Informatica

Veel voorkomende taken voor een computer wetenschapper

Vragen stellen

Zo kunnen zij nieuwe en gemakkelijkere manieren vinden om dingen te doen, en de manier om problemen aan te pakken met deze informatie.

Computers kunnen sommige dingen gemakkelijk doen (bijvoorbeeld: eenvoudige wiskunde, of een lijst met namen sorteren van A tot Z). Maar computers kunnen geen vragen beantwoorden als er niet genoeg informatie is, of als er geen echt antwoord is. Ook kunnen computers te veel tijd nodig hebben om lange taken af te maken. Het kan bijvoorbeeld te lang duren om de kortste weg door alle steden in de VS te vinden - dus in plaats daarvan zal een computer proberen een gokje te wagen. Een computer zal deze eenvoudigere vragen veel sneller beantwoorden.

De vraag beantwoorden

Algoritmen zijn een specifieke reeks instructies of stappen over hoe een taak moet worden uitgevoerd. Een computerwetenschapper wil bijvoorbeeld speelkaarten sorteren. Er zijn vele manieren om ze te sorteren - op kleur (ruiten, klaveren, harten en schoppen) of op nummer (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, boer, koningin, koning en aas). Door een reeks stappen te bepalen om de kaarten te sorteren, heeft de wetenschapper een algoritme gecreëerd. Vervolgens moet de wetenschapper testen of dit algoritme werkt. Dit laat zien hoe goed en hoe snel het algoritme de kaarten sorteert.

Een eenvoudig maar traag algoritme is: laat de kaarten vallen, raap ze op en kijk of ze gesorteerd zijn. Zo niet, doe het dan opnieuw. Deze methode werkt wel, maar duurt erg lang.

Een beter algoritme is: zoek de eerste kaart met de kleinste kleur en het kleinste getal (ruiten 2), en leg die aan het begin. Daarna zoek je de tweede kaart, enzovoort. Dit algoritme is veel sneller, en heeft niet veel ruimte nodig. Dit sorteeralgoritme heet selection sort.

Ada Lovelace schreef het eerste computeralgoritme in 1843, voor een computer die nooit afgemaakt werd. Computers begonnen tijdens de Tweede Wereldoorlog. In de jaren 1960 en 1970 scheidde de computerwetenschap zich af van de andere wetenschappen. Nu heeft de computerwetenschap haar eigen methoden en haar eigen technische termen. Het is verwant aan elektrotechniek, wiskunde en taalkunde.

Informatica kijkt naar de theoretische delen van computers. Computer engineering kijkt naar de fysieke onderdelen van computers (hardware). Software engineering kijkt naar het gebruik van computerprogramma's en hoe deze te maken.

Delen van computerwetenschap

Centrale wiskunde

• Booleaanse algebra (wanneer iets alleen waar of onwaar kan zijn)
• Computer nummerformaten (hoe computers tellen)
• Discrete wiskunde (wiskunde met getallen die iemand kan tellen)
• Symbolische logica (duidelijke manieren om over wiskunde te praten)
• Volgorde van bewerkingen (welke wiskundebewerkingen worden eerst uitgevoerd)

Hoe een ideale computer werkt

• Algoritmische informatietheorie (hoe gemakkelijk kan een computer een vraag beantwoorden?)
• Complexiteitstheorie (hoeveel tijd en geheugen heeft een computer nodig om een vraag te beantwoorden?)
• Computability theory (kan een computer iets doen?)
• Informatietheorie (wiskunde die kijkt naar gegevens en hoe gegevens te verwerken)
• Theorie van de berekening (hoe vragen te beantwoorden op een computer met behulp van algoritmen)
• Grafiektheorie (wiskunde die zoekt naar richtingen van het ene punt naar het andere)
• Type theorie (met welke soorten gegevens moeten computers werken?)
• Denotationele semantiek (wiskunde voor computertalen)
• Algoritmen (bekijkt hoe een vraag te beantwoorden)
• Compilers (woorden omzetten in computerprogramma's)
• Lexicale analyse (hoe woorden omzetten in gegevens)
• Microprogrammering (hoe bestuur je het belangrijkste deel van een computer)
• Besturingssystemen (grote computerprogramma's, bijvoorbeeld Linux, Microsoft Windows, Mac OS) om de computerhardware en -software te besturen.
• Cryptografie (verbergen van gegevens)

Informatica op het werk

• Kunstmatige intelligentie (computers laten leren en praten, vergelijkbaar met mensen)
• Computeralgebra (gebruik van computers voor wiskundige problemen)
• Computerarchitectuur (het bouwen van een computer)
• Computer graphics (foto's maken met computers)
• Computernetwerken (het verbinden van computers met andere computers)
• Computerprogramma (hoe vertel je een computer iets te doen)
• Computerprogrammering (het schrijven of maken van computerprogramma's)
• Computerbeveiliging (computers en hun gegevens veilig maken)
• Databases (een manier om gegevens te sorteren en te bewaren)
• Gegevensstructuur (hoe gegevens opbouwen of groeperen)
• Distributed computing (het gebruik van meer dan één computer om een moeilijk probleem op te lossen)
• Informatie ophalen (gegevens terughalen uit een computer)
• Programmeertalen (talen die een programmeur gebruikt om computerprogramma's te maken)
• Programmaspecificatie (wat een programma geacht wordt te doen)
• Programmaverificatie (ervoor zorgen dat een computerprogramma doet wat het moet doen, zie debugging)
• Robots (met behulp van computers om machines te besturen)
• Software engineering (hoe programmeurs programma's schrijven)

Wat informatica doet

• Benchmark (het testen van het vermogen of de snelheid van een computer)
• Computer vision (hoe computers beelden kunnen zien en begrijpen)
• Botsingsdetectie (hoe computers robots helpen bewegen zonder iets te raken)
• Datacompressie (gegevens kleiner maken)
• Gegevensstructuren (hoe computers gegevens groeperen en sorteren)
• Gegevensverwerving (gegevens in computers stoppen)
• Design patterns (antwoorden op veel voorkomende software engineering problemen)
• Digitale signaalverwerking (schoonmaken en "kijken" naar gegevens)
• Bestandsformaten (hoe een bestand is ingedeeld)
• Mens-computer interactie (hoe mensen computers gebruiken)
• Informatiebeveiliging (gegevens veilig houden voor anderen)
• Internet (een groot netwerk dat bijna alle computers met elkaar verbindt)
• Webtoepassingen (computerprogramma's op het internet)
• Optimalisatie (computerprogramma's sneller laten werken)
• Software metrics (manieren om computerprogramma's te meten, zoals het tellen van regels code of het aantal bewerkingen)
• VLSI-ontwerp (het maken van een zeer groot en complex computersysteem)

Gerelateerde pagina's

• Computer
• Turing Prijs
• Computer jargon
• Encyclopedie van computertermen