Informatika

Běžné úkoly pro počítačového odborníka

Kladení otázek

To proto, aby mohli najít nové a jednodušší způsoby, jak věci dělat, a způsob, jak s těmito informacemi přistupovat k problémům.

Počítače umí některé věci snadno (například jednoduchou matematiku nebo seřazení seznamu jmen od A do Z). Počítače však nedokážou odpovědět na otázky, pokud není k dispozici dostatek informací nebo pokud neexistuje skutečná odpověď. Také dokončení dlouhých úkolů může počítačům trvat příliš dlouho. Například nalezení nejkratší cesty přes všechna města v USA může trvat příliš dlouho - místo toho se počítač pokusí o těsný odhad. Na tyto jednodušší otázky počítač odpoví mnohem rychleji.

Odpověď na otázku

Algoritmy jsou specifickým souborem instrukcí nebo kroků, jak dokončit určitý úkol. Například informatik chce roztřídit hrací karty. Existuje mnoho způsobů, jak je seřadit - podle barev (kára, kříže, srdce a piky) nebo podle čísel (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, spodek, dáma, král a eso). Rozhodnutím o souboru kroků pro třídění karet vytvořil vědec algoritmus. Vědec pak musí otestovat, zda tento algoritmus funguje. To ukazuje, jak dobře a jak rychle algoritmus karty třídí.

Jednoduchý, ale pomalý algoritmus zní: upusťte karty, zvedněte je a zkontrolujte, zda jsou seřazené. Pokud nejsou, zopakujte to. Tato metoda bude fungovat, ale bude trvat velmi dlouho.

Lepší algoritmus je: najděte první kartu s nejmenší barvou a nejmenším číslem (2 kára) a umístěte ji na začátek. Poté vyhledejte druhou kartu a tak dále. Tento algoritmus je mnohem rychlejší a nepotřebuje mnoho místa. Tento třídicí algoritmus se nazývá výběrové třídění.

Ada Lovelace napsala první počítačový algoritmus v roce 1843 pro počítač, který nebyl nikdy dokončen. Počítače začaly vznikat během druhé světové války. V 60. a 70. letech 20. století se informatika oddělila od ostatních vědních oborů. Nyní má informatika své vlastní metody a má své vlastní technické termíny. Souvisí s elektrotechnikou, matematikou a jazykovědou.

Informatika se zabývá teoretickými částmi počítačů. Počítačové inženýrství se zabývá fyzickými částmi počítačů (hardwarem). Softwarové inženýrství se zabývá používáním počítačových programů a jejich tvorbou.

Části informatiky

Centrální matematika

• logická algebra (když něco může být pouze pravda nebo nepravda)
• Počítačové formáty číslování (jak počítače počítají)
• Diskrétní matematika (matematika s čísly, která může člověk počítat)
• Symbolická logika (jasné způsoby, jak mluvit o matematice)
• Pořadí operací (které matematické operace se provádějí jako první)

Jak funguje ideální počítač

• Algoritmická teorie informace (jak snadno může počítač odpovědět na otázku?)
• Teorie složitosti (kolik času a paměti potřebuje počítač k zodpovězení otázky?)
• Teorie spočitatelnosti (může počítač něco udělat?)
• Teorie informace (matematika, která se zabývá daty a jejich zpracováním)
• Teorie výpočtů (jak odpovídat na otázky na počítači pomocí algoritmů)
• Teorie grafů (matematika, která hledá směry z jednoho bodu do druhého)
• Teorie typů (s jakými druhy dat by měly počítače pracovat?)
• Denotační sémantika (matematika pro počítačové jazyky)
• Algoritmy (zkoumá, jak odpovědět na otázku)
• překladače (přeměna slov na počítačové programy)
• Lexikální analýza (jak přeměnit slova na data)
• Mikroprogramování (jak ovládat nejdůležitější část počítače)
• Operační systémy (velké počítačové programy, např. Linux, Microsoft Windows, Mac OS) pro ovládání počítačového hardwaru a softwaru.
• Kryptografie (skrývání dat)

Počítačová věda v práci

• Umělá inteligence (aby se počítače učily a mluvily podobně jako lidé).
• Počítačová algebra (využití počítačů pro řešení matematických problémů)
• Architektura počítače (stavba počítače)
• Počítačová grafika (tvorba obrázků pomocí počítače)
• Počítačové sítě (propojení počítačů s jinými počítači)
• Počítačový program (jak říct počítači, aby něco udělal)
• Počítačové programování (psaní nebo tvorba počítačových programů)
• Počítačová bezpečnost (zabezpečení počítačů a jejich dat)
• Databáze (způsob třídění a uchovávání dat)
• Struktura dat (jak sestavit nebo seskupit data)
• Distribuované výpočty (použití více než jednoho počítače k řešení obtížného problému).
• Vyhledávání informací (získávání dat z počítače)
• Programovací jazyky (jazyky, které programátor používá k vytváření počítačových programů)
• Specifikace programu (co má program dělat)
• Ověřování programu (ujištění se, že počítačový program dělá to, co má, viz ladění).
• Roboti (použití počítačů k ovládání strojů)
• Softwarové inženýrství (jak programátoři píší programy)

Co dělá informatika

• Benchmark (testování výkonu nebo rychlosti počítače)
• Počítačové vidění (jak počítače vidí a chápou obrázky)
• Detekce kolizí (jak počítače pomáhají robotům pohybovat se, aniž by do něčeho narazili).
• Komprese dat (zmenšování dat)
• Datové struktury (jak počítače seskupují a třídí data)
• Sběr dat (vkládání dat do počítačů)
• Návrhové vzory (odpovědi na běžné problémy softwarového inženýrství)
• Digitální zpracování signálu (čištění a "prohlížení" dat)
• Formáty souborů (způsob uspořádání souboru)
• Interakce člověk-počítač (jak lidé používají počítače)
• Zabezpečení informací (ochrana dat před jinými osobami)
• Internet (rozsáhlá síť, která spojuje téměř všechny počítače).
• Webové aplikace (počítačové programy na internetu)
• Optimalizace (zrychlení práce počítačových programů)
• Softwarové metriky (způsoby měření počítačových programů, jako je počítání řádků kódu nebo počet operací).
• VLSI design (tvorba velmi rozsáhlého a složitého počítačového systému)

Související stránky

• Výpočetní technika
• Turingova cena
• Počítačový žargon
• Encyklopedie počítačových termínů