بیتاسادات, زگردی (۲۰۰۵-۰۳-۲۱). "بررسی رابطه بین میزان تسلط به زبان انگلیسی و کامپیوتر با موفقیت تحصیلی دانشجویان پزشکی". 5 (14): 0–0. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
↑ «نسخه آرشیو شده». بایگانی‌شده از اصلی در ۲۰ دسامبر ۲۰۱۴. دریافت‌شده در ۱۷ دسامبر ۲۰۱۴.

[1] "Computer science is the study of information" New Jersey Institute of Technology بایگانی‌شده در ۲۹ مه ۲۰۰۹ توسط Wayback Machine, Gutenberg Information Technologies

[2] "Computer science is the study of computation." Computer Science Department, College of Saint Benedict بایگانی‌شده در ۳ فوریه ۲۰۰۷ توسط Wayback Machine, Saint John's University

[Denning_cs_discipline-3] Denning, ‎P.J. (۲۰۰۰), "Computer Science: The Discipline", Encyclopedia of Computer Science (به انگلیسی), archived from the original on 25 May 2006, retrieved 14 May 2019{{citation}}: نگهداری یادکرد:ربات:وضعیت نامعلوم پیوند اصلی (link) نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)

[CSAB1997-4] Computing Sciences Accreditation Board (28 May 1997), Computer Science as a Profession (به انگلیسی), archived from the original on 17 June 2008, retrieved 29 August 2009 Retrieved on 2008-09-01.

[5] Committee on the Fundamentals of Computer Science: Challenges and Opportunities, National Research Council (2004), Computer Science: Reflections on the Field, Reflections from the Field (به انگلیسی), National Academies Press

[6] سایت، مدیر. «زبان انگلیسی و اهمیت یادگیری آن در دنیای امروز – مجتمع آموزشی شایگان». بایگانی‌شده از اصلی در ۲ ژوئیه ۲۰۲۲. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۱۱-۰۱.

[7] سبز، محتوای (۲۰۱۹-۰۲-۲۵). «اصلی‌ترین دلایل یادگیری زبان انگلیسی». موسسه زبان انگلیسی ایران اروپا. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۱۱-۰۱.

[8] عبدالعلی, ابراهیمی; کاووس, جمالی; ژیلا, فریدونی; رقیه, قدسی; بیتاسادات, زگردی (۲۰۰۵-۰۳-۲۱). "بررسی رابطه بین میزان تسلط به زبان انگلیسی و کامپیوتر با موفقیت تحصیلی دانشجویان پزشکی". 5 (14): 0–0. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)

[9] «نسخه آرشیو شده». بایگانی‌شده از اصلی در ۲۰ دسامبر ۲۰۱۴. دریافت‌شده در ۱۷ دسامبر ۲۰۱۴.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

داده‌های کتابخانه‌ای
کتابخانه‌های ملی	اسپانیا فرانسه (داده‌ها) اوکراین آلمان اسرائیل ایالات متحده آمریکا جمهوری چک شناسه NLKبرابر با KSH2002030991 معتبر نیست.
سایر	فرهنگ تاریخی سوئیس

ن ب و علوم رایانه
Note: This template roughly follows the 2012 ACM Computing Classification System.
سخت‌افزار	برد مدار چاپی دستگاه جانبی مدار مجتمع یکپارچه‌سازی کلان‌مقیاس سامانه روی یک تراشه رایانش سبز خودکارسازی طراحی الکترونیکی شتاب‌دهنده سخت‌افزاری
سازمان سامانه‌های رایانه	معماری رایانه سامانه نهفته رایانش بی‌درنگ اطمینان‌پذیری
شبکه رایانه‌ای	معماری شبکه پروتکل ارتباطات سخت‌افزار شبکه برنامه‌ریز شبکه کارایی شبکه رایانه‌ای سرویس شبکه‌ای
سازمان نرم‌افزار	مفسر میان‌افزار ماشین مجازی سیستم‌عامل کیفیت نرم‌افزار
نظریه زبان‌های برنامه‌نویسی و ابزار توسعه نرم‌افزار	الگو برنامه‌نویسی زبان برنامه‌نویسی کامپایلر زبان خاص دامنه زبان مدل‌سازی چارچوب نرم‌افزاری محیط یکپارچه توسعه نرم‌افزار مدیریت پیکربندی نرم‌افزار کتابخانه (رایانه) مخزن نرم‌افزاری
توسعه نرم‌افزار	فرایند توسعه نرم‌افزار تحلیل نیازمندی‌ها طراحی نرم‌افزار ساخت نرم‌افزار استقرار نرم‌افزار تعمیر و نگهداری نرم‌افزار تیم برنامه‌نویسی نرم‌افزار متن‌باز برنامه‌نویسی آزمون نرم‌افزار
نظریه محاسبات	مدل محاسبه زبان صوری نظریه اتوماتا نظریه رایانش‌پذیری نظریه پیچیدگی محاسباتی منطق در علوم کامپیوتر معنی‌شناسی (علوم رایانه)
الگوریتمها	الگوریتم تحلیل الگوریتم‌ها کارایی الگوریتمی الگوریتم‌های تصادفی هندسه محاسباتی
ریاضیات رایانه	ریاضیات گسسته احتمالات آمار نرم‌افزار ریاضی نظریه اطلاعات آنالیز ریاضی آنالیز عددی
سامانه اطلاعاتی	پایگاه داده ذخیره‌سازی داده رایانه سامانه اطلاعات سازمانی نرم‌افزار اجتماعی سامانه اطلاعات جغرافیایی سامانه پشتیبانی تصمیم کنترل فرایند پایگاه داده چند رسانه‌ای داده‌کاوی کتابخانه دیجیتال سکوی رایانش بازاریابی اینترنتی وب جهان‌گستر بازیابی اطلاعات مستندسازی فنی
امنیت رایانه	رمزنگاری روش‌های صوری خدمات امنیتی سامانه تشخیص نفوذ خرابی سخت‌افزار امنیت شبکه امنیت اطلاعات امنیت برنامه
تعامل انسان و رایانه	طراحی تعاملی رایانش اجتماعی رایانش فراگیر مصورسازی دسترس‌پذیری رایانه واسط‌های کاربر رایانش پوشیدنی
همروندی	رایانش همزمان رایانش موازی رایانش توزیع‌شده چندریسمانی چندپردازشی
هوش مصنوعی	پردازش زبان‌های طبیعی بازنمود دانش بینایی رایانه‌ای برنامه‌ریزی خودکار بهینه‌سازی نظریه کنترل فلسفه هوش مصنوعی هوش مصنوعی توزیع شده استدلال خودکار زبان‌شناسی رایانشی یادگیری ماشین
یادگیری ماشین	یادگیری با نظارت یادگیری بی‌نظارت یادگیری تقویتی یادگیری چند-وظیفه‌ای روش اعتبارسنجی متقابل
گرافیک رایانه‌ای	پویانمایی رایانه‌ای رندرینگ (گرافیک رایانه‌ای) روتوش واحد پردازش گرافیکی واقعیت ترکیبی واقعیت مجازی فشرده‌سازی تصویر مدلسازی جامد
رایانش کاربردی	تجارت الکترونیک نرم‌افزار سازمانی ریاضیات محاسباتی فیزیک محاسباتی شیمی محاسباتی زیست‌شناسی محاسباتی علوم اجتماعی محاسباتی مهندسی و علم محاسبه انفورماتیک پزشکی هنر دیجیتال نشر الکترونیک جنگ مجازی رأی‌گیری الکترونیکی بازی ویدئویی واژه‌پرداز تحقیق در عملیات فناوری آموزشی سامانه مدیریت اسناد
توجه: بنا بر سامانه رده‌بندی رایانش ای‌سی‌ام علم رایانه همچنین می‌تواند به موضوع‌ها یا زمینه‌های گوناگون تقسیم شود. کتاب:علوم رایانه رده:علوم رایانه طرح کلی علوم رایانه ویکی‌پدیا:ویکی‌پروژه علوم رایانه ویکی‌انبار

ن ب و ریاضیات (شاخه‌های ریاضیات)
بنیان‌ها	نظریه دسته‌ها نظریه اطلاعات منطق ریاضی فلسفه ریاضیات نظریه مجموعه‌ها نظریه نوع‌ها
جبر	مجرد جبر جابجایی مقدماتی نظریه گروه‌ها خطی چندخطی جبر جهانی جبر همولوژی
آنالیز	حسابان آنالیز حقیقی آنالیز مختلط معادله دیفرانسیل آنالیز تابعی آنالیز هارمونیک اندازه (ریاضیات)
گسسته	ترکیبیات نظریه گراف نظریه ترتیب نظریه بازی‌ها
هندسه	جبری تحلیلی دیفرانسیل گسسته اقلیدسی متناهی
نظریه اعداد	حساب نظریه جبری اعداد نظریه تحلیلی اعداد هندسه دیوفانتینی
توپولوژی	توپولوژی عمومی جبری دیفرانسیل هندسی نظریه هموتوپی
کاربردی	نظریه کنترل ریاضیات مهندسی زیست‌شناسی ریاضی و نظری شیمی ریاضی اقتصاد ریاضی ریاضیات مالی ریاضی فیزیک روانشناسی ریاضی جامعه‌شناسی ریاضی آمار ریاضی تحقیق در عملیات احتمالات آمار
محاسباتی	علوم رایانه نظریه محاسبات نظریه پیچیدگی محاسباتی آنالیز عددی بهینه‌سازی جبر رایانه‌ای
سایر	تاریخ ریاضیات سرگرمی‌های ریاضی ریاضیات و هنر آموزش ریاضی
رده درگاه انبار ویکی‌پروژه