مستخدم:Ayoub El Wardi/ملعب 8

فروع

كعلم، يمتد علوم الحاسوب إلى مجموعة من الموضوعات من الدراسات النظرية للخوارزميات وحدود الحساب إلى المسائل العملية لتنفيذ أنظمة الحوسبة في الأجهزة والبرامج.^[1]^[2] تحدد CSAB، التي كانت تُسمى سابقًا مجلس اعتماد علوم الحوسبة -والذي يتكون من ممثلين عن جمعية آلات الحوسبة (ACM)، وجمعية IEEE للكمبيوتر (IEEE CS)-^[3] أربعة مجالات تعتبرها حاسمة في مجال علوم الحاسوب: نظرية الحوسبة والخوارزميات وهياكل البيانات ومنهجية البرمجة واللغات وعناصر الحاسوب وبنى البيانات. بالإضافة إلى هذه المجالات الأربعة، يحدد CSAB أيضًا مجالات مثل هندسة البرمجيات والذكاء الاصطناعي وشبكات الحاسوب والاتصالات وأنظمة قواعد البيانات والحساب المتوازي والحساب الموزع والتفاعل بين الإنسان والحاسوب ورسوميات الحاسوب وأنظمة التشغيل والحساب الرقمي والرمزي مثل كونها مجالات مهمة في علوم الحاسوب.^[1]

علوم الحاسوب النظرية

علوم الحاسوب النظرية هي رياضيات وتجريدية في الروح، ولكنها تستمد دوافعها من الحساب العملي واليومي. الهدف منه هو فهم طبيعة الحساب، ونتيجة لهذا الفهم، توفير منهجيات أكثر كفاءة. يمكن اعتبار جميع الدراسات المتعلقة بالمفاهيم والطرق الرياضية والمنطقية والرسمية بمثابة علوم الحاسوب النظرية، شريطة أن يكون الدافع مستمدًا بوضوح من مجال الحوسبة.

نظرية الحساب

وفقًا لبيتر دينينج، فإن السؤال الأساسي الذي يكمن وراء علوم الحاسوب هو «ما الذي يمكن أن يكون آلياً (بكفاءة)؟»^[4] تركز نظرية الحوسبة على الإجابة على الأسئلة الأساسية حول ما يمكن حسابه وما مقدار الموارد اللازمة لأداء تلك الحسابات. في محاولة للإجابة على السؤال الأول، تدرس نظرية الحوسبة المشكلات الحسابية التي يمكن حلها في النماذج النظرية المختلفة للحساب. يتم تناول السؤال الثاني من خلال نظرية التعقيد الحسابي، والتي تدرس تكاليف الوقت والمكان المرتبطة بمناهج مختلفة لحل العديد من المشكلات الحسابية.

فمسألة "P = NP" الشهيرة(مسألة كثير حدود وكثير حدود غير قطعي)، واحدة من مسائل جائزة الألفية،^[5] هي مسألة مفتوحة في نظرية الحساب.

		P = NP؟
نظرية التشغيل الذاتي	نظرية الحاسوبية	نظرية التعقيد الحسابي	علم التعمية	نظرية الحساب الكمومي

نظرية المعلومات والترميز

ترتبط نظرية المعلومات بكمية المعلومات. تم تطوير هذا بواسطة كلود شانون لإيجاد حدود أساسية لعمليات معالجة الإشارات مثل ضغط البيانات وتخزين البيانات ونقلها بشكل موثوق.^[6] نظرية الترميز هي دراسة خصائص الأكواد (أنظمة لتحويل المعلومات من نموذج إلى آخر) وملاءمتها لتطبيق معين. تُستخدم الرموز لضغط البيانات، والتشفير، واكتشاف الأخطاء وتصحيحها، وكذلك في الآونة الأخيرة أيضًا لترميز الشبكة. تتم دراسة الرموز لغرض تصميم طرق فعالة وموثوقة لنقل البيانات.

هياكل البيانات والخوارزميات

هياكل البيانات والخوارزميات هي دراسة الطرق الحسابية الشائعة الاستخدام وكفاءتها الحسابية.

$O (n 2)$
تحليل الخوارزميات	الخوارزميات	بنية البيانات	استمثال توافقي	هندسة رياضية حاسوبية

نظرية لغة البرمجة والطرق الشكلية

نظرية لغات البرمجة هي فرع من فروع علوم الحاسوب التي تتعامل مع تصميم لغات البرمجة وميزاتها الفردية وتنفيذها وتحليلها وتوصيفها وتصنيفها. يقع ضمن مجال علوم الحاسوب، اعتمادًا على الرياضيات وهندسة البرمجيات واللغويات والتأثير عليها. إنه مجال بحث نشط، مع العديد من المجلات الأكاديمية المخصصة.

الطرق الشكلية هي نوع معين من التقنيات القائمة على الرياضيات لتحديد مواصفات البرمجيات و الأجهزة وتطويرها والتحقق منها. الدافع وراء استخدام الطرق الشكلية لتصميم البرمجيات والأجهزة هو التوقع بأن إجراء التحليل الرياضي المناسب، كما هو الحال في التخصصات الهندسية الأخرى، يمكن أن يساهم في موثوقية ومتانة التصميم. وهي تشكل أساساً نظرياً مهماً لهندسة البرمجيات، خاصة عندما يتعلق الأمر بالسلامة أو الأمن.

تعتبر الطرق الشكلية عاملاً مساعداً مفيداً لاختبار البرمجيات لأنها تساعد على تجنب الأخطاء ويمكنها أيضاً توفير إطار عمل للاختبار. للاستخدام الصناعي، هناك حاجة إلى دعم الأدوات. ومع ذلك، فإن التكلفة العالية لاستخدام الطرق الشكلية تعني أنها لا تستخدم عادةً إلا في تطوير الأنظمة عالية التكامل والحرجة في الحياة، حيث تكون السلامة أو الأمن في غاية الأهمية. وأفضل وصف للطرق الشكلية هو تطبيق مجموعة واسعة إلى حد ما من أساسيات علوم الحاسوب النظرية، ولا سيما الحسابات المنطقية واللغات الشكلية ونظرية الأتمتة ودلالات البرامج، وكذلك أنظمة الأنواع وأنواع البيانات الجبرية على المشاكل في مواصفات البرمجيات والأجهزة والتحقق منها.

$\Gamma \vdash x:{\text{Int}}$
نظرية النمط	محول برمجي	لغة برمجة

علوم الحاسوب التطبيقية

رسوميات الحاسوب

رسوميات الحاسوب هي دراسة المحتويات المرئية الرقمية وتتضمن تركيب ومعالجة بيانات الصورة. ترتبط الدراسة بالعديد من المجالات الأخرى في علوم الحاسوب، بما في ذلك رؤية حاسوبية، ومعالجة الصور، والهندسة الحاسوبية، ويتم تطبيقها بشدة في مجالات المؤثرات الخاصة وألعاب الفيديو.

معالجة الصور والصوت

يمكن أن تتخذ المعلومات شكل صور أو صوت أو فيديو أو وسائط متعددة أخرى. ويمكن بث أجزاء من المعلومات عبر الإشارات. ومعالجتها هي المفهوم المركزي للمعلوماتية، وهي وجهة النظر الأوروبية حول الحوسبة، والتي تدرس خوارزميات معالجة المعلومات بشكل مستقل عن نوع حامل المعلومات - سواء كان كهربائيًا أو ميكانيكيًا أو بيولوجيًا. ويلعب هذا المجال دورًا مهمًا في نظرية المعلومات والاتصالات وهندسة المعلومات وله تطبيقات في حوسبة الصور الطبية وتوليف الكلام وغيرها. ما هو الحد الأدنى لتعقيد خوارزميات تحويل فورييه السريع؟ هي واحدة من المشاكل التي لم تُحل في علم الحاسوب النظري.

العلوم الحاسوبية والمالية والهندسة

الحوسبة العلمية (أو العلوم الحاسوبية) هي مجال الدراسة المعني ببناء النماذج الرياضية وتقنيات التحليل الكمي واستخدام أجهزة الحاسوب لتحليل وحل المشكلات العلمية. في الاستخدام العملي، عادة ما يكون تطبيق محاكاة الحاسوب وأشكال الحساب الأخرى للمشاكل في مختلف التخصصات العلمية. بما في ذلك ديناميكيات الموائع الحسابية، والأنظمة والدوائر الفيزيائية والكهربائية والإلكترونية، بالإضافة إلى المجتمعات والأوضاع الاجتماعية (لا سيما الألعاب الحربية) إلى جانب بيئاتها، وغيرها الكثير. تتيح الحواسيب الحديثة تحسين التصاميم مثل الطائرات الكاملة. ومن البرامج البارزة في تصميم الدوائر الكهربائية والإلكترونية برنامج SPICE،^[7] بالإضافة إلى برمجيات التنفيذ المادي للتصاميم الجديدة (أو المعدلة). وتشمل هذه الأخيرة برامج التصميم الأساسية للدوائر المتكاملة.^[8]


تحليل عددي	فيزياء حاسوبية	كيمياء حاسوبية	معلوماتية حيوية

الحوسبة الاجتماعية والتفاعل بين الإنسان والحاسوب

الحوسبة الاجتماعية هي مجال يهتم بالتقاطع بين السلوك الاجتماعي والأنظمة الحاسوبية. وتطور بحوث التفاعل بين الإنسان والحاسوب النظريات والمبادئ والمبادئ التوجيهية لمصممي واجهة المستخدم، بحيث يمكنهم إنشاء تجارب مرضية للمستخدم مع أجهزة سطح المكتب والحاسوب المحمول والأجهزة المحمولة.

هندسة البرمجيات

هندسة البرمجيات هي دراسة تصميم البرمجيات وتنفيذها وتعديلها من أجل ضمان أن تكون ذات جودة عالية وبأسعار معقولة وقابلة للصيانة وسريعة البناء. وهي مقاربة منهجية لتصميم البرمجيات، تتضمن تطبيق الممارسات الهندسية على البرمجيات. تتعامل هندسة البرمجيات مع تنظيم وتحليل البرمجيات - فهي لا تتعامل فقط مع إنشاء أو تصنيع برمجيات جديدة، بل مع ترتيبها الداخلي وصيانتها. على سبيل المثال اختبار البرمجيات وهندسة النظم والديون التقنية وعمليات تطوير البرمجيات.

الذكاء الاصطناعي

الذكاء الاصطناعي هو عملية تجميع العمليات الموجهة نحو الهدف مثل حل المشكلات، وصنع القرار، والتكيف البيئي، والتعلم، والاتصالات الموجودة في البشر والحيوانات. منذ نشأته في علم التحكم الآلي وفي مؤتمر دارتموث (1956)، كانت أبحاث الذكاء الاصطناعي بالضرورة متعددة التخصصات، معتمدة على مجالات الخبرة مثل الرياضيات التطبيقية والمنطق الرمزي والهندسة الكهربائية وفلسفة العقل والفيسيولوجيا العصبية والاجتماعية. يرتبط الذكاء الاصطناعي في العقل الشعبي بالتطوير الآلي، ولكن المجال الرئيسي للتطبيق العملي كان مكونًا لا يتجزأ في مجالات تطوير البرمجيات، والتي تتطلب فهمًا حسابيًا. كانت نقطة الانطلاق في أواخر الأربعينيات هي سؤال آلان تورنغ «هل تستطيع أجهزة الحاسوب التفكير؟»، ويبقى السؤال بلا إجابة فعلية، على الرغم من أن اختبار تورنغ لا يزال يستخدم لتقييم مخرجات الحاسوب على مقياس الذكاء البشري. لكن أتمتة المهام التقييمية والتنبؤية كانت ناجحة بشكل متزايد كبديل للمراقبة البشرية والتدخل في مجالات تطبيق الحاسوب التي تنطوي على بيانات واقعية معقدة.


تعلم الآلة	رؤية حاسوبية	معالجة الصور الرقمية

تمييز الأنماط	تنقيب في البيانات	الحوسبة التطورية

تمثيل المعرفة	معالجة اللغات الطبيعية	روبوتية

أنظمة الحاسوب

بنية الحاسوب وتنظيم الكمبيوتر

هندسة الحاسوب، أو تنظيم الحاسوب الرقمي، هو التصميم النظري والهيكل التشغيلي الأساسي لنظام الكمبيوتر. وهي تركز إلى حد كبير على الطريقة التي تعمل بها وحدة المعالجة المركزية داخلياً وتصل إلى العناوين في الذاكرة.^[9] يدرس مهندسو الكمبيوتر المنطق الحسابي وتصميم أجهزة الكمبيوتر، بدءاً من مكونات المعالجات الفردية والمتحكمات الدقيقة والحواسيب الشخصية إلى الحواسيب الفائقة والأنظمة المدمجة. يمكن إرجاع مصطلح ”الهندسة المعمارية“ في أدبيات الحاسوب إلى عمل لايل ر. جونسون وفريدريك فريد بروكس، وهما عضوان في قسم تنظيم الآلات في مركز الأبحاث الرئيسي لشركة أي بي ام في عام 1959.


جبر بولياني	البنية الدقيقة	معالجة متعددة

حوسبة سائدة	هندسة الأنظمة	نظام تشغيل

الحوسبة المتزامنة والمتوازية والموزعة

يُعدّ التزامن خاصية للأنظمة التي يتم فيها تنفيذ العديد من العمليات الحسابية في وقت واحد، ومن المحتمل أن تتفاعل مع بعضها البعض.^[10] وقد تم تطوير عدد من النماذج الرياضية للحوسبة المتزامنة العامة بما في ذلك شبكات بيتري وحسابات العمليات ونموذج آلة الوصول العشوائي المتوازية.^[11] عندما يتم توصيل عدة أجهزة كمبيوتر في شبكة أثناء استخدام التزامن، يُعرف ذلك بالنظام الموزع. تمتلك أجهزة الكمبيوتر داخل هذا النظام الموزع ذاكرة خاصة بها، ويمكن تبادل المعلومات لتحقيق أهداف مشتركة.^[12]

شبكات الحاسوب

يهدف هذا الفرع من علوم الحاسوب إلى إدارة الشبكات بين أجهزة الحاسوب في جميع أنحاء العالم.

أمن الحاسوب والتشفير

أمن الحاسوب هو فرع من فروع تكنولوجيا الحاسوب يهدف إلى حماية المعلومات من الوصول غير المصرح به أو تعطيلها أو تعديلها مع الحفاظ على إمكانية الوصول إلى النظام وسهولة استخدامه للمستخدمين المستهدفين.

التشفير التاريخي هو فن كتابة الرسائل السرية وفك رموزها. التشفير الحديث هو الدراسة العلمية للمشاكل المتعلقة بالحسابات الموزعة التي يمكن مهاجمتها. تشمل التقنيات التي تتم دراستها في علم التشفير الحديث التشفير المتماثل وغير المتماثل، والتوقيعات الرقمية، ودوال التجزئة التشفيرية، وبروتوكولات الاتفاق على المفاتيح، وسلسلة الكتل، والإثبات بلا كشف، والدوائر المشوشة.

قواعد البيانات

تهدف قاعدة البيانات إلى تنظيم وتخزين واسترجاع كميات كبيرة من البيانات بسهولة. تتم إدارة قواعد البيانات الرقمية باستخدام أنظمة إدارة قواعد البيانات لتخزين البيانات وإنشاءها وصيانتها والبحث فيها، من خلال نماذج قواعد البيانات ولغات الاستعلام.

تحليل أداء الحاسوب

تحليل أداء الحاسوب هو دراسة العمل المتدفق عبر أجهزة الحاسوب مع الأهداف العامة لتحسين الإنتاجية، والتحكم في وقت الاستجابة، واستخدام الموارد بكفاءة، والقضاء على الاختناقات، والتنبؤ بالأداء في ظل ذروة الأحمال المتوقعة.^[13] توفر المقاييس طريقة لمقارنة أداء الأنظمة الفرعية المختلفة عبر أبنية شرائح أنظمة مختلفة.

مراجع

^ ^ا ^ب "Computer Science as a Profession". Computing Sciences Accreditation Board. 28 مايو 1997. مؤرشف من الأصل في 2008-06-17. اطلع عليه بتاريخ 2010-05-23.
^ Committee on the Fundamentals of Computer Science: Challenges and Opportunities, National Research Council (2004). Computer Science: Reflections on the Field, Reflections from the Field. National Academies Press. ISBN:978-0-309-09301-9. مؤرشف من الأصل في 2014-10-08.
^ "CSAB Leading Computer Education". CSAB. 3 أغسطس 2011. مؤرشف من الأصل في 2019-01-20. اطلع عليه بتاريخ 2011-11-19.
^ "Computing as a discipline | IEEE Journals & Magazine | IEEE Xplore". web.archive.org. 3 مارس 2022. اطلع عليه بتاريخ 2024-06-07.
^ Clay Mathematics Institute P = NP نسخة محفوظة October 14, 2013, على موقع واي باك مشين. ^{[وصلة مكسورة]}
^ P. Collins، Graham (14 أكتوبر 2002). "Claude E. Shannon: Founder of Information Theory". Scientific American. مؤرشف من الأصل في 2014-01-16. اطلع عليه بتاريخ 2014-12-12.
^ "Book sources - Wikipedia". en.wikipedia.org (بالإنجليزية). Retrieved 2024-06-07.
^ "What is an integrated circuit (IC)? A vital component of modern electronics". WhatIs (بالإنجليزية). Retrieved 2024-06-07.
^ "http://galton.uchicago.edu/~thisted/Distribute/comparch.pdf | Ghostarchive". ghostarchive.org. اطلع عليه بتاريخ 2024-06-07. {{استشهاد ويب}}: روابط خارجية في |عنوان= (مساعدة)
^ "Book sources - Wikipedia". en.wikipedia.org (بالإنجليزية). Retrieved 2024-06-07.
^ Dodig Crnkovic، Gordana؛ Giovagnoli، Raffaela، المحررون (2013). Computing nature: Turing centenary perspective. Studies in applied philosophy, epistemology and rational ethics. Heidelberg ; New York: Springer. ISBN:978-3-642-37224-7. OCLC:828487486.
^ Bibri، Simon Elias (2018). Smart Sustainable Cities of the Future: The Untapped Potential of Big Data Analytics and Context-Aware Computing for Advancing Sustainability. The Urban Book Series (ط. 1st ed. 2018). Cham: Springer International Publishing : Imprint: Springer. ISBN:978-3-319-73981-6.
^ Wescott، Bob (2013). The Every Computer Performance Book, Chapter 3: Useful laws. CreateSpace. ISBN:978-1-4826-5775-3.

[CSAB1997-1] ا ^ب "Computer Science as a Profession". Computing Sciences Accreditation Board. 28 مايو 1997. مؤرشف من الأصل في 2008-06-17. اطلع عليه بتاريخ 2010-05-23.

[2] Committee on the Fundamentals of Computer Science: Challenges and Opportunities, National Research Council (2004). Computer Science: Reflections on the Field, Reflections from the Field. National Academies Press. ISBN:978-0-309-09301-9. مؤرشف من الأصل في 2014-10-08.

[3] "CSAB Leading Computer Education". CSAB. 3 أغسطس 2011. مؤرشف من الأصل في 2019-01-20. اطلع عليه بتاريخ 2011-11-19.

[4] "Computing as a discipline | IEEE Journals & Magazine | IEEE Xplore". web.archive.org. 3 مارس 2022. اطلع عليه بتاريخ 2024-06-07.

[5] Clay Mathematics Institute P = NP نسخة محفوظة October 14, 2013, على موقع واي باك مشين. ^{[وصلة مكسورة]}

[6] P. Collins، Graham (14 أكتوبر 2002). "Claude E. Shannon: Founder of Information Theory". Scientific American. مؤرشف من الأصل في 2014-01-16. اطلع عليه بتاريخ 2014-12-12.

[7] "Book sources - Wikipedia". en.wikipedia.org (بالإنجليزية). Retrieved 2024-06-07.

[8] "What is an integrated circuit (IC)? A vital component of modern electronics". WhatIs (بالإنجليزية). Retrieved 2024-06-07.

[9] "http://galton.uchicago.edu/~thisted/Distribute/comparch.pdf | Ghostarchive". ghostarchive.org. اطلع عليه بتاريخ 2024-06-07. {{استشهاد ويب}}: روابط خارجية في |عنوان= (مساعدة)

[10] "Book sources - Wikipedia". en.wikipedia.org (بالإنجليزية). Retrieved 2024-06-07.

[11] Dodig Crnkovic، Gordana؛ Giovagnoli، Raffaela، المحررون (2013). Computing nature: Turing centenary perspective. Studies in applied philosophy, epistemology and rational ethics. Heidelberg ; New York: Springer. ISBN:978-3-642-37224-7. OCLC:828487486.

[12] Bibri، Simon Elias (2018). Smart Sustainable Cities of the Future: The Untapped Potential of Big Data Analytics and Context-Aware Computing for Advancing Sustainability. The Urban Book Series (ط. 1st ed. 2018). Cham: Springer International Publishing : Imprint: Springer. ISBN:978-3-319-73981-6.

[13] Wescott، Bob (2013). The Every Computer Performance Book, Chapter 3: Useful laws. CreateSpace. ISBN:978-1-4826-5775-3.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

وصلة مكسورة