Jaka jest definicja informatyki i czym jest nauka w informatyce?

Podejmuję studia licencjackie w dziedzinie informatyki, ale jestem na wczesnym etapie i jestem prawie pewien, że będę zadowolony z mojego wyboru, biorąc pod uwagę, że wydaje się to być elastyczną edukacją akademicką i zawodową.

To powiedziawszy, wydaje się, że istnieje wiele definicji tego, czym tak naprawdę jest informatyka w odniesieniu do środowisk akademickich, sektora prywatnego i faktycznej „nauki” w „informatyce”, chciałbym uzyskać odpowiedzi (lub wspólne rozważanie) jeśli chodzi o szeroki zakres rzeczy, do których można zastosować wykształcenie informatyczne, i ostatecznie różnorodność ścieżek, którymi podążają informatyka.

Informatyka jest myląca - w rzeczywistości nie ma w niej „nauki”, ponieważ w informatyce nie chodzi o obserwowanie przyrody. Częścią informatyki są raczej inżynieria , a części matematyka .

Bardziej teoretyczne części informatyki są czysto matematyczne. Na przykład, jaki jest dobry algorytm do sortowania? Jak definiujemy semantykę języków programowania? Skąd możemy mieć pewność, że system kryptograficzny jest bezpieczny?

Kiedy zastosuje się informatykę, staje się bardziej jak inżynieria. Na przykład jaki jest najlepszy sposób na implementację algorytmu mnożenia macierzy? Jak zaprojektować język komputerowy, aby ułatwić pisanie dużych programów? Jak możemy zaprojektować system kryptograficzny do ochrony bankowości internetowej?

Natomiast nauka dotyczy praw natury , a bardziej ogólnie zjawisk naturalnych . Zjawiska związane z informatyką są spowodowane przez człowieka. Niektóre aspekty informatyki można postrzegać jako eksperymentalne w tym sensie, na przykład badanie empiryczne sieci społecznościowych, badanie empiryczne sieci komputerowych, badanie empiryczne wirusów i ich rozprzestrzeniania się oraz edukacja komputerowa (zarówno nauczanie informatyki, jak i korzystanie z komputerów uczyć innych przedmiotów). Większość z tych przykładów to informatyka z pogranicza i są one bardziej interdyscyplinarne. Metodą naukową najbliższą metodzie naukowej może być badanie sieci i innych urządzeń sprzętowych, które jest głównym nurtem na podobszarze znanym nieoficjalnie jako „systemy”.

Pomimo tych przykładów większość rdzenia informatyki wcale nie jest nauką. Informatyka to tylko nazwa - nie musi mieć sensu.

Jeśli chodzi o informatykę, najlepszymi definicjami mogą być: to, co robią informatycy. Informatyka, podobnie jak każda inna dyscyplina akademicka, jest obszerna i trudno jest ją całkowicie przedstawić. Jeśli chcesz sprawdzić, co ludzie uważają za informatykę, możesz spojrzeć na obszary badawcze twojego wydziału.

Zacznijmy od cytatu jednego z ojców współczesnej informatyki: „Informatyka to nie tylko komputery, ale astronomia to teleskopy” - Edsger Wybe DIJKSTRA

Tak więc w rzeczywistości, jeśli interesują Cię komputery i programowanie, to tak naprawdę nie interesujesz się informatyką :-)

Myślę, że Wikipedia ma jeden z najlepszych opisów: „Informatyka (w skrócie CS lub CompSci) to naukowe i praktyczne podejście do obliczeń i ich zastosowań. Jest to systematyczne badanie wykonalności, struktury, ekspresji i mechanizacji procesów metodycznych (lub algorytmy), które leżą u podstaw pozyskiwania, reprezentowania, przetwarzania, przechowywania, komunikacji i dostępu do informacji, niezależnie od tego, czy takie informacje są zakodowane w bitach i bajtach w pamięci komputera, czy też w transkrybowanych silnikach i strukturach białkowych w komórce ludzkiej. specjalizuje się w teorii obliczeń i projektowaniu systemów obliczeniowych ”

Ale w rzeczywistości, jak stwierdził Yuval, większość uniwersytetów / szkół wyższych odeszła od teoretycznej / czystej informatyki, a informatyka jest teraz mieszanką nauki, matematyki i inżynierii. Uczy nas nie tylko czystej informatyki, ale także praktycznych umiejętności rozwiązywania tych i innych problemów za pomocą nowoczesnych komputerów, języków programowania, systemów operacyjnych i aplikacji.

Może warto wspomnieć, że niemiecki termin „Informatyki” jest Informatik , który topi infomation i Mathematik . Myślę, że to ładny i krótki opis tego, na czym polega informatyka. (włoski termin to informatica i jestem pewien, że jest jeszcze kilka języków o tym samym wierszu).

Być może zainteresuje Cię dyskusja na temat meta. W szczególności podtrzymuję moją odpowiedź, zamieszczoną tutaj:

Informatyka to nauka obliczeniowa; to wszystko wydaje się jasne. Mniej jasne jest, jak zdefiniować naukę i obliczenia w użyteczny i znaczący sposób.

Ogólnie rzecz biorąc, możemy podzielić naukę według dwóch klasyfikacji: formalnej kontra empirycznej i czystej kontra zastosowanej. Podczas gdy nauka formalna (taka jak matematyka i większość informatyki) opiera się na rozumowaniu dedukcyjnym na podstawie przyjętych prawd, nauka empiryczna (na przykład fizyka i chemia) opiera się na rozumowaniu indukcyjnym na podstawie zaobserwowanych zjawisk. Podczas gdy celem czystej nauki jest poprawa stanu zrozumienia naukowego, celem nauki stosowanej jest wykorzystanie takiego zrozumienia do wykorzystania sił Natury (w najszerszym możliwym znaczeniu tego słowa) do osiągnięcia innych celów.

Możemy zdefiniować obliczenia jako transformację zastosowaną do informacji. W najszerszym możliwym sensie obliczenia są zatem każdym procesem, który powoduje zmianę we wszechświecie. Nie ma potrzeby podawania bardziej szczegółowej definicji niż ta.

Informatyka składa się zatem z tej części ludzkiego wysiłku, która spełnia następujące kryteria:

• To nauka, to znaczy:

  • Jest to (1) formalne lub (2) empiryczne:

    1. stosuje dedukcyjne rozumowanie na podstawie przyjętych prawd
    2. stosuje rozumowanie indukcyjne na podstawie zaobserwowanych zjawisk

  • Stosowany jest albo (1) czysty, albo (2)

    1. dąży do postępu naukowego zrozumienia
    2. dąży do zastosowania naukowego zrozumienia w celu wykorzystania sił naturalnych

• Bada obliczenia, czyli:

  • Bada albo (1) transformacje, albo (2) informacje
    1. procesy, które mapują informacje z jednego formularza do drugiego
    2. podmioty podlegające przekształceniom

Chcę dodać perspektywę dotyczącą słowa „nauka”, która jest zbyt długa na komentarz.

Ludzie mówią, że informatyka nie jest nauką w tradycyjny sposób, ponieważ (upraszczając tutaj) zajmujemy się matematyką lub inżynierią. To nie do końca prawda. Możemy zastosować metodę naukową - arguably ten kamień węgielny nauki - czyli

systematyczna obserwacja, pomiar i eksperyment, a także formułowanie, testowanie i modyfikacja hipotez.
_{(Oxford English Dictionary przez Wikipedia )}

W rzeczywistości niektóre z najwcześniejszych prac nad algorytmami są zgodne z tą zasadą. Niektóre metody zostały „zagubione” z kilku powodów, ale nadal możemy je zastosować.

Podstawowy proces¹ wyglądałby tak:

• Zwróć uwagę na problem, który chcemy rozwiązać za pomocą komputera.
• Wymyśl algorytm.
• Przeanalizuj (matematyczny model) algorytmu.
• Na podstawie analizy przewiduj (oczekiwany) czas działania algorytmu (na danym zestawie danych wejściowych i danej maszynie).
• Potwierdź lub sfałszuj swoją prognozę za pomocą eksperymentów.

$O$

Przy okazji, nie wierz mi na słowo. Robert Sedgewick i Philippe Flajolet pracują nad ponownym wprowadzeniem nauki do informatyki , głównie poprzez opracowanie formalnej struktury analitycznej kombinatoryki , która pozwala na testowanie hipotez. Możesz znaleźć filmy i MOOC autorstwa Sedgewick, które powiedzą Ci tyle.

Wszelka nadzieja nie jest stracona.

1. Jest to oczywiście tylko sformułowana algorytm wrt. Możesz także zbadać, czy modele wykresów pasują do rzeczywistości (wykonywane np. W pracy w sieciach społecznościowych, choć często bardziej empirycznie niż naukowo), czy przepustowość sieci okazuje się zgodnie z przewidywaniami, lub dowolna liczba innych rzeczy.

jest to prawdopodobnie stare pytanie, o którym długo debatowano, sięgając samych początków informatyki. naturalny sposób na zbadanie / odpowiedź to poprzez opublikowaną literaturę na ten temat. podejrzewam, że istnieje wiele dobrych referencji na temat tego zakopanego w literaturze, która nie była jeszcze cytowana. również odpowiedzi na te pytania prawdopodobnie zmieniły się z czasem, podobnie jak przesunięcia Kuhniana , które były dość powszechne w tej dziedzinie, być może bardziej niż w innych dziedzinach naukowych. innym kątem do zbadania jest to, w jaki sposób nauczano tego przedmiotu w środowisku akademickim i jak pasuje on do istniejących struktur wydziałowych, które również uległy zmianie z czasem.

oto kilka fajnych artykułów / esejów Denninga, autorytetu w tej dziedzinie, które odnoszą się bezpośrednio do tego pytania i są dobrym miejscem na rozpoczęcie dalszych prac. oba opublikowane w czasopiśmie głównego towarzystwa akademickiego w tej dziedzinie, CACM .

• Computing to Natural Science Denning, 2007

Procesy informacyjne i obliczenia nadal znajdują się obficie w głębokich strukturach wielu dziedzin. Informatyka nie jest - w rzeczywistości nigdy nie była - nauką tylko sztuczną.

• Czy informatyka? Denning, 2005

Informatyka spełnia wszystkie kryteria bycia nauką, ale ma problem z wiarygodnością.

działając na podstawie definicji nauki

1. gałąź wiedzy lub badania zajmująca się zestawem faktów lub prawd systematycznie ułożonymi i ukazującymi działanie ogólnych praw: nauk matematycznych.
2. systematyczna znajomość świata fizycznego lub materialnego zdobyta dzięki obserwacji i eksperymentom.
3. dowolna gałąź nauk przyrodniczych lub fizycznych.
4. usystematyzowana wiedza w ogóle.
5. wiedza na temat faktów lub zasad; wiedza zdobyta podczas systematycznych badań.

1. informatyka jest ściśle związana z matematyką i wymaga znacznych badań (np. studiów).

2. informatyka jest szeroka i ściśle związana z fizyką na wiele sposobów. np. fizyka / termodynamika obliczeń, obliczenia kwantowe , P =? NP jako prawo fizyczne , przejścia fazowe itp.

3. to usystematyzowana wiedza.

4. podlega systematycznym badaniom, tj. badaniom.

terminologia „informatyka” podkreśla, że ​​dziedzina ta nie polega wyłącznie na zastosowaniu znanych zasad, np. w inżynierii. wokół informatyki jest trochę terra incognita , wiele podstawowych pytań w tej dziedzinie jest otwartych / bez odpowiedzi . liczba naukowców na całym świecie jest trudna do oszacowania, ale liczba ta przekracza tysiące lub dziesiątki tysięcy.

zauważ jednak, że bardziej naukowe aspekty informatyki nie są tak bardzo nauczane / ujawniane na poziomie licencjackim, co może prowadzić do pewnych zakłopotania. wydaje się, że nie ma zbyt wielu głośnych realizacji / uroczystości / zwolenników / zwolenników tego jako nauki, np. w przeciwieństwie do innych dziedzin, takich jak LHC i odkrycie bozonu Higgsa itp. [pomimo tego, że CS miał znaczącą rolę w odkrycie!], lub słynna postać Carla Sagana lub podobna do Hawkinga postać populizatora. jednak np. patrz książki popularnonaukowe, które inspirują CS