Informatică
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
 |
Portal Informatică |
Noţiunea de Informatică desemnează ştiinţa procesării sistematice a informaţiei. în special a procesării cu ajutorul calculatoarelor. Istoric, Informatica s-a dezvoltat ca ştiinţă din Matematică, în timp ce dezvoltarea primelor calulatoare îşi are originea în Electrotehnică şi Telecomunicaţii. De aceea, calculatorul reprezintă doar dispozitivul pe care sunt implementate conceptelor teoretice. Informaticianul olandez Edsger Dijkstra afirma: "În Informatică ai de-a face cu calculatorul, cum ai în astronomie cu telescopul".
Cuprins |
[modifică] Definiţia Informaticii
[modifică] Etimologie şi istorie
Expresia Informatică este un cuvânt ce provine din alăturarea cuvintelor Informaţie şi Matematică. Alte surse susţin ca provine din combinaţia Informaţie şi Automatică.
Istoria ştiinţei calculatoarelor precede momentul apariţiei computerului digital. Înainte de anul 1920, termenul de "computer" se referea la un o persoană care efectua calcule (un funcţionar). Primii cercetatori în ceea ce avea să se numească ştiinţa calculatoarelor, cum sunt Kurt Gödel, Alonzo Church şi Alan Turing, au fost interesaţi de problema computaţională: ce informaţii ar putea un funcţionar uman să calculeze avand hartie şi creion, prin urmarirea pur şi simplu a unei liste de instrucţiuni, atât timp cât este necesar, fără să fie nevoie ca el să fie inteligent sau să presupună capacităţi intuitive. Pe de o parte, motivaţia pentru acest proiect a fost dorinţa de a dezvolta "maşini computaţionale" care să automatizeze munca, deseori plictisitoare şi nu lipsită de erori, a unui computer uman.
În perioada anilor '40, când maşinile computaţionale au cunoscut o evoluţie accelerată, termenul de "computer" şi-a modificat semnificaţia, referindu-se de acum mai degrabă la maşini, decât la predecesorii săi umani.
[modifică] Importanţa Informaticii
În prezent, Informatica îşi găseşte aplicaţii în toate domeniile vieţii. Vizibil, prezenţa ei este puternic amplificată de impactul pe care îl are Internetul. Reţeaua la nivel mondial a revoluţionat comunicarea dintre companii, logistica, Mass-Media dar şi viaţa privată a fiecarui individ. Mai puţin vizibil, dar totuşi omniprezent, Informatica îşi face simţită prezenţa în aparatele casnice, ca de exemplu Videorecorder-ul sau maşina de spălat, în care se gasesc aşa numitele Embedded System care presupun un anumit Control inteligent.
Computerele pot administra, proteja, transmite şi prelucra o mare cantitate de date într-un timp scurt. Pentru efectuarea unor astfel de operaţii este necesară o interacţiune complexă între sistemele Hardware- şi Software, care reprezintă domeniile fundamentale de cercetare în Informatică. Marele avantaj al sistemelor computaţionale constă în capacitate lor de a prelucra în mod schematic cantitaţi enorme de informaţii la o viteză foarte mare. Până în prezent, abilităţile precepţionale ale omului, au fost implementate în sistemele computaţionale, însă cu puternice limitări. Un exemplu în această direcţie îl constitue recunoaşterea chipului uman sau cazuri de decizii luate atunci când sistemul nu are toate datele necesare. Astfel de procese sunt studiate de o ramură specializată a Informaticii, Inteligenţa Artificială. Astfel, în anumite discipline deja pot fi obţinute rezultate remarcabile. Totuşi nu se poate încă vorbi despre o modelare a inteligenţei umane.
Ca sistem fundamental formal ştiinţific, Informatica are, ca şi matematica, consecinţe fundamentale pentru multe alte domenii ale ştiinţei. Dacă prin matematică se înţelege un "sistem de gandire formal", atunci Informatica se concentrează pe ceea ce este "formal realizabil", adică ceea ce din punctul de vedere al maşinii este realizabil. Formularea întrebărilor Informaticii poate atinge domenii până la filozofie.
[modifică] Disciplinele Informaticii
[modifică] Prezentare generală
Informatica se divide în domenii fundamentale dupa cum urmează:
- Informatică teoretică
- Informatică practică
- Informatică tehnică
Pe langă aceste trei domenii principale, mai există
- Inteligenţă artificială,
considerată drept interdisciplină, într-o anumită masură de sine stătătoare.
Utilizarea Informaticii în diferite domenii ale vieţii de zi cu zi, ca de exemplu în Informatica economică, Geoinformatică, Informatică pentru domeniul medical, este cuprinsa în termenul Informatică aplicată.
Informatica teoretică poate fi considerată ca baza pentru alte domenii derivate. Aceasta asigură cunoştinţele fundamentale pentru decidabilitatea unei probleme, sistematizarea complexităţii şi pentru formalizarea automatelor şi a limbajelor formale.
Pe aceste fundamente se constitue Informatica practică şi Informatica tehnică. Acestea se ocupă cu problemele centrale ale prelucrării informaţiei şi oferă soluţii pragmatice şi adaptabile. În acest punct cele doua domenii de dezvoltare sunt strâns legate unul de altul, diferenţiindu-se prin apropierea sau depărtarea de Microelectronică. Din punctul de vedere al Informaticii, Electronica nu reprezintă decât un instrument şi nu un domeniu central de cercetare. În Informatica practică, gasirea soluţiilor se face în aşa fel încât să se obţină o cât mai mică dependenţă de Electronică.
Rezultatele işi gasesc în final utilizarea în Informatica aplicată. Acestui domeniu îi revine realizarea Hardware şi Software, prin urmare şi marea parte a pieţei IT. În domeniile interdisciplinare se fac cercetări pentru găsirea posibilelor soluţii pe care Tehnologia Informaţiei le-ar putea oferi. Astfel se poate menţiona aici dezvoltarea de sisteme geoinformaţionale, sau Informatică economică ori Bioinformatică.
[modifică] Informatica teoretică
Informatica teoretică se ocupă cu studiul teoriei limbajelor formale, respectiv automatica, teoria computaţională şi complexităţii, teoria grafurilor, criptologie, Logică ş.a.m.d punând bazele pentru construirea compilatoarelor pentru limbajele de programare şi pentru formalizarea problemelor din matematică. Ea este prin urmare coloana vertebrală a Informaticii.
[modifică] Automatica şi limbajele formale
Automatele sunt în Informatică masini care "gândesc", având un comportament bine definit printr-o serie de reguli, care alcătuiesc un program. Un automat are finalitate prin aceea că orice stare, în care poate fi la un moment dat, are întotdeauna o finalitate bine determinată prin program. Automatul primeşte la intrare un aşa numit "Cuvânt de intrare" şi în funcţie de ceea ce este programat să facă, va urma un şir de paşi predefiniţi, pentru a ajunge la un rezultat final. Un automat are un anumit număr de stări de pornire şi un număr de stări finale bine determinate. În momentul în care automatul a ajuns în starea finală, după ce a parcurs toate starile intermediare corespunzătoare, se poate afirma că cuvântul de la intrarea automatului este disponibil, adică automatul îl acceptă. Mulţimea tuturor cuvintelor acceptate de un automat compun ceea ce se numeşte limbaj.
Pentru a putea accepta limbaje complicate, este nevoie de alte modele de automate, care în primul rând trebuie sa dispună de capacitate de memorare. Mulţimea tuturor cuvintelor care se compun ditr-o secvenţă care începe cu litera a şi se încheie cu litera b constituie un aşa numit automat cu memorie. Un astfel de automat,are la dispoziţie o stivă, cu posibilitatea de a sesiza de câte ori litera a a fost citită şi deci de câte ori trebuie sa apară litera b.
Lingvistul Noam Chomsky a clasificat limbajele formale într-o ierarhie după cum urmează:
- Limbaj normal
- Limbaj independente de context
- Limbaj senzitiv la context
Primul tip este cunoscut drept automat cu finalitate, al doilea tip este automatul cu memorie iar ultimul tip se referă la maşina Turing cu limitare lineară.
[modifică] Teoria computaţională
În teoria computaţională informatica teoretică studiază posibilităţile de resolvare a unei probleme cu o anumită maşină. Teza Curch-Turing susţine ca orice problemă intuitivă care poate avea o soluţie, deci computabilă, poate fi rezolvată de o maşină MAA - maşină cu acces aleator sau de maşina Turing, prin urmare neexistând o maşină care să fie limitată computaţional. Aceasta teză nu este în mod formal demonstrabilă, însă este universal acceptată. Se spune ca un model de sistem computaţional, respectiv un limbaj de programare, este Turing complet compatibil, dacă se poate simula cu acesta maşina universala Turing. Toate computerele actuale sunt Turing complet compatibile, aceasta însemnând ca se poate gasi o soluţie pentru orice problemă decidabilă. Termenul de decidabilitate poate fi descris ca o întrebare daca o problemă anume este algoritmic rezolvabilă sau nu. Astfel, de exemplu, problema celui mai mic multimplu comun a doua numere este o problemă decidabilă. O problemă nedecidabilă este întrebarea dacă un computer, dându-i-se anumiţi parametrii de intrare, va ajunge vreodată la rezultat, fapt cunoscut sub numele de problema Halt. In teoria computaţională se cercetează ce maşini se pot utiliza pentru efectuarea unei funcţii date. Astfel funcţia Ackermann de exemplu este rezolvată nu prin clasa programelor de tip loop ci prin mai eficienta clasa a programelor de tip while.
